A emissão de resíduos tem contribuído imensamente para que os seres humanos se tornem vulneráveis e expostos a elementos químicos tóxicos, dentre eles, o arsênio. Este elemento ocupa o primeiro lugar na lista de substâncias de elevada prioridade, com alto risco toxicológico e de exposição segundo a Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR) do Centers for Disease Control and Prevention (CDC). A exposição ao arsênio está associada ao surgimento de vários tipos de câncer, diabetes, aterosclerose, doenças cardiovasculares, pulmonares, imunológicas, hematológicas, gastrintestinais, hepáticas, renais, neurológicas, dentre outras. Uma das mais importantes fontes antropogênicas de arsênio é a mineração, que pode contribuir para contaminação de solos, água, ar e alimentos. Um exemplo de contaminação ambiental por arsênio, no Brasil, ocorre na cidade de Paracatu-MG, devido à exploração de uma mina de ouro. Entretanto, pouco se sabe em relação às condições ambientais na região e aos níveis de exposição da população local. Neste sentido, este trabalho teve como objetivos: (i)-avaliar a concentração de arsênio em amostras de material particulado, amostras de água doce superficial (sub-bacia do rio Paracatu), solos e de água tratada disponível para o consumo humano em bairros próximos e distantes da região de mineração; (ii)- avaliar a concentração de arsênio em amostras de urina e unha de moradores dos bairros monitorados no item (i); e (iii) propor um método de remedição ambiental de amostras de águas contaminadas da região utilizando nanomaterial magnético. Os valores da concentração de material particulado apresentaram grandes variações entre as regiões em estudo, mas ficaram dentro do limite estabelecido pela ATSDR de 20 a 100ng/m3 para regiões urbanas. Já as amostras de águas superficiais apresentaram valores alterados em relação ao estabelecido de 10?g L-1 segundo o CONAMA 357 de 2005. As concentrações de As em água de beber em geral estiveram dentro dos limites estabelecidos. Os valores de As em urina e unha apresentaram valores mínimos menores que o limite de detecção (< LOD) e valores máximos de 9.210 ?g g-1 de creatinina em urina e 31.502 ng g-1 em unha. Finalmente, o método proposto para remediação química apresentou grande eficiência para adsorção de As, com capacidade máxima de adsorção de 37,3 mg g- 1. Além disso, sua aplicação na remediação das águas superficiais contaminadas ou em áreas de rejeitos da região de mineração é de extrema simplicidade / The emission of waste has contributed immensely to humans become vulnerable and exposed to toxic chemicals, among them, the arsenic. This element occupies the first place in the list of substances of high priority, with high toxicological risk and exposure according Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR) of Centers for Disease Control and Prevention (CDC). Exposure to arsenic is associated with the appearance of various types of cancer, diabetes, atherosclerosis, cardiovascular disease, pulmonary, immunological, hematological, gastrointestinal, hepatic, renal, neurological, among others. One of the major anthropogenic sources of arsenic in the world is mining, which can contribute to contamination of soil, water, air and food. An example of environmental contamination by arsenic in Brazil occurs in the Paracatu city of -MG, due to the operation of a gold mine. However, little is known about the risks of the local population to arsenic exposure, although several effects typically associated with high exposure to this toxic chemical. Then, the aims of this study were: (i) assess the concentration of arsenic in particulate matter samples, surface freshwater samples (sub-basin of the Paracatu river), soil and of treated water available for human consumption in neighborhoods with nearby mining region; (ii) Evaluate the concentration of arsenic in urine and nail samples of residents from region of item (i); and (iii) propose a method for environmental remediation of contaminated water samples from the region using magnetic nanomaterial. The values of particulate matter concentration showed large variations between regions under study, but were within the limit established by ATSDR from 20 to 100 ng /m3 in urban areas. As for the surface water samples showed alterations values in relation with the 10?g L-1 established according to CONAMA 357 of 2005. The concentrations in drinking water generally were within the established limits. Soil samples showed high As concentrations. The values in urine and nail showed since lower values than the minimum limit of detection ( < LOD) until maximum values of 9,210?g g -1 creatinine in urine and 31,502ng g -1 in nail. Finally, the proposed chemical remediation method showed high efficiency for adsorption of As, with maximum adsorption capacity of 37.3 mg g-1. It is easily possible its application in the remediation of contaminated surface water or in areas of mining wastes.

