Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4026.pdf: 5869233 bytes, checksum: 564f050b40a7e6caef2306f78b3a44da (MD5) Previous issue date: 2011-12-21 / Financiadora de Estudos e Projetos / Aquatic environments are subjected to wide variations in their physicochemical properties which can compromise the survival of the animals that inhabit these waters, especially the fish, which exhibit adaptive behavioral, physiological, biochemical and genetic responses to face such variations. The aim of the present study was to assess the relationship between heart morphology and the cardiorespiratory responses to hypoxia at different temperatures (15, 25 and 35 °C) of two fish species with different habits and habitats: matrinxã (Brycon amazonicus) and trahira (Hoplias malabaricus). Both species presented pyramidal ventricles with compact and spongy layers (mixed myocardium), differentiated by the thickness of the compact layer and its irrigation, which occurs in greater proportion in matrinxã, the active species. Gradual temperature reductions decreased the values of metabolic rate ( ̇ ), gill ventilation ( ̇ ), respiratory frequency (fR), ventilatory volume (VT), and heart rate (fH) while increases in temperature induced opposite responses, increasing the values of these parameters. In matrinxã and trahira, the gradual reduction in the water O2 concentration at different temperatures induced significant changes in the cardiorespiratory parameters. The combined effects of low temperature (15 °C) and hypoxia led to a significant reduction in ̇ , ̇ , fR, VT, EO2 (O2 extraction) and fH, while high temperature (35 °C) and hypoxia led to a significant increase in these parameters. The results showed that temperature acts in the overall metabolism of fish as well as in myocardial metabolism and membrane permeability to the ions involved in their polarity. Moreover, the active species matrinxã presented higher values of cardiorespiratory parameters and a lower tolerance to hypoxia when compared to trahira, the sedentary species. / Os ambientes aquáticos estão sujeitos a grandes variações em suas propriedades físicoquímicas as quais pode comprometer a sobrevivência dos animais que habitam essas águas, especialmente os peixes, os quais exibem comportamento adaptativo, respostas fisiológicas, bioquímicas e genéticas para enfrentar tais mudanças. O objetivo do presente estudo foi avaliar a relação entre a morfologia cardíaca e as respostas cardiorrespiratórias à hipóxia e em diferentes temperaturas (15, 25 e 35 °C) em duas espécies de peixes de diferentes hábitos e habitats: matrinxã (Brycon amazonicus) e traíra (Hoplias malabaricus). Ambas as espécies possuem ventrículos piramidais, com camada compacta e esponjosa (miocárdio misto), diferenciadas pela espessura da camada compacta e sua irrigação, a qual ocorre em maior proporção em matrinxã, espécie ativa. A redução gradual da temperatura diminuiu os valores da taxa metabólica ( ̇ ), ventilação branquial ( ̇ ), frequência respiratória (fR), volume ventilatório (VT) e frequência cardíaca (fH), enquanto o aumento da temperatura levou a respostas opostas, aumentando os valores destes parâmetros. Tanto no matrinxã, quanto na traíra, a redução gradual na concentração O2 da água em diferentes temperaturas induziram alterações significativas nos parâmetros cardiorrespiratórios. Os efeitos combinados da baixa temperatura e hipóxia levaram a uma redução significativa na ̇ , na ̇ , na fR, no VT, na EO2 (extração de O2) e na fH, enquanto altas temperaturas (35 °C) e hipóxia levaram a um aumento destes parâmetros. Os resultados sugerem que a temperatura atue no metabolismo global do peixe, bem como no metabolismo do miocárdio e na permeabilidade de membrana aos íons envolvidos em sua polaridade. Além disso, o matrinxã, espécie ativa, apresentou valores mais elevados dos parâmetros cardiorrespiratórios e uma menor tolerância à hipóxia, quando comparada com traíra, espécie de hábito sedentário.