A presente pesquisa teve a intenção de desenvolver reator biológico de 159 \'M POT.3\' de volume total, com leito de carvões granulares (ativado e antracito) expandido e parcialmente aerado, para promover remoções de matéria orgânica e nutrientes (N e P) do esgoto sanitário, devido a manutenção de ambientes anaeróbio e aeróbio, estratificados ao longo da altura do reator e ao longo do biofilme cultivado em seu interior. Para avaliar o impacto das modificações operacionais no comportamento biológico dos microrganismos presentes no reator, foram aplicados métodos para análise das atividades nitrificante (ANE), desnitrificante (ADE) e metanogênica (PME), embasados em testes respirométricos padrões descritos na literatura. A estratificação reacional também foi estudada dentro de filmes biológicos com a ajuda de microsensores amperométricos de OD em testes de bancada. Assim, após 451 dias de operação, foi possível verificar remoções médias de \'DQO IND.F\', NTK e fosfato total de, respectivamente 78%, 56% e 42%, quando o reator foi operado por 66 dias com tempo de detenção hidráulica médio de 8,8 h, injetor de oxigênio puro, instalado após placa de orifício em linha de recirculação aerada, a qual funcionava pressurizada (3 a 4 bar) e com razão média de recirculação igual a 3, comparada à vazão de alimentação. Para o restante do período, no qual foram aplicadas taxas de carregamentos volumétricos médios de 0,74 \'+ OU -\' 0,28 kg\'DQO IND.F\'/\'M POT.3\'.dia; 0,17 \'+ OU -\' 0,07 kg NTK/\'M POT.3\'.dia e 0,05 \'+ OU -\' 0,02 kg\'PO IND.4\'POT.-3\'/\'M POT.3\'.dia, o sistema demonstrou remoções médias de 65 \'+ OU -\' 20% para \'DQO IND.F\', 25 \'+ OU -\' 21% para o NTK e 48 \'+ OU -\' 18% para o fosfato total, mesmo operado com tempo de retenção celular médio de 15 \'+ OU -\' 7 dias. Os testes respirométricos foram sensíveis para avaliar a atividade microbiana do material biológico coletado ao longo do reator, com os quais foram verificados PME médio de 0,25 mL\'CH IND.4\'/gSVT.h, para as amostras de material biológico coletado na região anaeróbia, ao fundo do reator; ANE variando entre 1,3 a 4,4 mg\'O IND.2\'/gSVT.h, para as amostras coletadas na região aeróbia, intermediária ao reator; e ADE variando entre 0,024 e 5,20 mg\'N IND.2\'/gSVT.h, para amostras coletadas, respectivamente, no fundo e no topo do reator. As análises do material líquido também corroboram com a idéia de estratificação dos ambientes aeróbio, no fundo do reator, e micro-aerado, em sua região intermediária superior, apontando para região com alto potencial de ocorrerem nitrificação e desnitrificação conjuntas no topo da sua zona reativa. O microsensor amperométrico de OD com ponta entre 10 e 30 \'mü\'m de diâmetro, confeccionados em laboratório especializado, se mostrou sensível para a observação do gradiente de concentração de oxigênio dissolvido dentro de filme biológico, suficientes para a formação de regiões aeróbia e anaeróbia em seu interior, cuja informação pode ser útil para a aprimoramento de reatores com biofilme, projetados para remoções combinadas de matéria orgânica e nutrientes. Entretanto, quando se pretende definir parâmetros cinéticos ou de transferência de massa, maior rigor deve ser dispensado na definição dos locais para a aplicação do sensor, nos quais sejam reduzidos os efeitos da heterogeneidade do agregado microbiano no ajuste da modelagem matemática aplicada aos pontos experimentais / The current research aimed the development of a 159 \'M POT.3\' total volume biological reactor, with a expanded and partially aerated granular coal bed (activated and anthracite), to promote organic matter and nutrients (N and P) removal from wastewater due to the maintenance of anaerobic and aerobic environments, stratified throughout the height of the reactor and also all over the biofilm cultivated in its interior. Methods for the analyses of specific nitrifying activities (ENA), denitrifying (EDA) and methanogenic (EMA) were applied to assess the impact of the operational modifications in the biological behavior of microorganisms present in the reactor, based on standard respirometric tests found in literature. The reactional stratification was also studied inside the biological films with the help of DO microsensors in batch tests. Thus, after 451 of operation it was possible to verify mean \'COD IND.F\', TNK and phosphate removal of 78%, 56% and 42%, respectively, when the reactor was operated for 66 days with average hydraulic detention time of 8.8 h, pure oxygen injector which was installed after the aerated recirculation line which was working pressurized (3 to 4 bar) and with mean recirculation ratio equal to 3, when compared to the feeding flow. For the rest of the period where mean volumetric loading rates of 0.74 \'+ OR -\' 0.28 kg\'COD IND.F\'/\'M POT.3\'.day; 0.17 \'+ OR -\' 0.07 kgTNK/\'M POT.3\'.day and 0.05 \'+ OR -\' 0.02 kg\'PO IND.4\'POT.-3\'/\'M POT.3\'.day were applied the system demonstrated average removal of 65 \'+ OR -\' 20% for \'COD IND.F\', 25 \'+ OR -\' 21% for TNK and 48 \'+ OR -\' 18% for total phosphate, even when it operated with mean cellular retention time of 15 \'+ OR -\' 7 days. The respirometric tests were sensible enough to assess the microbial activity from the biological material collected throughout the reactor, and where mean PME of 0.25 mL\'CH IND.4\'/gSVT.h was verified for the samples of biological material collected in the anaerobic region, at the bottom of the reactor; ANE varying between 1.3 to 4.4 mg\'O IND.2\'/gSVT.h, for the samples collected in the aerobic region, reactor\'s intermediary; and ADE varying between 0.024 to 5.20 mg\'N IND.2\'/gSVT.h, for samples collected at the bottom and the top of the reactor, respectively. The analyses of the liquid material also support the idea of stratification of the aerobic environments, at the bottom of the reactor, and micro-aerated, in its superior intermediate region, pointing to the region as a high potential of occurring joint nitrification and denitrification at the top of the reactive zone. The DO amperometric microsensor, with tip between 10 and 30 \'mü\'m of diameter, produced in a special laboratory, is sensible to the determination of dissolved oxygen concentration gradient inside biological film, sufficient for the formation of anaerobic and aerobic regions in its interior, this information can be useful to the improvement of biofilm reactors, projected for the combined removal of organic matter and nutrients. However, when the definition of kinetic parameters or mass transference is intended more strictness must be applied when choosing the locals for microsensor application, where the effects of the microbial aggregate heterogeneity is reduced in the adjustment of the mathematical modeling applied to the experimental points.

