MEDEIROS, Jand-Venes Rolim. Efeitos gastroprotetor e procinético do sulfeto de hidrogênio (H2S) em camundongos - papel dos neurônios aferentes sensíveis a capsaicina, receptores vanilóides do tipo 1 (TRPV1) e canais de K ATP-depedentes (KATP). 2009. 122 f. Tese (Doutorado em Farmacologia) - Universidade Federal do Ceará. Faculdade de Medicina, Fortaleza, 2009. / Submitted by denise santos (denise.santos@ufc.br) on 2012-06-13T13:29:41Z No. of bitstreams: 1 2009_tese_jrmedeiros.pdf: 926412 bytes, checksum: ba8bd7e9bc4c5df915a83a7d70e9f3cb (MD5) / Approved for entry into archive by Eliene Nascimento(elienegvn@hotmail.com) on 2012-06-13T16:51:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_tese_jrmedeiros.pdf: 926412 bytes, checksum: ba8bd7e9bc4c5df915a83a7d70e9f3cb (MD5) / Made available in DSpace on 2012-06-13T16:51:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_tese_jrmedeiros.pdf: 926412 bytes, checksum: ba8bd7e9bc4c5df915a83a7d70e9f3cb (MD5) Previous issue date: 2009 / Recently, the involvement of H2S has been demonstrated in several physiological and pathological conditions, being constitutively produced in mammalian tissues. AIM: To study the role of H2S on both the gastric mucosa defense and the control of gastric motility in mice, and additionally to evaluate the participation of KATP channels, capsaicin-sensitive afferent neurons and TRPV1 receptors in these effects. METHODS: Swiss mice were pre-treated with either L-cysteine (25, 50 or 100 mg/kg, p.o), NaHS (75, 150 or 300 µmol/kg, p.o) or Lawesson´s reagent (3, 9, 27 or 81 µmol/kg, p.o). The animals were then given ethanol 50% (0.5ml/25g, p.o.) 30 min later. After 1h of ethanol instillation, the mice were sacrificed and had the stomach collected to measure the injured area through planimetry software. Moreover some samples were obtained to histopathological analysis, glutathione (GSH), and malonyldialdehyde (MDA) dosages. In the study of gastric empty, the animals were administered L-cysteine, NaHS or Lawesson´s reagent, and 30 min later a phenol red solution (0.75 mg/ml) diluted in glucose (5%) was also given. The sacrifice was performed 10, 20 or 30 min after the latter to determine in a spectrophotometer the gastric empty. In another experimental setting, glibenclamide (3 or 10 mg/Kg, v.o.) or capsazepine (10 mg/kg, i.p) were injected 1h previously to the L-cysteine (50 mg/kg, p.o) or H2S donors (NaHS 150 µmol/kg or Lawesson´s reagent 27µmol/kg, p.o) instillation. In order to study the role of capsaicin-sensitive afferent neurons, high neurotoxic doses of capsaicin was instilled into the animals. On the 8th day post capsaicin injection, NaHS or Lawesson´s reagent was administered. The protocol for ethanol administration, sacrifice, and dosages were repeated for these conditions as described previously. Finally, the spontaneous contraction of isolated gastric fundus to KCl (control contraction) and growing doses of NaHS was determined in vitro through and isometric force transducer connected to an acquisition system. RESULTS: L-cysteine, NaHS and Lawesson´s reagent prevented, in a dose dependent manner, the ethanol-induced gastric injury. Besides, high and low levels of GSH and MDA were found respectively in comparison to the control group given only ethanol. Glibenclamide (10 mg/kg) and capsazepine completely reversed the protective effect of the H2S donors. The animals that undergone afferent neuronal ablation also developed gastric lesions despite the injection of L-cysteine and H2S donors. NaHS, Lawesson´s reagent and L-cysteine all accelerated gastric empty in comparison to the control group and in a dose-dependent manner. Such prokinetic effect was abolished in glibenclamide and capsazepine pre-treated mice. The NaHS was also able to induce an increase in gastric fundus basal tonus in vitro presenting a ceiling effect in the concentration of 300µM when compared with the standard KCl