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3162.pdf: 1363154 bytes, checksum: 725b7e9d57697bbcc0ab7a78df25145a (MD5) Previous issue date: 2010-06-25 / Financiadora de Estudos e Projetos / Air-breathing fish are classified as obligatory (when breathing obligatory atmospheric air independently of the water O2 tension) or facultative air-breather (using an air breathing organ ABO -, when theirs gills are not able to extract all O2 necessary to maintain the aerobic mechanisms under hypoxic conditions). The catfish, Clarias gariepinus, is airbreathing fish that shows modifications on the gill lamella, forming a ventilatory fan, and on the 2o e 4o gill arches, forming an arborescent organ. These structures form the ABO of this specie.The objectives of the present study were: 1. To determine if C. gariepinus is an obligatory or a facultative air breather. 2. To analyze the cardio-respiratory responses ( VO2 - metabolic rate; VG - gill ventilation; VT ventilatory volume; fR respiratory frequency; EO2 O2 extraction from the ventilatory current; fH- heart frequency) in response to progressive hypoxia. 3. To verify if the critical O2 tension (PcO2) of this specie is correlated with the O2 uptake from the atmospheric air.To classify the air-breathing mode of C. Gariepinus, the fish (Wt ~ 350 g; n = 7) were maintained in normoxia during 24 hours without access to air. The fR maintained constant during all the experiment and there was no mortality, indicating that C. gariepinus is a facultative air-breather. To analyze the cardio-respiratory responses to progressive hypoxia, VO2 , EO2, fR, VT, VG , EO2 and fH were recorded under the following water O2 tensions(PwO2): 100, 70, 50 e 30 mmHg. Fish maintained a constant VO2 until the PcO2 (~ 55 mmHg), below which VO2 decreased significantly. This decreasing was followed with the significant reduction of EO2 in PinspO2 of 62,7 ± 1,30 mmHg reaching values of 19,6 ± 1,9 % in severe hypoxia. The VG and the VT increased progressively until PinspO2 of 28,0 ± 0,5 mmHg, reaching highest values of, respectively, 1545,7 ± 63,5 mLH2O.kg-1.min-1, 33,9 ± 0,8 mLH2O.Kg-1.resp-1 e 57,2 ± 1,4 resp.min-1. The fH reduced progressively from 43,4 ± 0,4 bpm, in normóxia, arriving significant values just above the PcO2 and reaching minimum values (19,2 ± 3,0 bpm) in severe hypoxia. Under progressive hypoxia (100, 70, 50, 30 e 20 mmHg) and with the access to the atmospheric air, C. gariepinus (Wt ~ 610 g; n = 9) presented a 5-fold increase in the air-breathing frequency (fRA). A bradycardia was observed just before the air breath and a tachycardia just after.Concluding, C. gariepinus is a continuous facultative air-breathing fish that regulate the 2 O V until the PcO2 of ~54 mmHg. Below this tension fish increase the VG mainly due to a larger increase of VT (lower metabolic cost of VG ). The hypoxic pre-air breath bradycardia is characteristic of aquatic breathers while the post-air breath tachycardia is typical of air respirators. The fRA increased proportionally with the progressive hypoxia, mainly just above the PcO2. These results show that C. gariepinus is adapted to survive at hypoxic habitats and that this species show a higher dependence of the atmospheric air than the others facultative air-breathing fishes. / Peixes de respiração aérea são classificados como respiradores aéreos obrigatórios (aqueles que respiram ar atmosférico independente das tensões de O2 da água) ou facultativos (aqueles que usam o órgão de respiração aérea ABO quando as brânquias não conseguem extrair a quantidade de O2 necessário para manter o metabolismo aeróbico em condições hipóxicas). O bagre-africano, Clarias gariepinus, é um peixe de respiração aérea que apresenta modificações na lamela branquial, formando um leque ventilatório, e, nos 2os e 4os arcos branquiais, os órgãos arborescentes. Estas últimas estruturas formam o ABO desta espécie.Os objetivos do presente estudo foram: 1. Determinar se C. gariepinus é um respirador aéreo facultativo ou obrigatório. 