Made available in DSpace on 2015-09-25T12:18:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vanessa Gomes Mina.pdf: 1559864 bytes, checksum: da485cc60c2e580acfa53cffa023f08d (MD5) Previous issue date: 2011-02-25 / In housing developments devoid of any sewage disposal system, a sustainable alternative is to decentralize management of the liquid and solid wastes generated by the residents. The trend in this type of establishment is to triturate the putrescible organic waste (leftovers from food and vegetable peelings), before discharging into the sewage network to be subsequently treated in an appropriate manner. In order to simulate a decentralized treatment system, two parallel treatment systems were operated in sequencing batch cycles with similar characteristics and monitored. The first system consisted of a sequential batch reactor (SBR 1) with a cell retention time (CRT) of 5 days and was fed with raw sewage, enriched with cooked and shredded cereals. The second system SBR 2, had a CRT of 3.36 days with a substrate of sewage mixed with ground up sludge as a carbon source. Respirometry tests were also performed as a tool to compare the biodegradability of the substrates used during the experimental period. The results with enriched sewage showed a satisfactory concentration of biodegradable COD, which provided greater efficiency during the COD, phosphorus and nitrogen removals, exceeding the concentration of biodegradable COD in SBR2 enriched with crushed sludge. The percentage COD removals for systems RBS1 and RBS2 were 93 and 80% respectively, and for phosphorus, 83 and 54% respectively, indicating that the available concentration of biodegradable organic matter in the cereal was enough to satisfactorily release phosphorus into the anaerobic zone. The percentage removals of ammonia in SBR1 and SBR2 were 98% and 40% respectively, almost all the ammonia was oxidized in SBR1 suggesting optimal conditions, which was not the case for SBR 2. The average concentration of nitrate in the effluent of SBR1 was 1.67mgN-NO 3 /L and 9.48mgN-NO /L in the effluent of SBR 2. These findings for ammonia and nitrate in the effluent, confirm the efficiency of nitrification in SBR 1 which approached 100% and that denitrification was completed successfully, whereas in SBR 2 nitrification was less than 50%, demonstrating the lack of available biodegradable COD which is necessary for denitrification and thus leading to a high concentration of nitrate in the effluent. / Em empreendimento habitacional desprovido de rede coletora de esgoto, uma alternativa sustentável é o tratamento descentralizado dos resíduos líquidos e sólidos gerados pela população residente. A tendência dos moradores, nesse tipo de empreendimento é triturar os resíduos orgânicos putrescíveis (resto de comida, legumes e verduras) e destiná-los na rede predial de esgoto para serem tratados adequadamente. Com o intuito de simular um tratamento descentralizado para atender essa demanda foram monitorados dois sistemas de tratamento em paralelo, operados em bateladas seqüenciais com ciclos de mesmas características. O primeiro sistema era constituído de um Reator em batelada seqüencial (RBS) com tempo de retenção celular (TRC) de 5 dias, alimentado com esgoto bruto enriquecido com cereais cozidos e triturados. O segundo sistema compreende de um RBS com TRC de 3,36 dias utilizando esgoto doméstico e lodo triturado como fonte de carbono. Também foram realizados testes respirométricos como ferramenta para comparar a biodegradabilidade dos substratos utilizados durante o período experimental. Os resultados constataram que o substrato esgoto enriquecido apresentou satisfatória concentração de DQO biodegradável, que proporcionou maior eficiência durante os processos de remoção de DQO, fósforo e nitrogênio, superando a concentração de DQO biodegradável verificada no lodo triturado. Os percentuais de remoção de DQO obtidos nos sistemas RBS1 e RBS2 foram respectivamente, de 93 e 80%, para fósforo foi de 83% (RBS1) e 54% (RBS2) indicando que o cereal disponibilizou concentração de matéria orgânica biodegradável suficiente para que ocorresse satisfatória liberação de fósforo na zona anaeróbia. Para a remoção de amônia no RBS1 e no RBS2 os percentuais foram 98% e 40%, quase toda a amônia do sistema 1 foi oxidada devido o favorecimento de condições ideais, o que não ocorreu no RBS2. A concentração média de nitrato no efluente do RBS1 foi de 1,67 mgN-NO e 9,48 mgN-NO 3 -- . L -1 no efluente do RBS2. Essa constatação de amônia e nitrato no efluente final, confirma que no RBS1 a eficiência da nitrificação se aproximou de 100% e a desnitrificação foi completada com sucesso, enquanto no sistema 2 ocorreu nitrificação abaixo de 50% e a necessidade de material solúvel expressa em DQO biodegradável durante a desnitrificação permitiu alta concentração de nitrato no efluente final.