contraction. CONCLUSIONS: The H2S prevented the ethanol-induced gastric damage, GSH consumption, and lipid peroxidation processes in the stomach mucosa of mice. The H2S also revealed a prokinetic effect leading to a higher liquid gastric empty in mice. Such results seem to be dependent on KATP channels, sensory afferent neurons, and TRPV1 receptors activation. / Recentemente, foi demonstrado que o H2S está envolvido em inúmeras funções fisiológicas e patológicas, sendo produzido em muitos tecidos de mamíferos. OBJETIVOS: Avaliar o papel do H2S na defesa da mucosa e no controle da motilidade gástrica em camundongos, bem como estudar a participação dos canais de KATP, dos neurônios sensoriais sensíveis à capsaicina e dos receptores TRPV1 neste efeito. MÉTODOS: Camundongos Swiss foram pré-tratados com L-cisteína (25, 50 ou 100 mg/kg, v.o), NaHS (75, 150 ou 300 µmol/kg, v.o) ou Lawesson´s (3, 9, 27 ou 81 µmol/kg, v.o). Trinta minutos depois, o etanol 50% (0,5ml/25g, v.o) foi administrado. Depois de 1 h, os animais foram sacrificados e os estômagos abertos para determinação da área da lesão usando planimetria computadorizada. Além disso, fragmentos de tecidos foram removidos para análise microscópica e dosagem de glutationa e malondialdeído. Para o estudo do esvaziamento gástrico, outro grupo experimental foi tratado, por gavagem, com as mesmas doses de L-cisteína, NaHS ou Lawesson´s, decorridos 30 min os animais receberam uma solução glicosada (5%) contendo vermelho de fenol (0,75 mg/ml) em cada animal. Após 10, 20 ou 30 min os animais foram sacrificados e o esvaziamento gástrico foi avaliado por técnica de espectrofotometria. Em outro grupo experimental os animais foram pré-tratados com glibenclamida (3 e 10 mg/Kg, v.o.) ou capsazepina (10 mg/kg, i.p). Após 1h, foram administrados a L-cisteína (50 mg/kg) ou os doadores de H2S (NaHS 150 µmol/kg ou o reagente de Lawesson´s 27µmol/kg, v.o). Trinta minutos depois, o etanol 50% foi administrado para avaliação da lesão gástrica e solução de vermelho de fenol foi administrada para avaliar o esvaziamento gástrico conforme descrito anteriormente. Para o estudo dos neurônios aferentes, foi realizado protocolo de ablação dos com doses neurotóxicas de capsaicina. Após 8 dias, os animais receberam NaHS ou o Lawesson´s e o protocolo de lesão gástrica por etanol 50% foi determinado como descrito acima. Também foi determinado a contratilidade espontânea do fundo gástrico incubado com doses crescentes de NaHS ou KCl (controle) utilizando um transdutor de força isométrico acoplado a um sistema de aquisição de dados. RESULTADOS: A administração de L-cisteína, NaHS ou Reagente de Lawesson´s preveniu, de forma dose dependente, a lesão por etanol no estômago. Essa proteção foi acompanhada do aumento de GSH e diminuição dos níveis gástricos de MDA quando comparado com o grupo tratado apenas com etanol. Glibenclamida (10 mg/kg) e a capsazepina reverteram completamente esse efeito protetor dos doadores de H2S. Nos animais depletados de neurônios aferentes, também houve uma reversão do efeito protetor dos doadores de H2S e da L-cisteína. O NaHS, o Lawesson´s e a L-cisteína promoveram aceleração do esvaziamento gástrico quando comparado com o controle, de maneira dose dependente. Este efeito procínético foi abolido pela pré-administração de glibenclamida e capsazepina O NaHS também foi capaz de induzir um aumento no tônus basal que iniciou-se com máximo efeito na concentração de 300 µM em relação à contração controle de KCl. CONCLUSÕES: o H2S preveniu a lesão gástrica, o consumo de GSH e aumento da peroxidação lipídica na mucosa gástrica, induzidos pela administração de etanol em camundongos. O H2S também apresentou efeito procinético, acelerando o esvaziamento gástrico de líquidos em camundongos. Podemos inferir que esses efeitos devem-se a ativação dos canais de KATP, dos neurônios sensoriais sensíveis à capsaicina e dos receptores TRPV1.