2. Analisar as respostas cardiorrespiratórias ( VO2 - taxa metabólica; EO2 - extração de O2 da corrente ventilatória; VG - ventilação branquial; VT - volume ventilatório; fR - frequência respiratória; fH- frequência cardíaca) em resposta a hipóxia gradual. 3. Verificar se a tensão crítica de O2 (PcO2) desta espécie está relacionada com a tomada de O2 do ar atmosférico.Para classificar a modalidade da respiração aérea de C. gariepinus, os peixes (Wt ~ 350 g; n = 7) foram mantidos em normóxia durante 24 h sem acesso ao ar atmosférico. A fR manteve-se constante durante todo o experimento e não houve mortalidade, indicando que C. gariepinus é um respirador aéreo facultativo. Para analisar as respostas cardiorrespiratórias em normóxia (controle) e hipóxia gradual, a VO2 , EO2, fR, VT, V G e fH foram registradas durante as seguintes tensões de O2 (PwO2): 100, 70, 50 e 30 mmHg. Os peixes mantiveram VO2 constante até a PcO2 (~ 55 mmHg), abaixo da qual a VO2 decresceu significativamente. Esta diminuição da VO2 foi acompanhada da diminuição significativa da EO2 em PinspO2 de 62,7 ± 1,30 mmHg atingindo valores de 19,6 ± 1,9 %, em hipóxia severa. A VG , VT e fR aumentaram progressivamente até a PinspO2 de 28,0 ± 0,5 mmHg, chegando a valores máximos de, respectivamente, 1545,7 ± 63,5 mLH2O.kg-1.min-1, 33,9 ± 0,8 mLH2O.Kg-1.resp-1 e 57,2 ± 1,4 resp.min-1. A fH diminui progressivamente de 43,4 ± 0,4 bpm, em normóxia, até alcançar valores significativos próximos a PcO2 e valores mínimos em hipóxia severa (19,2 ± 3,0 bpm). Em experimentos de hipóxia gradual (100, 70, 50, 30, 20 e 10 mmHg) com acesso ao ar atmosférico, C. gariepinus aumentou aproximadamente 5x a frequência de respiração aérea (fRA). Em cada tensão hipóxica ocorreu uma bradicardia pré-RA seguido de taquicardia significativa pós-RA (típico de respiração aérea); a fR manteve-se praticamente constante (~ 32 resp.min-1) até as duas últimas PwO2 (20 e 10 mmHg), nas quais a fR diminuiu para 23,0 ± 1,18 resp.min-1.Finalmente, C. gariepinus é um peixe de respiração aérea facultativa contínua que regula a VO2 até a PcO2 de ~ 55 mmHg. Abaixo desta tensão o animal aumenta a VG devido principalmente a um pronunciado aumento na VT (diminuição do custo metabólico da VG ). A bradicardia hipóxica pré-RA é uma característica de respiradores aquáticos, enquanto a taquicardia hipóxica pós-RA é típica de respiradores aéreos. A fRA aumentou proporcionalmente com a hipóxia gradual, principalmente próximo a PcO2. Tais resultados demonstram que C. gariepinus está adaptado a sobreviver em habitats hipóxicos e demonstra uma maior dependência do ar atmosférico do que outros respiradores bimodais facultativos.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 240547 bytes, checksum: 20321868b10a192937153ede468b05e2 (MD5) Previous issue date: 2012-02-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Sanitary landfill leachate has high, potentially toxic organic and nutrient loads that may cause negative impacts during combined biological treatment with sewage. In this study, the effect of intermittent leachate addition at the inlet of the activated sludge municipal sewage treatment plant in Juiz de Fora, Minas Gerais, located in southeastern Brazil, was evaluated. Raw sewage, leachate, mixed leachate-sewage and treated wastewater samples were collected monthly over six months for physicochemical