Atualmente, um dos problemas ambientais mais graves é a contaminação dos solos e das águas subterrâneas. Na Europa, já foram identificadas 300.000 áreas contaminadas ou potencialmente contaminadas e estima-se que exista 1,5 milhão. Nos Estados Unidos da América, já foram identificadas mais de 63.000. No Brasil, 1.336 áreas contaminadas foram identificadas apenas no Estado de São Paulo. Das tecnologias de remediação de áreas contaminadas, a biorremediação tem a vantagem de destruir os poluentes. No entanto, para aplicação de tal tecnologia, é necessário determinar a biodegradação dos compostos orgânicos no solo. No Brasil, faltam estes dados, pois os solos tropicais possuem características bem diferentes dos solos de regiões de clima temperado. O método respirométrico de Bartha, adaptado de uma norma holandesa, é um método simples e economicamente viável para determinar a atividade microbiológica pela geração de gás carbônico e, indiretamente, a biodegradação de contaminantes orgânicos no solo. No presente trabalho, foi estudada a sua aplicabilidade para um latossolo, tipo de solo predominante no Estado de São Paulo, utilizando como contaminante orgânico, o fenantreno. A partir dos resultados obtidos, foi possível verificar que o gás carbônico gerado não era resultante apenas da biodegradação do contaminante, mas também de reações abióticas ocorridas no solo, principalmente as de equilíbrio do carbonato de cálcio, adicionado para neutralizar o pH. Tal constatação dificulta a análise dos resultados obtidos nos ensaios de respirometria, já que o procedimento descrito na norma brasileira NBR 14283/99 relaciona diretamente a geração do gás carbônico à biodegradação do contaminante. Apesar desta dificuldade, foi possível verificar a biodegradação do fenantreno por microrganismos indígenas, que resistiram ao processo de esterilização. Verificou-se ainda, neste trabalho de pesquisa, a dificuldade de esterilização do solo em autoclave, o que limita a avaliação de remoção de contaminantes por outros mecanismos, tais como volatilização e adsorção. / Nowadays, one of the most serious environmental problems is the contamination of soil and groundwater. In Europe, 300,000 contaminated or potentially contaminated sites have already been identified and there it is estimated that 1.5 million contaminated sites exist. In the United States of America, more than 63,000 have already been identified. In Brazil, 1,336 contaminated sites have been identified in the State of São Paulo. Of the remediation technologies that can be applied for the recovery of these sites, bioremediation has the advantage of destroying the contaminants, but it is necessary to determine the degree to which they biodegrade in the soil. In Brazil, this data is lacking, since tropical soil has different characteristics than the soil of regions with temperate climates. Bartha’s respirometric method, adapted from a Dutch norm, is a simple and economically viable method for determining carbon dioxide generation and, indirectly, the biodegradation of organic contaminants in the soil. In this research, this method’s applicability was studied for a typical tropical soil, predominant in the State of São Paulo, using phenantrene as an organic contaminant. Based on the results of this study, it was possible to verify that the carbon dioxide generated resulted not only from the biodegradation of the contaminant, but also from abiotic reactions that occurred in the soil, mainly from the balance of calcium carbonate, added to neutralize the pH. This fact makes the analysis of the results of the respirometric tests more difficult, since the procedure described in Brazilian norm NBR 14283/99 relates the generation of carbon dioxide directly to the biodegradation of the contaminant. Despite this difficulty, it was possible to verify the biodegradation of the phenantrene for indigenous microorganisms. Furthermore, this research verified the difficulty of sterilizing the soil, which would make it difficult to evaluate the removal of contaminants by other mechanisms, such as volatilization and adsorption.

O cultivo em semeadura direta (SD) induz acúmulo de matéria orgânica na superfície do solo, fato que pode diminuir a aproveitamento de nitrogênio (N) pelo milho (Zea mays L.) decorrente da imobilização, resultado do alto teor de carbono em comparação a quantidade de nitrogênio disponível. Uma das alternativas pode ser o posicionamento profundo do N, priorizando a aplicação do N próximo ao sistema radicular da planta. É comum estudos desta natureza para o fertilizante ureia. No entanto, são escassos os estudos conduzidos com fontes não amídicas, como o nitrato de amônio, e nas condições edafoclimáticas do Brasil. O objetivo foi verificar uma zona de aplicação de N no solo menos ativa microbiologicamente, a qual possibilite aumento do aproveitamento do nitrogênio do fertilizante pela planta (ANF) de milho em comparação a aplicação em superfície, visando orientar o produtor onde se deve aplicar o N-fertilizante. Três experimentos com milho foram conduzidos em campo (Taquarituba nas safras 2015/16 e 2016/17 com solo argiloso e Leme na safra 2016/17 com solo franco-arenoso) comparando a aplicação de N na superfície com duas aplicações em subsuperfície (0,2 e 0,4 m em Taquarituba e 0,1 e 0,2 m em Leme), estado de São Paulo. Os resultados indicaram que a superfície do solo possui maior respirometria e atividade da desidrogenase do que as demais profundidades onde o N foi aplicado, indicando maior atividade microbiológica da superfície do solo em relação às demais profundidades. A aplicação de N-fertilizante na superfície altera a dinâmica desses atributos ao longo de 32 dias de avaliação, assumindo padrões distintos em cada área e ano de cultivo. As variáveis Total do N Fertilizante Aproveitado (TNFA %) e N no Solo Proveniente do Fertilizante (NSPF kg.ha-1) foi maior quando o N foi aplicado na superfície e próximo das zonas onde ocorreu a fertilização do que nas demais profundidades de aplicação de N. Os valores de N total no solo também foram maiores quando o N foi aplicado na superfície em detrimento das aplicações em subsuperfície. Para as variáveis de aproveitamento de N, verificou-se que os tratamentos não foram significativos para ANF, Nitrogênio na Planta Proveniente do Fertilizante (NPPF kg.ha-1), acúmulo de 15N na biomassa e N nos grãos, bem como a produtividade de grãos. No entanto, o acúmulo de N nos grãos e N total da parte aérea (kg.ha-1) da planta foram elevados quando o N foi aplicado a 0,2 m nos solos de Taquarituba safra 2016/17 em comparação a aplicação a 0,4 m e igual aos valores constatados na superfície; no experimento realizado em Leme safra 2016/17 essas variáveis foram maiores na superfície do solo do que nas demais profundidades de aplicação de N. A aplicação de N em subsuperfície pode ser alternativa para garantir elevado teor de N nos grãos e N total da parte aérea do milho, porém seu efeito nulo no aproveitamento de 15N-fertilizante pela planta e na produtividade de grãos pode inviabilizar o uso deste manejo. Por isso, experimentos de longa duração devem ser conduzidos para melhor explicar o efeito benéfico do aprofundamento do fertilizante nitrogenado no solo para a cultura do milho. / No-tillage (NT) cultivation induces the accumulation of organic matter in the soil surface, a fact that can reduce nitrogen (N) recovery by maize (Zea mays L.) as a function of the immobilization, a result of the high carbon content in comparison to amount of N available. One of the alternatives may be the deep placed of the N, prioritizing the application of the N near the plant root system. Studies in this sense are common for urea fertilizer. However, there are few studies conducted with non-amide sources, such as ammonium nitrate, and in the edaphoclimatic conditions of Brazil. The objective was to verify a N application zone in the soil that have less active microbiologically, which allows an increase of the fertilizer N recovery by the corn plant (FNR) in comparison to the soil surface application, in order to orient the farmers where the N-fertilizer was applied. Three corn experiments were conducted in the field (Taquarituba crop 2015/16 and 2016/17 with clay soil and Leme crop 2016/17 with sandy-loam soil) comparing the application of N on the soil surface with two subsurface applications (0.2 and 0.4 m in Taquarituba and 0.1 and 0.2 m in Leme, state of São Paulo, Brazil). The results indicated that the soil surface had higher respirometry and dehydrogenase activity than the other depths where the N was applied, indicating a higher microbiological activity of the soil surface in relation to the other deep placed. The application of N-fertilizer on the soil surface changes the dynamics of these attributes during 32 days of evaluation, assuming different patterns in each area and year of cultivation. The variables Total N of Recovered Fertilizer (TNRF %) and N in Soil From Fertilizer (NSFF kg.ha-1) were higher when N was applied to the soil surface and near the zones where fertilization occurred than at the other N application deep placed. The values of total N in the soil were also higher when N was applied to the surface than to the subsurface applications. For the N recovery variables, it was verified that the treatments were not significant for FNR, N in Plants From Fertilizer (NPPF kg.ha-1), accumulation of 15N in biomass and N in the grains, as well as the grains yield. However, the accumulation of N in the grains and total N of the shoots (kg.ha-1) were high when N was applied at 0.2 m in the soils of Taquarituba crop 2016/17 compared to application at 0.4 m and equal to the values found on the surface; in the experiment conducted in Leme crop 2016/17 these variables were higher in the soil surface than in the other depths of N application. The application of N in the soil subsurface can be alternative to ensure high N content in grains and total N in shoots of maize, but its null effect on the recovery of 15N-fertilizer by the plant and on the grain yield may make the use of this management unfeasible. Therefore, long-term experiments should be conducted to better explain the beneficial effect of the deep placed of N-fertilizer to the soil for maize.