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em Ciências Ambientais. / Coal is a nonrenewable energy source and its operation is responsible for the appearance of many environmental problems such as acid mine drainage (AMD), soil contamination, the presence of toxic gases and particulate matter in the atmosphere. Coal mining is responsible for approximately 6,300 ha of degraded areas in the south of Santa Catarina. Rehabilitation, as well as the maintenance of these areas for restoration of ecosystems is mandatory by law, and for this a new soil should be built. The study was developed in Unit II of mining Carboniferous Cricklewood SA, in the town of Blue whiting, Forquilhinha, SC, with the aim of evaluating combinations of materials for the construction of soils degraded by coal mining. We used different combinations of residues AMD treatment (chemical gypsum), the sieve residue of rice processing, waste treatment effluent agribusiness (WWTP sludge) and ground in a completely randomized 4 x 6 (six treatments and four replicates). The materials were subjected to chemical analyzes scanning in order to verify their contribution in terms of fertility and toxicity. Were also conducted analyzes of soil fertility built (treatments) in the installation of the experiments, six and twelve months. Both V (combination of chemical gypsum + Sieves waste of the rice processing wastes + agribusiness poultry , with 33.33 % each) and VI (combination of chemical gypsum + Sieves waste of the rice processing + agro-industrial residues + poultry soil surface horizon , the proportion of 25 % each) showed the best results in terms of soil fertility unimproved , evidenced by pH, phosphorus, potassium, organic matter, aluminum, calcium, magnesium, exchangeable acidity, sum of bases, cation exchange capacity and base saturation. Treatment V proved as the most suitable for the construction of new ground by not taking on his native soil composition. The availability of materials and soil quality produced attest the feasibility of their use in reclamation, as well as assists in the reduction of environmental costs because it prevents elavados volumes of soil are removed from natural areas for reclamation. / O carvão mineral é uma fonte de energia não renovável e sua exploração é responsável pelo aparecimento de muitos problemas ambientais, como a drenagem ácida de mina (DAM), a contaminação do solo, a presença de gases tóxicos e material particulado na atmosfera. A mineração de carvão é responsável por aproximadamente 6.300 ha de áreas degradadas no sul de Santa Catarina. A reabilitação, assim como a manutenção dessas áreas, para restabelecimento dos ecossistemas é obrigatória por Lei e, para isso um novo solo deve ser construído. O estudo foi desenvolvido na Unidade Minerária II da Carbonífera Criciúma S.A, na localidade de Verdinho, Forquilhinha, SC, com o objetivo de avaliar combinações de materiais para a construção de solos em áreas degradadas pela mineração de carvão. Foram utilizadas diferentes combinações de resíduos do tratamento da DAM (gesso químico), resíduos das peneiras do beneficiamento de arroz, resíduos do tratamento de efluentes da agroindústria (lodo de ETE) e solo em um delineamento completamente casualizado 4 x 6 (seis tratamentos e com quatro repetições). Os materiais utilizados foram submetidos a análises químicas de varredura, a fim de verificar a respectiva contribuição em termos de fertilidade e toxicidade. Foram realizadas também, análises de fertilidade dos solos construídos (tratamentos) na instalação dos experimentos, seis e doze meses após. Os tratamentos V (combinação de gesso químico + resíduos das peneiras do beneficiamento de arroz + resíduos da agroindústria avícola, na proporção de 33,33% cada) e VI (combinação de gesso químico + resíduos das peneiras do beneficiamento de arroz + resíduos da agroindústria avícola + solo do horizonte superficial, na proporção de 25% cada) apresentaram os melhores resultados em relação à fertilidade dos solos contruídos, evidenciados pelos valores de pH, fosforo, potássio, matéria orgânica, alumínio, cálcio, magnésio, acidez trocável, soma de bases, capacidade de troca de cátions e saturação de bases. O tratamento V se mostrou como o mais indicado para a construção de novos solos, pelo fato de não levar solo natural em sua composição. A disponibilidade dos materiais e a qualidade do solo produzido atestam a viabilidade de uso dos mesmos na recuperação de áreas degradadas, assim como, auxilia na diminuição dos custos ambientais, pois evita que elavados volumes de solos sejam retirados de áreas naturais para a recuperação de áreas degradadas.