characterization (organic matter, solids, nutrients, metals) and determination of acute toxicity to Daphnia similis. Return activated sludge was also collected and used to quantify specific oxygen uptake rate (SOUR) and biomass growth in sewage and leachate-sewage mixtures in the laboratory. Leachate presented higher values than sewage for all parameters measured, except phosphorous, though its composition varied widely. Activated sludge treatment efficiently removed organic matter and nutrients, despite the high intermittent loads associated with leachate added at the treatment plant inlet. The only parameters that regularly surpassed Minas Gerais state discharge limits were Hg and Pb. Contrary to the raw sewage that did not exhibit toxicity, all samples of leachate were acutely toxic to D. similis and this led to toxicity in four of the mixed leachate-sewage samples, while only one sample of treated wastewater exhibited slight toxicity. Leachate toxicity correlated positively with pH, nitrogen and conductivity. Potentiation of the toxic effect was observed in leachate-sewage mixtures prepared in the laboratory. SOUR values and sludge production increased in mixtures of 20% leachate-80% sewage over their values in sewage alone. SOUR values correlated negatively with As, Cd, Hg and Pb. The results suggest that activated sludge can adapt to the increased organic and nutrient load associated with landfill leachate over time, but the effect of the impulse loads that enter with leachate should be investigated further. / O lixiviado de aterro sanitário apresenta elevadas cargas orgânicas e de nutrientes potencialmente tóxicas, que podem causar impactos negativos durante o tratamento biológico combinado com esgoto. Nesta pesquisa foi avaliado o efeito da adição de lixiviado ao esgoto sanitário no cotratamento por lodos ativados em uma ETE no município de Juiz de Fora, sudeste do Brasil. Esgoto bruto, lixiviado, mistura esgoto-lixiviado afluente na ETE e efluente secundário foram coletados mensalmente, durante 6 meses, caracterizados físico-quimicamente (matéria orgânica, sólidos, nutrientes e metais) e avaliadas quanto à toxicidade aguda à Daphnia similis. Lodo da linha de reciclo foi coletado para a quantificação da taxa específica de consumo de oxigênio (SOUR) e de crescimento de biomassa do lodo no esgoto bruto e em misturas esgoto-lixiviado preparadas em bancada. Os resultados evidenciaram a grande variabilidade na composição do lixiviado, o qual apresentou valores mais elevados em todas as variáveis analisadas, exceto o fósforo. Apesar da elevada carga orgânica adicionada de forma intermitente no sistema, o tratamento por lodos ativados parece remover de forma eficiente a matéria orgânica e nutrientes e produz um efluente secundário com baixas concentrações de DQO e N orgânico. O efluente secundário apresentou concentrações de Hg e Pb acima dos limites estabelecidos para lançamento em corpos d água no estado de Minas Gerais. Ao contrário do esgoto bruto, todas as amostras de lixiviado foram tóxicas à D. similis, o que conferiu toxicidade à mistura afluente na ETE em algumas amostragens. Somente uma amostra de efluente secundário apresentou ligeira toxicidade. A toxicidade do lixiviado correlacionou-se positivamente com o pH, nitrogênio e condutividade. Testes de toxicidade em misturas preparadas em bancada evidenciaram o efeito de potencialização da toxicidade do lixiviado. Há uma tendência do aumento da SOUR com o aumento da proporção de lixiviado na mistura e os valores de SOUR correlacionaram-se negativamente com As, Cd, Hg e Pb. Os resultados sugerem que os lodos ativados podem se adaptar a misturas com maiores concentrações de lixiviado ao longo do tempo, mas o efeito de altas cargas na entrada do sistema deve ser investigado futuramente.