Em abelhas eussociais o controle das condições internas do ninho é importante para a sobrevivência da colônia e um dos principais mecanismos para controle da temperatura colonial é a escolha do local de nidificação, como ocos de troncos de árvores, tal qual ocorre nas abelhas sem ferrão Melipona quadrifasciata, sistema biológico deste estudo. Além de mecanismos comportamentais, em Hymenoptera são também conhecidos mecanismos fisiológicos de termorregulação (termogênese) como a ocorrência de ciclos fúteis (descritos para mamangavas Bombus) e o tremor muscular. A termogênese em abelhas ocorre principalmente durante incubação da cria, atividades sociais e aquecimento pré-vôo. As aminas biogênicas desempenham um amplo espectro de funções em abelhas, e é sugerido que o sistema noradrenérgico/adrenérico de vertebrados é funcional e estruturalmente equivalente ao sistema octopaminérgico/tiraminérgico de insetos. O emprego de bloqueador beta-adrenérgico em abelhas pode levar a hipotermia, emergindo a hipótese de que haveria envolvimento de uma via octopaminérgica na energética e termogênese de abelhas. Os três principais aspectos da termorregulação focados neste trabalho são a termorregulação colonial, a energética individual e mecanismos de termogênese. Com relação à termorregulação colonial, o objetivo principal foi descrevê-la em duas regiões do ninho (discos de cria e potes de alimento), por meio de registro de séries temporais de temperatura e umidade relativa, e estudo da atividade externa de vôo. Foi detectada ritmicidade nas séries temporais de colônias abertas, com influência das periodicidades da temperatura ambiente, umidade relativa e luminosidade, sobre as séries temporais registradas dentro da colônia. As séries temporais de atividade de vôo apresentavam periodicidades similares às ambientais, mas também eram relacionadas às da cria. Em colônias fechadas, as séries temporais dos discos de cria apresentavam periodicidades próximas a 24h e 12h, sugerindo aspecto endógeno da regulação de temperatura e umidade próximo à cria. Também, objetivou-se caracterizar o efeito do tipo de iluminação e de diferentes temperaturas. Foram estudados, por meio de respirometria intermitente, os efeitos do ciclo claro/escuro a 28°C (fotoperíodo normal, fotoperíodo invertido, claro e escuro constante) sobre a taxa metabólica (TM), e os efeitos de diferentes temperaturas ambientais (10 a 40°C) sobre a TM e quociente respiratório (QR). Os diferentes ciclos de claro/escuro afetaram a TM, sendo observados, em fotoperíodo normal e claro constante valores de TM baixos entre 19h e 5h. Em fotoperíodo invertido, valores diminuídos foram registrados entre 6h e 18h, sugerindo um ritmo exógeno em resposta a mudanças fotoperiódicas. Entre 7h e 17h59, no claro, ressalta-se que não há diferenças estatisticamente significativas na TM. A temperatura tem um efeito significativo, com valores diminuídos a 35 e 40°C e mais ainda a 10°C. Entre 15 e 30°C não há diferenças significativas. Na terceira parte do trabalho objetivou-se verificar o efeito tempo-dependente de bloqueadores beta-adrenérgicos e octopaminérgicos (Alprenolol e Mianserina) sobre a TM e temperatura torácica de forrageadoras e verificar se a octopamina e methoprene (análogo de hormônio juvenil) compensam os efeitos dos bloqueadores. Também foi analisado se há alterações dos substratos energéticos catabolizados, considerando o QR e a atividade enzimática (Vmax de hexoquinase, trealase, HOAD e glicogênio fosforilase). Com o emprego dos bloqueadores, foram detectadas alterações no QR e na atividade das quatro enzimas. A diminuição da temperatura torácica obtida em forrageadoras tratadas com Alprenolol sugere o envolvimento de vias octopaminérgicas na termogênese em M. quadrifasciata; todavia, não se sabe se tais efeitos são decorrentes de interferências na produção de calor e/ou um subproduto da diminuição da TM. No nível colonial, ninhos tratados com os mesmos bloqueadores parecem apresentar periodicidades de séries temporais mais similares à da umidade relativa do ambiente e menos à da temperatura ambiente, sugerindo menor resposta às variações de temperatura. Os resultados não provam que há mecanismos de termogênese sem tremor muscular em abelhas, envolvendo octopamina e hormônio juvenil, mas indicam um possível envolvimento destas substâncias na taxa metabólica e oxidação de diferentes substratos energéticos. Sob uma visão comparativa, pode-se apontar semelhanças entre efeitos de modificações em vias octopaminérgicas/tiraminérgicas de insetos e noradrenérgicas/tiraminérgicas de vertebrados, quando à energética e termogênese. Os resultados não provam tal afirmação, mas apontam evidências do papel da via octopaminérgica na taxa metabólica e temperatura torácica de forrageadoras. / In eusocial insects, such as stingless bees, the control of nest conditions and maintenance of the colonial microclimate are important to brood incubation, development of eggs, larvae and pupae, and survival of the colony. One of the main thermoregulatory mechanisms to control nest temperature is the microhabitat selection to build the nest, such as tree holes, characteristic of the stingless bee Melipona quadrifasciata, the biological system chosen for this study. In addition to the behavioral mechanisms involved in thermoregulation, physiological mechanisms underlying thermogenesis are also found in Hymenoptera, such as futile cycles (in bumblebees) and shivering thermogenesis. Thermogenesis in bees is detected mainly during brood incubation, social interactions and pre-flight warming; additional possible physiological mechanisms have not yet been investigated with enough detail. Biogenic amines, especially octopamine, play important physiological roles in bees. Although octopamine and norepinephrine are chemically not identical, it appears that octopaminergic systems of invertebrates and noradrenergic systems of vertebrates are homologous. Oral treatment with beta-blockers can cause hypothermia, leading to the hypothesis that an octopaminergic pathway involved in bee energetics and thermogenesis might exist. The main aspects investigated in the present study are the colonial thermoregulation, the energetics of individual bees, and the mechanisms associated with thermogenesis in M. quadrifasciata. With regards to the colonial