Um dos problemas em Estações de Tratamento de Efluentes (ETEs) é a emissão de sulfeto de hidrogênio (H2S), podendo causar danos à saúde de populações humanas e aos ecossistemas. Para controlar a produção desse gás gerado por Bactérias Redutoras de Sulfato (BRS), Bactérias Oxidadoras de Enxofre (BOE) podem ser utilizadas na conversão de H2S em sulfato. A tese foi dividida em dois estudos: no estudo 1, foi realizado um teste piloto para definir a melhor metodologia para detecção de sulfato em caldo inorgânico. A detecção de sulfato foi realizada a partir de espectrofotometria, por EAA e cromatografia iônica, utilizando a linhagem Paracoccus pantotrophus ATCC 35512 como padrão de referência, sendo incubada em caldo inorgânico suplementado com tiossulfato de sódio (Na2S2O3.5H2O), sulfeto de sódio (Na2S) e sulfito de sódio (Na2SO3), separadamente. O método cromatográfico foi o mais sensível para detectar sulfato, e o caldo inorgânico contendo tiossulfato de sódio foi o único que apresentou resultados diferentes em relação ao controle negativo. Tais resultados foram utilizados como padrão de referência para avaliar a produção de sulfato produzido por isolados bacterianos selecionados de diferentes ETEs. Assim, por processo de enriquecimento a partir de 8 meios seletivos, foram prospectados 37 isolados bacterianos de 5 ETEs. Posteriormente, foi feita a triagem a partir de curvas de crescimento, selecionando 12 isolados. Estes, por sua vez, foram submetidos a um novo processo de seleção (atividade respirométrica e detecção de sulfato), com o objetivo de eleger um consórcio bacteriano para ser testado em um efluente com problemas de emissão de H2S. Os 12 isolados foram identificados por sequenciamento parcial do gene 16 S do RNA ribossômico e, por comparações com as sequências obtidas pelo NCBI, a maioria se aproximou do gênero Pseudomonas (9/12). No entanto, na última etapa de seleção, não foi observada produção biológica de sulfato pelos isolados selecionados, não sendo possível obter um consórcio bacteriano potencialmente competente para controle das emissões de H2S em ETEs. Por outro lado, no estudo 2 desta tese, avaliou-se a distribuição (composição, estrutura e abundância) das principais famílias de BRS e BOE a partir de 6 pontos amostrais de 5 ETEs pela metodologia de sequenciamento de alto desempenho, utilizando a porção V6 do 16S do RNA ribossômico como marcador. Táxons específicos de BRS e BOE foram correlacionados com alguns fatores abióticos: origem do efluente (doméstico/industrial), o teor de oxigênio, o tipo de amostra (lodo ativado, biorreator anaeróbico ou lagoa de estabilização) e os atributos físico-químicos. Quando as 22 famílias de BRS e BOE foram agrupadas, as amostras apresentaram uma distribuição marcante, demonstrando padrões de agrupamento de acordo com o tipo de amostra. Para BOE, as famílias mais abundantes foram Spirochaetaceae, Chromatiaceae, Helicobacteriaceae, Rhodospirillaceae e Neisseriaceae, enquanto que, para SRB, foram Syntrophaceae, Desulfobacteraceae, Nitrospiraceae e Desulfovibriaceae. A estrutura e a composição das principais famílias relacionadas ao ciclo do enxofre também foram influenciadas por seis atributos químicos (enxofre, potássio, zinco, manganês, fósforo e nitrogênio). O enxofre foi o que mais influenciou a variação das comunidades bacterianas nas ETEs analisadas (λ = 0,14, p = 0,008). As OTU afiliadas a Syntrophus mostraram a maior resposta ao aumento do enxofre total. Todas essas descobertas podem contribuir para melhorar a compreensão em relação às comunidades de BRS e BOE, com a finalidade de buscar estratégias para melhor controlar as emissões de H2S em ETEs. / One of the problems in Wastewater Treatment Plants (WWTPs) is the increased emissions of hydrogen sulphide (H2S), which can cause harm to the health of human populations and ecosystems. To control the production of this gas generated by Sulphate Reducing Bacteria (SRB), it is possible to use Sulfur Oxidizing Bacteria (SOB) to convert H2S to sulfate. The thesis was divided in two studies: in study 1, a pilot test was conducted to define the best methodology for the detection of sulfate in inorganic broth. Sulphate detection was performed using spectrophotometry, EAA and ion chromatography, using the Paracoccus pantotrophus strain ATCC 35512 as reference standard, and incubated in inorganic broth supplemented with