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.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LaerteMBJ.pdf: 1423557 bytes, checksum: e510d46a084eaa621d7fd44d9d215025 (MD5) Previous issue date: 2008-12-15 / Petroleum Refinery wastewaters (PRW) have hart-to-degrade compounds, such as: phenols, ammonia, cyanides, sulfides, oils and greases and the mono and polynuclear aromatic hydrocarbons: benzene, toluene and xylene (BTX), acenaphthene, nitrobenzene and naphtalene. It is known that the microrganisms activity can be reduced in the presence of certain substances, adversely affecting the biological process of wastewater treatment. This research was instigated due the small number of studies regarding to this specific topic in the avaiable literature. This body of work ims to evaluate the effect of toxic substances on the biodegradability of the organic material found in PRW. Glucose was chosen as the model substrate due to its biodegradable nature. This study was divided into three parts: i) a survey of recalcitants compounds and the removal of phenol by using both biological and photochemical-biological processes; ii) biomass aclimation and iii) evaluation of the inhibitory effect certain compounds have on glucose biodegradation. The phenol degradation experiments were carried out in an activity sludge system and in a photochemical reactor. The results showed the photochemical-biological process to be more effective on phenol degradation, suggesting the superioruty of a combined photochemical-biological treatment when compared with a simple biological process for phenol removal from industry wastewaters. For the acclimation step, was used an activated sludge from industrial wastewaters. A rapid biomass aclimation to a synthetic solution composed of the main inhibitory compouns fpund in a PRW was obtained using the following operation condition: (pH = 7,0; DO ≥ 2,0 mg/L; RS = 20 days e qH = 31,2 and 20,4 hours), The last part was consisted of using respirometry evaluation toxicity effects of selected compounds over oxygen uptake rate to adaptated and non adaptated biomass in the presence of inhibitory compounds. The adaptated sludge showed greater degration capacity, with lower sensibility to toxic effects. The respirometry has proved to be very practical, as the techiniques used were simple and rapid, such as: Chemical Oxygen Demand (COD), Dissolved Oxygen (DO), and Volatile Suspended Solids (VSS). Using the latter it is possible to perform sludge selection to beggingthe process; thus allowing its use for aerobic treatment system`s behacior prediction / Os despejos l?quidos provenientes de refinarias de petr?leo cont?m elevadas concentra??es de compostos de dif?cil degrada??o, dos quais destacam-se: fen?is, am?nia, cianetos, ?leos e graxas e os arom?ticos mono e polinucleares: benzeno, tolueno e xileno (BTX), acenafteno, naftaleno e nitrobenzeno. Sabe-se que a atividade de microrganismos pode ser reduzida na presen?a de subst?ncias, genericamente chamadas de inibidores, afetando adversamente um processo biol?gico de tratamento de ?guas residu?rias. A escassez de dados na literatura sobre o assunto, motivou a realiza??o de um levantamento bibliogr?fico, objetivando inicialmente avaliar o estado da arte. O presente trabalho teve como principal objetivo avaliar a influ?ncia de mol?culas t?xicas, presentes em despejos de refinarias de petr?leo, na biodegrada??o de mat?ria org?nica. Tomou-se como modelo de substrato a glicose em virtude de ser um composto facilmente biodegrad?vel. O trabalho foi dividido em tr?s etapas: i) levantamento dos compostos recalcitrantes e investiga??o da estrat?gia de remo??o de fenol atrav?s de processos biol?gico e fotoqu?mico-biol?gico, ii)adapta??o da biomassa e iii) avalia??o do efeito inibit?rio de alguns compostos na biodegrada??o da glicose. Os ensaios de degrada??o do fenol foram realizados em um sistema de lodos ativados e em reator fotoqu?mico. Os resultados mostraram que o processo fotoqu?mico biol?gico foi o mais eficiente na degrada??o do fenol, mostrando o potencial da utiliza??o do tratamento combinado, fotoqu?mico biol?gico, em rela??o ao processo biol?gico na remo??o de fenol presente em efluentes industriais. Na etapa de adapta??o, foi empregado um lodo proveniente de uma industria petroqu?mica. Os resultados mostraram, para as condi??es operacionais utilizadas (pH = 7,0; OD ≥ 2,0 mg/L; RS =20 dias e qH de 31,2 e 20,4 horas), uma r?pida adapta??o da biomassa a um despejo sint?tico contendo os principais compostos inibidores presentes em efluentes de refinarias de petr?leo. Outra etapa deste estudo consistiu no uso da respirometria para avalia??o da toxicidade dos compostos selecionados sobre a velocidade de consumo de oxig?nio, tanto para biomassa n?o adaptada como para adaptada ? presen?a dos compostos inibidores. O lodo adaptado apresentou maior capacidade de degrada??o, tendo menor sensibilidade aos seus efeitos t?xicos. A metodologia de respirometria mostrou-se atraente e pr?tica, pois utilizando-se an?lises laboratoriais simples e r?pidas, tais como: Demanda Qu?mica de Oxig?nio (DQO), oxig?nio dissolvido (OD) e S?lidos em Suspens?o Vol?teis (SSV), ? poss?vel efetuar a sele??o de lodos para a partida de instala??es, os quais permitem predizer o comportamento futuro em sistemas de tratamento aer?bio, pelo menos no in?cio da opera??o

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.