thermoregulation, temperature and humidity, time series were recorded inside and outside the nest, in two colonial compartments, i.e., brood and pots. In addition, flight activity was also recorded. Flight activity time series presented similar periodicities in both ambient and brood series. In closed colonies, maintained under constant conditions, the brood time series presented periodicities close to 24h and 12h, suggesting endogenous aspects and rhythm. Another goal of this study was to characterizing the effects of the light-dark cycles and ambient temperatures. This was achieved using intermittent respirometry, and the effects of the light-dark cycles at 28°C (normal photoperiod, inverted photoperiod, constant light and constant dark) on metabolic rate (MR), and the effects of different temperatures (10 40°C) on MR and respiratory quotient (RQ) were measured. The different light-dark cycles affected the MR under normal photoperiod and constant light. Two \"platforms,\" with low MR values were detected between 19h and 5h. When the photoperiod was inverted, lower values were recorded in the dark phase, between 6h and 18h, resulting in an inverted pattern of MR, thus suggesting an exogenous response to photoperiodic changes. Between 7h and 17h59, in the light phase, metabolic rate did not change significantly. The temperature has a significant effect on MR and RQ of the foragers, and reduced values at 10, 35 and 40°C were detected. Between 15 and 30°C no significant differences were detected. In the third part of this work the aim was to verify the time-dependent effects of beta-blockers (Alprenolol and Mianserina) on MR and thoracic temperature of foragers, and to verify whether octopamine and methoprene (analogous to juvenile hormone) compensate the effects of beta-blockers. Alterations of substrates oxidation, considering the RQ and the activity (Vmax) of specific enzymes, such as hexokinase, trehalase, HOAD and glycogen phosphorylase, were also investigated. Treatments with blockers caused alterations in the RQ and in the enzyme activities of hexokinase, HOAD and glycogen phosphorylase. The reduced values of thoracic temperature in foragers treated with Alprenolol suggests the involvement of octopaminergic pathways in thermogenesis; however, it is not yet known if such effects are due to interferences in the heat production and/or represent a by-product of a reduced metabolic rate. At the colonial level, nests treated with blockers presented colonial time series periodicities more similar to the ambient humidity series than to the ambient temperature series, suggesting therefore that the responses to ambient temperature are reduced. These results do not prove that mechanisms of nonshivering thermogenesis are present in bees, involving both octopamin and juvenile hormone, but they can indicate possible involvements of these substances in metabolic rate, energetics and fuel utilization. Under a comparative approach, one can suggest similarities between the effects caused by modifications in the noradrenergic and octopaminergic pathways on the energetics and thermogenesis of M. quadrifasciata. The results, however, do not prove such hypothesis, but they suggest an octopaminergic influence on both metabolic rate and thoracic temperature of M. quadrifasciata foragers.

O fenômeno conhecido como Nitrificação e Desnitrificação Simultânea (SND) significa que em um mesmo reator ocorre simultaneamente a nitrificação e a desnitrificação, sob condições de operações idênticas, podendo ser justificada principalmente pela teoria de microambiente no floco ou biofilme. Assim, em um único reator, sob condições controladas de oxigênio dissolvido (OD) e elevados tempos de residênciacelular épossível que ocorra a nitrificação e a criação de zonas anóxicas no interior dos flocos ou biofilme para a ocorrência da desnitrificação. Neste sentido, a tecnologia MBBR/IFAStem como característicaelevado tempo de residência celular do biofilme formado nos meios suporte presentes no reator. Deste modo, neste estudo avaliou-se a remoção de nitrogênio via SND em um sistema IFAS quando submetido a diferentes concentrações de OD e Tempo de DetençãoHidraulica de 5,5 e 11 horas, tratando efluente sanitário e efluente sintético. Os resultados experimentais demonstraram que pode ser possível desenvolver efetiva SND com concentrações de OD média de 1,0 mg.L-1 e 1,5 mg.L-1. Sendo que, foram obtidas eficiência média de remoção de NTde cerca de 68% e concentrações médias efluente de N-NH4 de aproximadamente 5,0 mg L-1, de N-NO3 inferiores a 4,5 mg L-1 e de N-NO2 em torno de 0,1 mg L-1, e com eficiência média de remoção DQO solúvel acima de 90%, quando empregado efluente sintético. Ademais, por meio da avaliação da emissão de Óxido Nitroso (N2O), foi possível comprovar que a desnitrificação ocorreu de forma efetiva. / The phenomenon known as Simultaneous Nitrification and Denitrification (SND) means that in the same reactor simultaneously occurring nitrification and denitrification under identical operations conditions, and can be mainly explained by the microenvironment theory inside the floc or biofilm. Therefore, in a single reactor under controlled conditions of dissolved oxygen (DO) and high Solids Retention Time (SRT) it is possible that the nitrification happens and the creation of anoxic zones within the flocsor biofilm to the occurrence of the denitrification. In this sense, the MBBR/IFAS technology is characterized by high SRT of the biofilm formed on the carriers present in the reactor. Thereby,this work evaluated the nitrogen removal through SND in a IFAS system when submitted to different DOconcentrations and Hydraulic Retention Time of 5.5 hours and 11.0 hours, treating domestic and synthetic effluents. The experimental results showed that it may be possible to develop effective SND withaverage concentrations of DO of 1.0 mg L-1 and 1.5 mg L-1. It was obtained a TN average removal efficiency about 68%, and an average effluent concentration of NH4-N of approximately 5.0 mg L-1, of NO3-N less than 4.5 mg L-1 and ofNO2-N around 0.1 mg L-1, and an average CODsoluble removal efficiency above 90%, employing synthetic effluent. Furthermore, by evaluating the Nitrous Oxide(N2O) emission, it was possible to prove that the denitrification occurred effectively.