sodium thiosulfate (Na2S2O3.5H2O), sodium sulfate (Na2S) and sodium sulfite (Na2SO3), separately. The chromatographic method was the most sensitive to detect sulphate and the inorganic broth containing sodium thiosulphate was the only one that presented different results in relation to the negative control. These results were used as reference standard to evaluate the production of sulfate produced by bacterial isolates selected from different WWTPs. Thus, by enrichment process from 8 selective media, 37 bacterial isolates from 5 WWTPs were prospected. Subsequently, there were screening processes from growth curves, selecting 12 isolates. These, in turn, underwent a new selection process (respirometric activity and sulfate detection), with the objective of electing a bacterial consortium to be tested in an effluent with H2S emission problems. The 12 isolates were identified by partial sequencing of the 16S rRNA gene and, by comparisons with the sequences obtained by the NCBI, the majority approached the genus Pseudomonas (9/12). However, in the last stage of selection, the biological production of sulfate was not verified for the selected isolates, and it was not possible to obtain a bacterial consortium potentially competent to control H2S emissions in WWTPs. On the other hand, in study 2 of this thesis, the distribution (composition, structure and abundance) of the main SRB and SOB families was evaluated from 5 WWTPs samples based on the high performance sequencing, using the V6 portion of the 16S rRNA as marker. SRB and SOB specific taxa were correlated with some abiotic factors: effluent origin (domestic/industrial), oxygen content, type of sample (activated sludge, anaerobic bioreactor or stabilization pond) and physical-chemical attributes. When the 22 SRB and SOB families were grouped, the samples presented a striking distribution, demonstrating grouping patterns according to the type of sample. For SOB, the most abundant families were Spirochaetaceae, Chromatiaceae, Helicobacteriaceae, Rhodospirillaceae and Neisseriaceae, whereas, for SRB, they were Syntrophaceae, Desulfobacteraceae, Nitrospiraceae and Desulfovibriaceae. The structure and composition of the main families related to the sulfur cycle were also influenced by six chemical attributes (sulfur, potassium, zinc, manganese, phosphorus and nitrogen). Sulfur was the one that most influenced the variation of the bacterial communities in the WTTPs analyzed (λ = 0.14, p = 0.008). The OTUs affiliated to Syntrophus showed the greatest response to the increase in total sulfur. All of these findings may contribute to better understanding of the SRB and SOB communities in order to seek strategies to better control H2S emissions in WTTPs.

COELHO, J. A. Estudos de adsorção de gases ácidos em faujasitas: experimentos e simulação molecular. 2012. 78 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-10-18T17:52:25Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_jacoelho.pdf: 3314146 bytes, checksum: 7e6d338bf64dacffd5996ce2afc75140 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-10-18T17:52:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_jacoelho.pdf: 3314146 bytes, checksum: 7e6d338bf64dacffd5996ce2afc75140 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-10-18T17:52:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_jacoelho.pdf: 3314146 bytes, checksum: 7e6d338bf64dacffd5996ce2afc75140 (MD5) Previous issue date: 2012-02-24 / Natural gas and biogas have in their composition methane, carbon dioxide, nitrogen, hydrogen, sulfur compounds (including hydrogen sulfide), etc. The carbon dioxide (CO2) and hydrogen sulfide (H2S) are highly undesirable. CO2 decreases the combustion power of the natural gas and H2S is an extremely toxic gas. Moreover, in the presence of moisture, they generate acids that corrode pipes and equipment. The absorption in amines solution is the conventional process to removal these gases. However, this process spends a lot of energy with the regeneration of the amines, besides forming corrosive by-products due to degradation of these. Thus, the physical adsorption using zeolites is a promising alternative for remove these gases. The aim of this study is to evaluate the adsorption of acid gases, CO2 and H2S, in pure, NaY and NaX, and modified, AgX, CaX and USY (dealuminated zeolite), faujasites through experimental