Made available in DSpace on 2015-09-25T12:18:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marielle Ferreira de Oliveira.pdf: 1255416 bytes, checksum: 2938d36ef06506a40bbe2b05c9695f98 (MD5) Previous issue date: 2012-03-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The research aimed to treat sewage through combined anaerobic/aerobic system, using primary sludge and lysed excess sludge as an endogenous carbon source for removal of nutrients, aiming to produce effluent with low concentrations of organic material and nutrients and lower production excess sludge. The experiment was conducted in three phases. In the first, were performed respirometric tests as tool to assess the biodegradability of lysed biological sludge, through by techniques of cellular lysis induced: mechanical action, thermal and acid-base reaction. In the second phase, was monitored a Sequential Batch Reactor (SBR) together with Fermentation and Hydrolysis Reactor (FHR), which received excess sludge of SBR, tritured by mechanical action and primary sludge. SBR and FHR were operated with TRC of 3.36 and 10 days respectively. The third phase consisted of an anaerobic reactor followed by Immobilized Submerged with support Medium (polyurethane synthetic sponge) Aerated Reactor (ISMAR) operated in recirculation batch system. The results obtained from the respirometric tests found that the thermal sludge showed concentration biodegradable readily material greater than the tritured sludge and treated sludge by acid-base reaction. Values of the percentages of COD solubilized varied from 1.6% to 4.2%, with an average of 2.6%. The system presented promising results for the removal of nutrients, with removal efficiency of 85%, 93% and 98% for phosphorus soluble, nitrate and nitrite, respectively. However, the final effluent was maintained with concentration average of ammonia of 27 mgN-NH , considered out of the discharge standards. The combined system, anaerobic reactor and Immobilized Submerged with support Medium Aerobic Reactor (ISMAR), removed efficiently carbonaceous material (88%), TSS (86%), SSV (90%), TKN (94%) and N-NH4 - (96%). Producing effluent with average concentrations of nitrite and nitrate, respectively of 0.19 mgN-NO2-.L-1 and 2.52 mgN-NO3-.L. After addition of primary sludge the system, this presented a better performance with efficiency of COD removal gross and filtered 95%. However, the process of phosphorus removal was considered unsatisfactory since there was sludge disposal in the ISMAR reactor. Introducing an efficiency of removing just 20% for total phosphorus and 22% for the orthophosphate. / A pesquisa teve como objetivo principal tratar esgotos sanitários através de sistema combinado anaeróbio/aeróbio, utilizando lodo primário e lodo de excesso lisado como fonte endógena de carbono para remoção de nutrientes, buscando produzir efluente com baixas concentrações de material carbonáceo e de nutrientes e menor produção de lodo de excesso. O experimento foi realizado em três fases. Na primeira, foram realizados testes respirométricos como ferramenta para avaliar a biodegradabilidade de lodo biológico lisado, por meio de técnicas de lise celular induzida: ação mecânica, térmica e reação ácido-base. Na segunda fase, foi monitorado um Reator em Batelada Seqüencial (RBS) conjuntamente com Reator de Hidrólise e Fermentação (RHF), o qual recebia lodo de excesso do RBS, triturado por ação mecânica e lodo primário. O RBS e o RHF foram operados com TRC de 3,36 e 10 dias, respectivamente. A terceira fase foi constituída de reator anaeróbio seguido de reator aerado com meio suporte (esponja sintética de poliuretano) submerso imobilizado (RAMSI) operado em regime de bateladas com recirculação. Os resultados obtidos através dos testes respirométricos constataram que o lodo térmico apresentou concentração de material rapidamente biodegradável superior ao lodo triturado e ao lodo lisado por reação ácido-base. Os valores dos percentuais da DQO solubilizada variaram de 1,6% a 4,2%, com uma média de 2,6%. O sistema apresentou resultados promissores para a remoção de nutrientes, com eficiência de remoção de 85%, 93% e 98% para fósforo solúvel, nitrato e nitrito, respectivamente. Entretanto, o efluente final manteve-se com concentração média de nitrogênio amoniacal de 27 mgN-NH4.L-1, considerada fora dos padrões de lançamento. O sistema combinado, reator anaeróbio e reator aeróbio com meio suporte submerso imobilizado (RAMSI), removeram de forma eficiente material carbonáceo (88%), SST (86%), SSV (90%), NTK (94%) e N-NH4 -(96%). Produzindo efluente com concentrações médias de nitrito e nitrato, respectivamente de 0,19 mgN-NO e 2,52 mgN-NO3 -.L-1. Após a adição do lodo primário no sistema, este apresentou um melhor desempenho, com eficiência de remoção de DQO bruta e filtrada de 95%. No entanto, o processo de remoção de fósforo foi considerado insatisfatório, visto que não havia descarte de lodo no reator RAMSI. Apresentando uma eficiência de remoção de apenas 20% para o fósforo total e 22% para o ortofosfato.