Recentemente foi desenvolvido na Europa o processo conhecido por Nitrificação e Desnitrificação Simultânea (NDS), em que o lodo ativado opera com tempo de retenção de sólidos suficientemente altos para que a nitrificação ocorra mesmo com baixa concentração de oxigênio dissolvido nos tanques de aeração, situação em que é possível a manutenção de condições anóxicas no interior dos flocos e a ocorrência da desnitrificação. Em países de clima tropical, muitas estações de tratamento de esgoto foram construídas ou estão sendo projetadas para operarem sob as condições da variante do processo de lodo ativado conhecida por aeração prolongada, reconhecidamente eficiente na remoção de matéria orgânica e na nitrificação do esgoto. Tais estações podem ser adaptadas para estas novas condições, de forma a se obter o benefício técnico da desnitrificação e o ganho econômico relativo à redução no consumo de energia elétrica para aeração. Este estudo avaliou as condições de remoção de nitrogênio via NDS em um sistema de lodo ativado com aeração prolongada alimentada em fluxo contínuo com diferentes idades do lodo 40, 30 e 20 dias, tratando esgoto sanitário. O processo de tratamento permaneceu estável durante todo o período de observação. Os resultados experimentais demonstram que é possível manter baixas concentrações de OD no tanque de aeração em uma faixa relativamente estreita (0,3-0,8 mg.L-1), e, consequentemente desenvolver os processos de nitrificação e desnitrificação sob as mesmas condições (NDS) com alta eficiência e estabilidade. A remoção de DQO e DBO foi acima de 90 por cento . Os valores de crescimento específico máximo (m20) das bactérias autotróficas nitritantes e nitratantes, resultaram muito próximos aos descritos na literatura, sendo para a idade do lodo de 20 dias os valores de 0,68 d-1 para as bactérias nitritantes e de 0,62 d-1 para as bactérias nitratantes. Os valores das taxas de utilização máxima de amônia foram maiores do que as obtidas com o nitrito e, pode-se observar que o acúmulo de nitrato devido à diminuição da amônia foi mais rápido do que o com nitrito. Desse modo, conclui-se que a nitrificação foi governada pelas bactérias autotróficas nitritantes. A taxa de utilização de nitrato foi maior tendo como substrato material rapidamente biodegradável. Confirmando que a disponibilidade de carbono tem papel fundamental nas taxas de desnitrificação no processo de NDS / It was developed in Europe the process known as Simultaneous Nitrification and Denitrification (SND) in activated sludge that operates with a SRT, high enough for nitrification to occur, even with low concentration of dissolved oxygen in the aeration tanks. Such situation in the tanks is possible to maintain anoxic conditions inside the flocs and to have the occurrence of denitrification. In countries with tropical climate, many sewage treatment plants have been built or are being designed to operate under the conditions of the variant of the activated sludge process known as extended aeration, admittedly effective in removing organic matter and nitrification of the sewage. Such plants may be adapted to these new conditions in order to obtain the technical benefit of denitrification and economic gain on the reduction in energy consumption for aeration. This study aimed at assessing the conditions of nitrogen removal by SND in a system of extended aeration activated sludge in a continuous flow, with different SRT of 40, 30 and 20 days, treating sewage. The process of treatment remained stable throughout the observation period. The experimental results show that it is possible to maintain low DO concentrations in the aeration tank in a relatively narrow range (0.3 to 0.8 mg.L-1), and hence develop the processes of nitrification and denitrification under the same conditions (NDS) with high efficiency and stability. The BOD and COD removal was above 90 per cent . The values of maximum specific growth (m20) of bacteria autotrophic nitrites and nitrates, are the result very similar to those described in the literature, for the sludge age of 20 days the values of 0.68 d-1 for nitrites bacterium and 0,62 d-1 for nitrates bacterium. The values of the maximum utilization rates of ammonia were higher than those obtained with the nitrite and can be observed that the accumulation of nitrate of ammonia due to the decrease was faster than with nitrite. This way, it was concluded that nitrification was ruled by autotrophic nitrites. The utilization rate of nitrate was higher as substrate material readily biodegradable. Confirming that the availability of carbon performs a fundamental role in the denitrification rates in the process of SND

Recentemente foi desenvolvido na Europa o processo conhecido por Nitrificação e Desnitrificação Simultânea (NDS), em que o lodo ativado opera com tempo de retenção de sólidos suficientemente altos para que a nitrificação ocorra mesmo com baixa concentração de oxigênio dissolvido nos tanques de aeração, situação em que é possível a manutenção de condições anóxicas no interior dos flocos e a ocorrência da desnitrificação. Em países de clima tropical, muitas estações de tratamento de esgoto foram construídas ou estão sendo projetadas para operarem sob as condições da variante do processo de lodo ativado conhecida por aeração prolongada, reconhecidamente eficiente na remoção de matéria orgânica e na nitrificação do esgoto. Tais estações podem ser adaptadas para estas novas condições, de forma a se obter o benefício técnico da desnitrificação e o ganho econômico relativo à redução no consumo de energia elétrica para aeração. Este estudo avaliou as condições de remoção de nitrogênio via NDS em um sistema de lodo ativado com aeração prolongada alimentada em fluxo contínuo com diferentes idades do lodo 40, 30 e 20 dias, tratando esgoto sanitário. O processo de tratamento permaneceu estável durante todo o período de observação. Os resultados experimentais demonstram que é possível manter baixas concentrações de OD no tanque de aeração em uma faixa relativamente estreita (0,3-0,8 mg.L-1), e, consequentemente desenvolver os processos de nitrificação e desnitrificação sob as mesmas condições (NDS) com alta eficiência e estabilidade. A remoção de DQO e DBO foi acima de 90 por cento . Os valores de crescimento específico máximo (m20) das bactérias autotróficas nitritantes e nitratantes, resultaram muito próximos aos descritos na literatura, sendo para a idade do lodo de 20 dias os valores de 0,68 d-1 para as bactérias nitritantes