methods and molecular simulation. The AgX and CaX zeolites were obtained by modifying the NaX zeolite. All absorbents were obtained and characterized. Experimental adsorption isotherms were obtained of CO2 on all studied adsorbents at 25 °C. The force field parameters were obtained by fitting to our own experimental data, CO2 in faujasites, and validated with available data taken from the literature, H2S in faujasites, by simulated isotherms using the Grand Canonical Monte Carlo (GCMC) method. / Tanto o gás natural quanto o biogás possuem em sua composição metano, dióxido de carbono, nitrogênio, hidrogênio, compostos sulfurados (incluindo o sulfeto de hidrogênio), etc. O dióxido de carbono (CO2) e o ácido sulfídrico, ou sulfeto de hidrogênio (H2S) são gases altamente indesejáveis. O CO2 diminui o poder de combustão do gás natural e o H2S é um gás extremamente tóxico. Além disso, na presença de umidade, ambos geram ácidos que corroem tubulações e equipamentos. A absorção em solução de aminas é o processo convencional de remoção destes gases. Entretanto, este processo despendem muito gasto energético com a regeneração das aminas, além de formar subprodutos corrosivos devido à degradação destas. Desta maneira, a adsorção física em zeolitas é uma alternativa promissora para a remoção destes gases. Assim, este trabalho tem por objetivo estudar a adsorção de gases ácidos, CO2 e H2S, em faujasitas puras, NaY e NaX, e modificadas, AgX, CaX e USY (zeolita dealuminizada ou ultraestabilizada) através de metodologias experimentais e de simulação molecular. As zeolitas AgX e CaX foram obtidas através da modificação da zeolita NaX. Todos os adsorventes foram caracterizados, quanto à estrutura cristalina, composição química e características texturais, e foram obtidas isotermas experimentais a 25 ºC de CO2 em todos os adsorventes estudados. Foi utilizado o método de Monte Carlo no ensemble Grande Canônico (GCMC) para obter as isotermas simuladas e os parâmetros do campo de força capazes de reproduzir dados experimentais de CO2 e H2S em faujasitas.

Um dos problemas em Estações de Tratamento de Efluentes (ETEs) é a emissão de sulfeto de hidrogênio (H2S), podendo causar danos à saúde de populações humanas e aos ecossistemas. Para controlar a produção desse gás gerado por Bactérias Redutoras de Sulfato (BRS), Bactérias Oxidadoras de Enxofre (BOE) podem ser utilizadas na conversão de H2S em sulfato. A tese foi dividida em dois estudos: no estudo 1, foi realizado um teste piloto para definir a melhor metodologia para detecção de sulfato em caldo inorgânico. A detecção de sulfato foi realizada a partir de espectrofotometria, por EAA e cromatografia iônica, utilizando a linhagem Paracoccus pantotrophus ATCC 35512 como padrão de referência, sendo incubada em caldo inorgânico suplementado com tiossulfato de sódio (Na2S2O3.5H2O), sulfeto de sódio (Na2S) e sulfito de sódio (Na2SO3), separadamente. O método cromatográfico foi o mais sensível para detectar sulfato, e o caldo inorgânico contendo tiossulfato de sódio foi o único que apresentou resultados diferentes em relação ao controle negativo. Tais resultados foram utilizados como padrão de referência para avaliar a produção de sulfato produzido por isolados bacterianos selecionados de diferentes ETEs. Assim, por processo de enriquecimento a partir de 8 meios seletivos, foram prospectados 37 isolados bacterianos de 5 ETEs. Posteriormente, foi feita a triagem a partir de curvas de crescimento, selecionando 12 isolados. Estes, por sua vez, foram submetidos a um novo processo de seleção (atividade respirométrica e detecção de sulfato), com o objetivo de eleger um consórcio bacteriano para ser testado em um efluente com problemas de emissão de H2S. Os 12 isolados foram identificados por sequenciamento parcial do gene 16 S do RNA ribossômico e, por comparações com as sequências obtidas pelo NCBI, a maioria se aproximou do gênero Pseudomonas (9/12). No entanto, na última etapa de seleção, não foi observada produção biológica de sulfato pelos isolados selecionados, não sendo possível obter um consórcio bacteriano potencialmente competente para controle das emissões de H2S em ETEs. Por outro lado, no estudo 2 desta tese, avaliou-se a distribuição (composição, estrutura e abundância) das principais famílias de BRS e BOE a partir de 6 pontos amostrais de 5 ETEs pela metodologia de sequenciamento de alto