Orientador: Kátia Luciene Maltoni / Resumo: Na região Noroeste do Estado de São Paulo, divisa com Mato Grosso do Sul, a construção da Usina Hidrelétrica-UHE de Ilha Solteira, em 1965, deu origem a extensas áreas degradadas, devido à remoção da vegetação e utilização do solo para formação do barramento do Rio Paraná. O subsolo exposto resultou em insignificante recuperação do Cerrado, ao longo do tempo, pois o material exposto é edaficamente insuficiente para dar suporte ao estabelecimento e desenvolvimento da vegetação, além da ausência de fatores como o banco de sementes e microrganismos, comuns nos 0,10 m superficiais dos solos. Com o objetivo de recuperar as condições ecológicas da área, em 2011/2012 deu-se início ações de restauração por meio da revegetação. O trabalho foi desenvolvido na Fazenda de Ensino, Pesquisa e Extensão (FEPE) da UNESP de Ilha Solteira, situada no Município de Selvíria, MS. Inicialmente a área foi mecanizada (escarificação a 0,40 m de profundidade), como condicionantes do subsolo foram incorporados resíduo orgânico - RO (macrófitas aquáticas) nas doses 0, 16, e 32 Mg ha-1 e resíduo agroindustrial - RA (cinza), nas doses 0, 15, 30 e 45 Mg ha-1, e parcialmente revegetada, com o plantio de mudas de 10 diferentes espécies arbóreas nativas do Cerrado (espaçamento 4,0 x 5,0 m). Transcorridos 5 anos da intervenção, avaliou-se o desempenho da técnica proposta por meio da Portaria CBRN 1/2015 do Estado de São Paulo, a qual estabelece o Protocolo de Monitoramento de Projetos de Restauração Ecológica, ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In the Northwest region of São Paulo State, on the border of Mato Grosso do Sul, the construction of Ilha Solteira Hydroelectric Power Plant, in 1965, give rise to extensives degradades areas, due to vegetation removal and soil use as part of rockfill material of Paraná River. The exposed subsoil resulted in negligible Cerrado recovery over time as the exposed material is edaphically unsuitable to support the establishment and development of the vegetation, besides the absence of factors such as seed bank and microorganisms, common in the 0.10 m superficial of the soil. In order to restore the area ecological conditions, in 2011/2012 restoration actions were initiated through revegetation. The work was developed at the Teaching, Research and Extension Farm (FEPE) of UNESP, Ilha Solteira Campus, located in Selvíria, MS. Initially the area was mechanized (chisel plowing at 0.37 m depth), the soil conditioners were incorporated, organic residue - RO (aquatic macrophytes) at doses of 0, 16, and 32 Mg ha-1 and agroindustrial residue - RA (ash from sugar cane), at doses of 0, 15, 30 and 45 Mg ha-1, and seedlings of 10 different native tree species of the Cerrado were introduced in the area (4.0 x 5.0 m spacing). After 5 years of intervention, the performance of the proposed technique was evaluated through the Ordinance CBRN 1/2015 of São Paulo State, which establishes the Protocol for Monitoring Ecological Restoration Projects, using as ecological indicators: land cover with native... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em Ciências Ambientais. / The development of studies and projects for the recovery or restoration of aquatic environments is of fundamental importance to understanding the mechanisms of diffusion of pollutants such as toxic metals, providing the identification of sources of pollution and the degree of extension of these pollutants. This work aimed to evaluate the role of aquatic sediments in the diffusion of heavy metals originating from Acid Mine Drainage Coal (DAM) and propose techniques for treatment and disposal of the material extracted in the process of environmental recovery in the estuary of the River Basin Urussanga river, located in the southeast of the State of Santa Catarina. The option of studying Urussanga River Basin, is justified by the fact that , among other basins coalfield , the least studied and to be inserted between one of the most critical regions of Brazil. This aquatic ecosystem receives many effluents generated by Acid Mine