e de 0,62 d-1 para as bactérias nitratantes. Os valores das taxas de utilização máxima de amônia foram maiores do que as obtidas com o nitrito e, pode-se observar que o acúmulo de nitrato devido à diminuição da amônia foi mais rápido do que o com nitrito. Desse modo, conclui-se que a nitrificação foi governada pelas bactérias autotróficas nitritantes. A taxa de utilização de nitrato foi maior tendo como substrato material rapidamente biodegradável. Confirmando que a disponibilidade de carbono tem papel fundamental nas taxas de desnitrificação no processo de NDS / It was developed in Europe the process known as Simultaneous Nitrification and Denitrification (SND) in activated sludge that operates with a SRT, high enough for nitrification to occur, even with low concentration of dissolved oxygen in the aeration tanks. Such situation in the tanks is possible to maintain anoxic conditions inside the flocs and to have the occurrence of denitrification. In countries with tropical climate, many sewage treatment plants have been built or are being designed to operate under the conditions of the variant of the activated sludge process known as extended aeration, admittedly effective in removing organic matter and nitrification of the sewage. Such plants may be adapted to these new conditions in order to obtain the technical benefit of denitrification and economic gain on the reduction in energy consumption for aeration. This study aimed at assessing the conditions of nitrogen removal by SND in a system of extended aeration activated sludge in a continuous flow, with different SRT of 40, 30 and 20 days, treating sewage. The process of treatment remained stable throughout the observation period. The experimental results show that it is possible to maintain low DO concentrations in the aeration tank in a relatively narrow range (0.3 to 0.8 mg.L-1), and hence develop the processes of nitrification and denitrification under the same conditions (NDS) with high efficiency and stability. The BOD and COD removal was above 90 per cent . The values of maximum specific growth (m20) of bacteria autotrophic nitrites and nitrates, are the result very similar to those described in the literature, for the sludge age of 20 days the values of 0.68 d-1 for nitrites bacterium and 0,62 d-1 for nitrates bacterium. The values of the maximum utilization rates of ammonia were higher than those obtained with the nitrite and can be observed that the accumulation of nitrate of ammonia due to the decrease was faster than with nitrite. This way, it was concluded that nitrification was ruled by autotrophic nitrites. The utilization rate of nitrate was higher as substrate material readily biodegradable. Confirming that the availability of carbon performs a fundamental role in the denitrification rates in the process of SND

Made available in DSpace on 2016-08-31T13:19:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FernandaCMF_DISSERT.pdf: 1131093 bytes, checksum: 59230e92e201e6ecbb2e4dc558b93249 (MD5) Previous issue date: 2016-02-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Salinity is a factor of great concern on soil degradation and is a threat to the microbial communities, and it prevents the release of soluble compounds in water and restricts the metabolic capacity of microorganisms to biodegrade. It increases the respiratory rate of the microbiota, which indicates high microbial activity, however, due to the negative effects of salinity, microbial activity tends to decrease. The present study aimed to evaluate the microbial activity of two different types of soils, Oxisols and Inceptisols, from agricultural areas located in the state of Rio Grande do Norte. The soils were distributed in sealed bottles, arranged in a randomized block design (RBD) and arranged in a saturated paste extract factorial of scheme 2 x 5 x 2, referring to the two soils, the five ECe (electrical conductivity in the saturated paste extractand two doses of organic material (presence or absence) and, tested in triplicate. The indirect measurement of microbial activity was determined according to the Standard Specifications of the Bartha Respirometric Method, adapted. Then, the regression of CO2 was taken against time for all treatment and for the evaluation of the final CO2 production, the surface response model was used. The experiment, conducted by 133 days of incubation, found a production of CO2 always higher in treatments with the addition of organic matter than in its absence, considering the same ECe. The CO2 production was obtained by the Oxisols, the treatments with and without organic matter, was in T40 and T41, referring to treatments with the highest ECe in the absence and presence of organic matter, respectively; on the CO2 production rate, salinity not affected and, in the presence of organic material, the treatments showed higher values than the control. In Inceptisols, CO2 production increases in the presence of organic matter, but decreases with increasing salinity, whose effect was also observed for the CO2 production rate. So, there was a difference in salt tolerance between soils, although the addition of organic matter has improved microbial activity in different salinities / A salinidade é um fator cada vez mais preocupante de degradação do solo e uma ameaça às comunidades microbianas, pois impede a liberação de compostos solúveis na água e restringe a capacidade metabólica dos microrganismos à biodegradação. Esta, por sua vez, faz aumentar a taxa respiratória da microbiota, a qual indica alta atividade microbiana, contudo, devido aos efeitos negativos da salinidade, a atividade microbiana tende a diminuir. Neste sentido, o presente estudo objetivou avaliar a atividade microbiana em dois solos, Latossolo Vermelho Eutrófico e Cambissolo Háplico, de áreas agrícolas localizadas no estado do Rio Grande do Norte. Os solos foram distribuídos em frascos hermeticamente fechados, organizados em Delineamento em Blocos Casualizados (DBC) e arranjados em esquema fatorial 2 x 5 x 2, referente aos dois solos, cinco CEes (condutividade elétrica no estrato de saturação) e duas doses de matéria orgânica (presença e ausência) e, testados em triplicata. A avaliação indireta da atividade microbiana foi determinada de acordo com a Norma Especifica do Método Respirométrico de Bartha, adaptada. E então, foi feita a regressão do CO2 em função do tempo para todos os tratamentos e, para a avaliação da produção final de CO2, utilizou-se o modelo de superfície de resposta. O experimento, conduzido por 133 dias de incubação, constatou uma produção de CO2, na mesma CEes, sempre maior nos tratamentos com adição de matéria orgânica do que na sua ausência. Para o Latossolo Vermelho Eutrófico, a maior produção de CO2, nos tratamentos sem e com matéria orgânica, foi em T40 e em T41, referentes aos tratamentos com a maior CEes, na ausência e presença de matéria orgânica, respectivamente; sobre à taxa de produção de CO2, a salinidade não a afetou e, na presença de material orgânico, os tratamentos apresentaram valores superiores em relação à testemunha. No Cambissolo Háplico, a produção de CO2 aumenta na presença de matéria orgânica, mas diminui com o aumento da salinidade, cujo efeito foi observado também para a taxa de produção de CO2. Portanto, houve diferença na tolerância à salinidade entre os solos, embora a adição da matéria orgânica tenha melhorado a atividade microbiana nas diferentes salinidades