desempenho, utilizando a porção V6 do 16S do RNA ribossômico como marcador. Táxons específicos de BRS e BOE foram correlacionados com alguns fatores abióticos: origem do efluente (doméstico/industrial), o teor de oxigênio, o tipo de amostra (lodo ativado, biorreator anaeróbico ou lagoa de estabilização) e os atributos físico-químicos. Quando as 22 famílias de BRS e BOE foram agrupadas, as amostras apresentaram uma distribuição marcante, demonstrando padrões de agrupamento de acordo com o tipo de amostra. Para BOE, as famílias mais abundantes foram Spirochaetaceae, Chromatiaceae, Helicobacteriaceae, Rhodospirillaceae e Neisseriaceae, enquanto que, para SRB, foram Syntrophaceae, Desulfobacteraceae, Nitrospiraceae e Desulfovibriaceae. A estrutura e a composição das principais famílias relacionadas ao ciclo do enxofre também foram influenciadas por seis atributos químicos (enxofre, potássio, zinco, manganês, fósforo e nitrogênio). O enxofre foi o que mais influenciou a variação das comunidades bacterianas nas ETEs analisadas (λ = 0,14, p = 0,008). As OTU afiliadas a Syntrophus mostraram a maior resposta ao aumento do enxofre total. Todas essas descobertas podem contribuir para melhorar a compreensão em relação às comunidades de BRS e BOE, com a finalidade de buscar estratégias para melhor controlar as emissões de H2S em ETEs. / One of the problems in Wastewater Treatment Plants (WWTPs) is the increased emissions of hydrogen sulphide (H2S), which can cause harm to the health of human populations and ecosystems. To control the production of this gas generated by Sulphate Reducing Bacteria (SRB), it is possible to use Sulfur Oxidizing Bacteria (SOB) to convert H2S to sulfate. The thesis was divided in two studies: in study 1, a pilot test was conducted to define the best methodology for the detection of sulfate in inorganic broth. Sulphate detection was performed using spectrophotometry, EAA and ion chromatography, using the Paracoccus pantotrophus strain ATCC 35512 as reference standard, and incubated in inorganic broth supplemented with sodium thiosulfate (Na2S2O3.5H2O), sodium sulfate (Na2S) and sodium sulfite (Na2SO3), separately. The chromatographic method was the most sensitive to detect sulphate and the inorganic broth containing sodium thiosulphate was the only one that presented different results in relation to the negative control. These results were used as reference standard to evaluate the production of sulfate produced by bacterial isolates selected from different WWTPs. Thus, by enrichment process from 8 selective media, 37 bacterial isolates from 5 WWTPs were prospected. Subsequently, there were screening processes from growth curves, selecting 12 isolates. These, in turn, underwent a new selection process (respirometric activity and sulfate detection), with the objective of electing a bacterial consortium to be tested in an effluent with H2S emission problems. The 12 isolates were identified by partial sequencing of the 16S rRNA gene and, by comparisons with the sequences obtained by the NCBI, the majority approached the genus Pseudomonas (9/12). However, in the last stage of selection, the biological production of sulfate was not verified for the selected isolates, and it was not possible to obtain a bacterial consortium potentially competent to control H2S emissions in WWTPs. On the other hand, in study 2 of this thesis, the distribution (composition, structure and abundance) of the main SRB and SOB families was evaluated from 5 WWTPs samples based on the high performance sequencing, using the V6 portion of the 16S rRNA as marker. SRB and SOB specific taxa were correlated with some abiotic factors: effluent origin (domestic/industrial), oxygen content, type of sample (activated sludge, anaerobic bioreactor or stabilization pond) and physical-chemical attributes. When the 22 SRB and SOB families were grouped, the samples presented a striking distribution, demonstrating grouping patterns according to the type of sample. For SOB, the most abundant families were Spirochaetaceae, Chromatiaceae, Helicobacteriaceae, Rhodospirillaceae and Neisseriaceae, whereas, for SRB, they were Syntrophaceae, Desulfobacteraceae, Nitrospiraceae and Desulfovibriaceae. The structure and composition of the main families related to the sulfur cycle were also influenced by six chemical attributes (sulfur, potassium, zinc, manganese, phosphorus and nitrogen). Sulfur was the one that most influenced the variation of the bacterial communities in the WTTPs analyzed (λ = 0.14, p = 0.008). The OTUs affiliated to Syntrophus showed the greatest response to the increase in total sulfur. All of these findings may contribute to better understanding of the SRB and SOB communities in order to seek strategies to better control H2S emissions in WTTPs.