Drainage (DAM) and this causes it to become an environment with high concentrations of heavy metals in water and sediment. The study of the mechanisms of diffusion and the results related to contamination of the basin provided select appropriate techniques for management of contaminated sediment, these techniques ranging from dredging, treatment to final disposal of this material. Thus, the provision of safe and adequate sediment after removal and treatment constitutes an important factor to be best solved dredging projects in water resources, environmental restoration or recovery of aquatic ecosystems . / No desenvolvimento de estudos e projetos voltados para a recuperação ou restauração de ambientes aquáticos, é de fundamental importância a compreensão dos mecanismos de difusão de poluentes, tais como os metais tóxicos, proporcionando a identificação de fontes pontuais de poluição e o grau de extensão desses poluentes. Este trabalho teve como objetivo principal avaliar o papel dos sedimentos aquáticos na difusão de metais pesados oriundos da Drenagem Ácida de Mina de Carvão Mineral (DAM) e propor técnicas de tratamento e disposição do material extraído em processos de recuperação ambiental no estuário da Bacia Hidrográfica do Rio Urussanga, localizada no sudeste do Estado de Santa Catarina. A opção de estudar a Bacia Hidrográfica do Rio Urussanga, se justifica pelo fato de ser, dentre as demais bacias da região carbonífera, a menos estudada e por estar inserida entre umas das regiões mais críticas do Brasil. Este ecossistema aquático recebe muitos efluentes gerados pela Drenagem Ácida de Mina (DAM) e isto faz com que se torne um ambiente com elevadas concentrações de metais pesados na água e no sedimento. O estudo dos mecanismos de difusão e os resultados relacionados à contaminação da bacia proporcionaram selecionar técnicas adequadas de gerenciamento do sedimento contaminado, técnicas essas que vão desde a dragagem, o tratamento até a disposição final deste material. Desta forma, a disposição segura e adequada de sedimentos após sua remoção e tratamento constitui-se um importante fator a ser melhor equacionado em projetos de dragagem de recursos hídricos, recuperação ou restauração ambiental de ecossistemas aquáticos.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Water hyacinth (Eichhornia crassipes) is an invasive aquatic weed whose main characteristic is its high growth rate. The methods applied to control this plant have high cost and waste generation. Using the water hyacinth as an adsorbent for remediation of metals is a viable and eco-friendly application. In this work, a magnetic hybrid adsorbent matrix (AGMG) was synthesized utilizing water hyacinth (Eichhornia crassipes) biomass to compose an organic phase, and its adsorption efficiency was compared to the adsorption efficiency of in natura (AGIN) water hyacinth and its biochar (BIO) in the remediation of metals in water. The adsorbents were characterized by infrared spectroscopy, confirming the presence of hydroxyl groups and carboxylates, with bands that are typical of cellulose, hemicellulose and lignin, structures found in AGIN and BIO. The AGMG spectrum presented the bands previously described and new bands in the region of 513 cm-1, characteristic of the Fe-O bond of CoFeO4, confirming the formation of a magnetic hybrid. The essays on the influence of pH on the remediation of copper, zinc, nickel and cobalt presented higher percentages of removal in the range of pH 4-5 for all adsorbents, and the following crescent order of removal efficiency AGIN<AGMG<BIO for all metals. The kinetic studies showed fast kinetics for the three adsorbents and the metals under study with a removal rate of more than 50% in the first 5 minutes. The kinetic data were adjusted to the pseudo-second order model, with correlation coefficients higher than 0,99 for the three materials. The AGMG was prominent among the other adsorbents because its adsorption capacity is high and its separation from the aqueous medium is more feasible. The isotherm data for the AGMG were adjusted to the Langmuir model, showing