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.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CintiaCC_DISSERT.pdf: 1504056 bytes, checksum: 13440ae86adf05b61136b7a79d592863 (MD5) Previous issue date: 2010-08-16 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / The oil activity in the Rio Grande do Norte State (RN) is a permanent threat to coastal ecosystems, particularly mangroves, with the possibility of oil spills. In this context, the objective of this study was to evaluate the potential resistance of the mangrove environment of a possible spill. Were selected and isolated microorganisms degrading oil by the technique of enrichment cultures and formation of a bacterial consortium. The kinetic study of the consortium was held in rotary incubator shaken at 150 rpm and 30? C. Samples were taken at intervals of 4 hours for analysis of cell concentration and surface tension. The biodegradation was monitored using two methods of respirometry: manometric (OxiTop-C ?) and conductivimetry, where the biodegradation of oil was estimated indirectly by oxygen consumption and CO2 production, respectively. Furthermore, it was used a full 2? factorial design with triplicate at central point to the runs that used the conductivimetric methodology.. The technique of enrichment cultures allowed to obtain thirteen bacterial strains. Kinetic study of the consortium, we can showed the absence of the lag phase, reaching a maximum cell concentration of 2.55 g / L at 16 h of cultivation and a reduction on surface tension. When we adopted the methodology of OxiTop-C was detected a band indicating biodegradability (1% oil v/v), however when we used the conductivimetry methodology did not observe any band that would indicate effective biodegradation. By monitoring a process of biodegradation is necessary to observe the methodology will be adopted to evaluate the biodegradation process, since for the same conditions adopted different methodologies can produce different results. The oil-degrading isolates from soils of the mangrove estuary Potengi / RN are largely to be used in bioremediation strategies of these places, in the case of a possible oil spill, or it can be used in the treatment of waste oil generated in saline environments, since they are optimized the conditions of the tests so that the efficiency of biodegradation reach the minimum level suggested by the standarts / A atividade petrol?fera do RN constitui uma amea?a permanente aos ecossistemas costeiros, principalmente os manguezais, com a possibilidade de derramamentos de ?leo. Neste contexto, o objetivo desse estudo foi avaliar o potencial de resist?ncia do ambiente de manguezal a um poss?vel derramamento. Foram selecionados e isolados microrganismos degradadores de petr?leo pela t?cnica de enriquecimento de culturas e forma??o de um cons?rcio bacteriano. O estudo cin?tico do cons?rcio foi realizado em incubador rotativo sob agita??o de 150 rpm e temperatura de 30?C. As amostras foram retiradas em intervalos de 4h para an?lise da concentra??o celular e tens?o superficial. A biodegrada??o foi monitorada atrav?s de dois m?todos de respirometria: manom?trico (OxiTop-C?) e condutivimetria, nos quais a biodegradabilidade de petr?leo foi estimada indiretamente pelo consumo de oxig?nio e produ??o de CO2, respectivamente. Al?m disso, nos ensaios de condutivimetria foi realizado um planejamento fatorial completo 2? com triplicata no ponto central. Pela t?cnica de enriquecimento de culturas foram obtidas treze linhagens bacterianas. No estudo cin?tico do cons?rcio, pode-se observar aus?ncia da fase lag atingindo-se uma concentra??o celular m?xima de 2,55 g/L em 16 h de cultivo e queda da tens?o superficial. Quando adotou-se a metodologia do OxiTop-C foi detectado uma faixa que indica biodegradabilidade (1% de petr?leo v/v), no entanto quando utilizou-se a metodologia de condutivimetria n?o foi observado nenhuma faixa que indicasse biodegradabilidade efetiva. Ao monitorar um processo de biodegradabilidade ? necess?rio avaliar qual a metodologia ser? adotada para avaliar o processo de biodegrada??o, pois para as mesmas condi??es adotadas diferentes metodologias podem apresentar resultados divergentes. Os degradadores de petr?leo isolados do solo de mangue do estu?rio do Rio Potengi/RN podem vir a ser utilizados em estrat?gias de biorremedia??o desses lugares, no caso de um eventual derramamento de ?leo, ou ainda, podem ser empregados no tratamento de res?duos petrol?feros gerados em ambientes salinos, desde que sejam otimizadas as condi??es dos ensaios de modo que as efici?ncias de biodegrada??o atinjam o patamar m?nimo sugerido pelas normas