A indústria moveleira em geral e de piso de madeira é caracterizada por processos a seco. Em decorrência da limpeza e lavagem de maquinário e superfícies gera águas residuárias em baixos volumes porém altamente contaminadas com substâncias recalcitrantes de difícil tratamento. Com o objetivo de oferecer uma alternativa tecnológica de fácil operação (com uso mínimo de reagentes químicos), capaz de tratar tais águas, reduzir toxicidade e aumentar biodegradabilidade do efluente, viabilizando desta forma uma etapa subsequente de tratamento biológico, o presente trabalho conduziu ensaios de tratabilidade baseados em processos oxidativos avançados com águas residuárias provenientes de lavagens em uma indústria de piso de madeira em Nybro, Suécia, com DQO inicial de aproximadamente 45.000 mg/L e pH de 2,3-2,6. Após tratamento primário in situ com redução de 89% de DQO, os seguintes processos geradores de radicais OH foram testados em escala de laboratório: ozonização sem ajuste de pH (Etapa I); ozonização com ajuste de pH (Etapa II); e ozonização + UV-C com ajuste de pH (Etapa III). Os experimentos foram realizados em semi-batelada, utilizando-se um aparato com dois reatores conectados (de O3 e de UV), entre os quais foi mantido fluxo de recirculação em contracorrente com o gás. Para o desenho experimental, utilizou-se a metodologia de planejamento fatorial do tipo Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) utilizando-se como variáveis independentes, (i) vazão de recirculação entre os reatores (VR) com níveis variando de 0,3 a 3L/min; (ii) concentração de O3 na mistura gasosa injetada ([O3]) ou modo de dosagem cujos níveis variaram de 40 a 115 g/Nm3 e; (iii) pH inicial (Etapas II e III) com níveis que variaram de 3 a 11. A quantidade total de O3 fornecida até o final de cada ensaio foi fixada em 2 gramas de O3 para cada grama de DQO inicial (2:1). A eficiência de cada tratamento foi avaliada em função da redução de DQO, da remoção de COT e do consumo de O3. Para ozonização sem ajuste de pH foram alcançadas reduções de DQO e COT de 65 e 31% respectivamente. No tratamento com ajuste de pH sem UV, foram alcançadas reduções de DQO e COT de 85% e 43% com pHinicial = 7,0 enquanto que no tratamento com UV foi alcançada redução de DQO e COT de 93% e 56% respectivamente, com pHi = 9,38. Os resultados de respirometria com os efluentes dos tratamentos indicaram que a ozonização destas águas em pH baixo pode resultar na geração de subprodutos menos biodegradáveis. Entretanto, tais produtos não são gerados quando a ozonização é realizada em pH mais elevado (7,0), mesmo sem aplicação de UV, com doses de O3:DQOinicial menores que 1:1. O tratamento por ozonização pode, portanto, ser aplicado como uma etapa intermediária de tratamento das águas residuárias em questão, inclusive precedendo o tratamento biológico. / The wood-based industry (including the wooden floor production) is characterized by dry process but due to cleaning and washing of machineries and surfaces this industry generates low volumes of highly polluted and recalcitrant wastewater. The purpose of this study was to investigate a technological alternative, easy to operate, with minimum use of chemicals, capable to treat these wastewaters, reducing toxicity and increasing the biodegradability making it feasible the biological treatment of the effluents. In the present study, a number of treatability assays based on advanced oxidation processes (AOPs) were carried out to treat cleaning wastewater from a wooden floor industry in Nybro, Sweden, with an initial COD of approximately 45,000 mg/L and pH of 2.3-2.6. After an initial reduction of 89% of DQO through an in situ sedimentation step, the following processes generating free radicals OH were tested in lab-scale: Ozonation without pH adjustment (Phase 1); Ozonation with pH adjustment (Phase 2); and Ozonation + UV-C with pH adjustment (Phase 3). The experiments were performed in semibatch reactors using an apparatus with two connected reactors (O3 and UV); between them, the recirculation flow was kept in countercurrent with the gas flow. For the experimental design, the factorial planning of the type Central Composite Rotatable Design (DCCR) was applied with the following independent variables: (i) recirculation flow between reactors (VR) with levels varying from 0.3 to 3.0 L/min; (ii) concentration of O3 in the injected gaseous mixture ([O3]) or dose mode, with levels varying from 40 to 115 g/Nm3; (iii) initial pH (Phases 2 and 3) with levels varying from 3 to 11. The total amount of O3 supplied along the whole treatment was 2 grams of O3 per gram of initial COD (2:1). The efficiency of each treatment was based on the COD reduction, TOC removal and O3 consumption. Ozonation without pH adjustment, promoted a reduction of COD and COT of 65 and 31% respectively. Ozonation with pH adjustment to pHinitial = 7.0 reduced COD and TOC in 85% and 43% respectively. Ozonation, UV and pH adjustment to pHinitial = 9.38 reduced COD and TOC in 93% and 56% respectively. The results of the respirometry tests with the effluent from the AOP treatments without pH adjustment suggested that such treatment generates byproducts, which are even less biodegradable than those found in the wastewater before treatment. However, such products are not generated when ozonation is carried out in higher pH (7.0), even without UV and O3:DQOi doses lower than 1:1. The treatment with O3, can be useful as an intermediate treatment step for the studied wastewater, and be placed before biological treatment.