a good linear correlation in the concentration range studied (5-250 mg g-1), with correlation coefficient r2 between 0,9973-0,9999. The values of the calculated maximum capacity of AGMG (qmax) were 18,3 mg g-1 Cu (II), 10,1 mg g-1 Zn (II) and 7,33 mg-1 Ni (II). The percentage of removal in the different mixed solutions by the adsorbent AGMG followed this order of selectivity, Cu>Zn>Ni, copper as a highlight, > 84% removal in all evaluated mixed solutions. The AGMG was reused in four cycles of adsorption in mixed solution, without using a desorption process, and the efficiency varied according to the metal. The adsorption of copper remained high in all cycles, with 77% removal in the first cycle and 72% in the fourth cycle. For zinc and nickel, the removal decreased with each cycle, and in the third cycle there was no more nickel removal. The saturated with metals AGMG residues (AGMG-sat) showed high catalytic activities in the reduction of 4- nitrophenol to 4-aminophenol. The residues were reused in ten reduction cycles and the conversion rate in the cycles ranged from 88,9 to 100%, with short periods of time (21-26 s). / Aguapé (Eichhornia crassipes) é uma planta daninha aquática invasora cuja principal característica é sua alta taxa de crescimento. Os métodos aplicados para o controle dessas plantas possuem alto custo e geração de resíduos. Uma aplicação viável e eco-amigável é utilizá-la como adsorvente para a remediação de metais. Neste trabalho foi efetuada a síntese de uma matriz adsorvente híbrida magnética (AGMG) utilizando a biomassa aguapé (Eichhornia crassipes), para compor a fase orgânica, e comparou sua eficiência adsortiva com a aguapé in natura (AGIN) e seu biocarvão (BIO), na remediação de metais em água. Os adsorventes foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho, que confirmou a presença de grupos hidroxilas e carboxilatos, com bandas típicas da celulose, hemicelulose e lignina, estruturas essas encontradas no AGIN e BIO. O espectro do AGMG apresentou as bandas descritas anteriormente e novas bandas na região de 513 cm-1, característica da ligação Fe-O da CoFeO4, confirmando a formação do híbrido magnético. Os ensaios da influência do pH na remediação do cobre, zinco, níquel e cobalto mostraram maiores porcentagens de remoção na faixa de pH 4-5, para todos os adsorventes, podendo estabelecer a seguinte ordem crescente de eficiência de remoção AGIN<AGMG<BIO para todos os metais. O estudo cinético evidenciou uma cinética rápida para os três adsorventes e os metais em estudo com uma taxa de remoção superior a 50% nos primeiros 5 minutos. Os dados cinéticos ajustaram-se ao modelo de pseudo-segunda ordem, com coeficientes de correlação superiores a 0,99 para os três materiais. O AGMG destacou-se entre os demais adsorventes devido sua alta capacidade de adsorção e de ser mais viável sua separação do meio aquoso. Os dados das isotermas para o AGMG ajustaram-se ao modelo de Langmuir, apresentando boa correlação linear na faixa de concentração estudada (5-250 mg g-1), com coeficiente de correlação r2 entre 0,9973-0,9999. Os valores de capacidade máxima do AGMG calculada (qmax) foram de 18,3 mg g-1 Cu(II), 10,1 mg g-1 Zn(II) e 7,33 mg -1 Ni(II). A porcentagem de remoção nas diferentes soluções mistas pelo adsorvente AGMG seguiu a ordem de seletividade, Cu>Zn>Ni, com destaque para o cobre >84% de remoção em todas as soluções mistas avaliadas. O AGMG foi reutilizado em quatro ciclos de adsorção em solução mista, sem utilização de processo de dessorção, e a eficiência variou de acordo com o metal. A adsorção para o cobre permaneceu elevada em todos os ciclos, com 77% de remoção no primeiro ciclo e 72% no quarto ciclo. Para o zinco e níquel, a remoção diminuiu a cada ciclo, sendo que no terceiro ciclo não houve mais remoção de níquel. Os resíduos do AGMG saturados com metais (AGMG-sat) apresentaram altas atividades catalíticas na redução do 4-nitrofenol a 4-aminofenol. Os resíduos foram reutilizados em dez ciclos de redução e a taxa de conversão nos ciclos variou de 88,9-100%, com curtos tempos (21-26 s). / São Cristóvão, SE