O processo de tratamento de efluentes por lodos ativados é um dos processos de tratamento mais difundido em todo o mundo, devido principalmente a qualidade do efluente obtido. Entretanto, trata-se de um processo biológico dependente da atividade bacteriana para a estabilização da matéria orgânica proveniente dos esgotos e com isso, se faz necessária a manutenção das condições ideais para a sobrevivência e proliferação das bactérias e dos outros microrganismos envolvidos neste processo. Efluentes salinos causam um grande distúrbio na atividade celular dos microrganismos presentes neste processo. A análise biológica do lodo e a taxa de consumo de oxigênio são testes rápidos, práticos, baratos e sem geração de resíduos químicos e que foram adotados neste trabalho para acompanhar a eficiência do processo. Esses dois parâmetros são amplamente utilizados em pesquisas, porém ainda é sub-utilizado para efetivo monitoramento de Estações de Tratamento de Esgotos. Este presente trabalho investigou a influência da salinidade nos processos de lodos ativados através de parâmetros que levam em consideração a atividade metabólica dos organismos aeróbios e através do monitoramento da comunidade de protozoários indicadores biológicos do lodo ativado, os testes de respirometria e os testes da análise biológica do lodo, respectivamente. Os resultados da atividade metabólica são apresentados em forma de gráficos, em termos de taxa de consumo de oxigênio específico e porcentagem de inibição. Os resultados da qualidade biológica são apresentados em números de 0 a 10 de acordo com o Índice de Madoni (1994). Os resultados demonstraram a imediata intoxicação dos lodos ativados em concentrações de sal a partir da concentração mínima utilizada neste trabalho, que foi de 5 gL de NaCl. Para entender melhor o processo de intoxicação foi realizado experimentos de 96 horas de monitoramento após o choque de cloreto de sódio nos reatores com lodos ativados, os resultados não demonstraram melhoria no processo. Os resultados sugerem que os testes de taxa de consumo de oxigênio em consonância com os testes da qualidade biológica são eficientes e complementares para a avaliação da influência da salinidade no processo de lodos ativados. / Effluent treatment process by sludge activated is one of the most used processes of treatment all over the world, mainly because of the quality of the final effluent. However, this process is a biological one, and so, it depends on the bacterial activity to the stabilization of the organic matter of the sewage. Considering this, it is necessary to maintain the ideal conditions to the survival and proliferation of the bacteria responsible for the process. This work considered two parameters to evaluate the influence of the salinity in the sludge activated processes; these parameters are widely used in research, however, little used for the monitoring of the Wastewater Treatment Plants. The objectives of this work are to investigate the influence of the salinity through the respirometry test and the biological quality of the sludge. The results of the metabolic activity are presented in graphics, in terms of Oxygen Uptake Rate and percentage of inhibition. The results of the biological quality are presented in numbers by 0 to 10 according to the Mandonis Index (1994). The results show the intoxication of the sludge activated in saline concentrations higher than 5 g/L of NaCl in the saline shock, and it seems that efficiency do not get better even after 96 hours. The results suggests that the respirometry test and the biological quality test are efficient and complementary to the evaluation of salinity in the sludge activated processes.