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:09:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_5239_Leandro_Melo _de Sa_Tese_PPGEA_2011.pdf: 1619317 bytes, checksum: 7431cf22873b65867174331de17ae1c9 (MD5) Previous issue date: 2011-08-26 / Os modelos de emissão de gases em estações de tratamento de esgotos (ETE) são baseados em um balanço de massa para o composto na fase líquida em cada processo de tratamento. Nesse balanço de massa são incluídos os mecanismos de remoção do composto da fase líquida (volatilização, stripping, biodegradação, oxidação química), resultantes da sua interação com o meio reacional, através de processos físicos, químicos e biológicos, típicos de cada processo de tratamento. A emissão de gases odorantes no tratamento de esgotos domésticos compreende um grande número de compostos, sendo o sulfeto de hidrogênio (H2S) o principal responsável por incômodo olfativo, devido a sua considerável taxa de emissão e ao seu baixo limite de percepção (0,5 ppb). Esse composto também é capaz de causar efeitos adversos à saúde humana podendo levar a morte em altas concentrações. Os sistemas de tratamento aeróbios de esgotos podem oxidar compostos odorantes, como o H2S, e convertê-los em compostos não odorantes. O tratamento anaeróbio de esgoto contendo sulfato pode levar a formação de H2S, que pode volatilizar para atmosfera e causar impacto ambiental. A formação de H2S é um processo no qual o sulfato atua como aceptor de elétrons durante a oxidação de compostos orgânicos, numa reação mediada por bactérias redutoras de sulfato (BRS), que reduzem sulfato em H2S. Este trabalho objetiva (1) verificar a importância do mecanismo de remoção de H2S por oxidação química em um biofiltro aerado submerso usando quatro modelos para a oxidação química do H2S; (2) investigar o efeito da velocidade do vento sobre a volatilização do H2S a partir de superfícies quiescentes em um túnel de vento e comparar com as predições de três modelos de volatilização; (3) estimar a formação de H2S na fase líquida em um reator anaeróbio (UASB), e comparar a emissão de H2S determinada experimentalmente com as predições de três modelos de emissão, considerando a formação e a volatilização de H2S no balanço de massa dos modelos de emissão. Os principais mecanismos de remoção de H2S no biofiltro foram a biodegradação e a oxidação química. A biodegradação foi o principal mecanismo de remoção de H2S quando a oxidação química foi calculada por três dos quatro modelos de oxidação química investigados. Stripping e volatilização apresentaram mínimas contribuições para a remoção de H2S no biofiltro. A velocidade de fricção mostrou fraca influência sobre o coeficiente global de transferência de massa para o H2S determinado com túnel de vento, indicando que a volatilização do H2S pode ser considerada independente da velocidade do vento quando a velocidade de fricção é menor que 0,3 m s-1. Para elevadas velocidades do vento, o H2S pode exibir volatilização dependente da velocidade de fricção, como sugerido nos modelos de volatilização. O modelo WATER9 apresentou melhor concordância com os resultados experimentais, embora tenha superestimado o coeficiente global de transferência de massa para o H2S por um fator de 4,0. Os demais modelos superestimaram o coeficiente global de transferência de massa para o H2S. A formação de H2S no reator UASB apresentou média de 412,5 g s-1, equivalente a formação média específica de 15,6 g m-3 s-1, e mostrou ser majoritariamente devido ao consumo de acetato (66%), seguida do uso de hidrogênio (25%) e da degradação de propionato (9%). Os modelos TOXCHEM+ e WATER9 exibiram melhor habilidade em estimar a taxa de emissão total de H2S no reator UASB. Os modelos de emissão investigados superestimaram a taxa de emissão de H2S no decantador do reator. Entretanto, a predição dos modelos resultou dentro do intervalo de confiança de 95% para a taxa de emissão total média do reator, em seis de doze experimentos.

Um dos problemas em Estações de Tratamento de Efluentes (ETEs) é a emissão de sulfeto de hidrogênio (H2S), podendo causar danos à saúde de populações humanas e aos ecossistemas. Para controlar a produção desse gás gerado por Bactérias Redutoras de Sulfato (BRS), Bactérias Oxidadoras de Enxofre (BOE) podem ser utilizadas na conversão de H2S em sulfato. A tese foi dividida em dois estudos: no estudo 1, foi realizado um teste piloto para definir a melhor metodologia para detecção de sulfato em caldo inorgânico. A detecção de sulfato foi realizada a partir de espectrofotometria, por EAA e cromatografia iônica, utilizando a linhagem Paracoccus pantotrophus ATCC 35512 como padrão de referência, sendo incubada em caldo inorgânico suplementado com tiossulfato de sódio (Na2S2O3.5H2O), sulfeto de sódio (Na2S) e sulfito de sódio (Na2SO3), separadamente. O método cromatográfico foi o mais sensível para detectar sulfato, e o caldo inorgânico contendo tiossulfato de sódio foi o único que apresentou resultados diferentes em relação ao controle negativo. Tais resultados foram utilizados como padrão de referência para avaliar a produção de sulfato produzido por isolados bacterianos selecionados de diferentes ETEs. Assim, por processo de enriquecimento a partir de 8 meios seletivos, foram prospectados 37 isolados bacterianos de 5 ETEs. Posteriormente, foi feita a triagem a partir de curvas de crescimento, selecionando 12 isolados. Estes, por sua vez, foram submetidos a um novo processo de seleção (atividade respirométrica e detecção de sulfato), com o objetivo de eleger um consórcio bacteriano para ser testado em um efluente com problemas de emissão de H2S. Os 12 isolados foram identificados por sequenciamento parcial do gene 16 S do RNA ribossômico e, por comparações com as sequências obtidas pelo NCBI, a maioria se aproximou do gênero Pseudomonas (9/12). No entanto, na última etapa de seleção, não foi observada produção biológica de sulfato pelos isolados selecionados, não sendo possível obter um consórcio bacteriano potencialmente competente para controle das emissões de H2S em ETEs. Por outro lado, no estudo 2 desta tese, avaliou-se a distribuição (composição, estrutura e abundância) das principais famílias de BRS e BOE a partir de 6 pontos amostrais de 5 ETEs pela metodologia de sequenciamento de alto desempenho, utilizando a porção V6 do 16S do RNA ribossômico como marcador. Táxons específicos de BRS e BOE foram correlacionados com alguns fatores abióticos: origem do efluente (doméstico/industrial), o teor de oxigênio, o tipo de amostra (lodo ativado, biorreator anaeróbico ou lagoa de estabilização) e os atributos físico-químicos. Quando as 22 famílias de BRS e BOE foram agrupadas, as amostras apresentaram uma distribuição marcante, demonstrando padrões de agrupamento de acordo com o tipo de amostra. Para BOE, as famílias mais abundantes foram Spirochaetaceae, Chromatiaceae, Helicobacteriaceae, Rhodospirillaceae e Neisseriaceae, enquanto que, para SRB, foram Syntrophaceae, Desulfobacteraceae, Nitrospiraceae e Desulfovibriaceae. A estrutura e a composição das principais famílias relacionadas ao ciclo do enxofre também foram influenciadas por seis atributos químicos (enxofre, potássio, zinco, manganês, fósforo e nitrogênio). O enxofre foi o que mais influenciou a variação das comunidades bacterianas nas ETEs analisadas (λ = 0,14, p = 0,008). As OTU afiliadas a Syntrophus mostraram a maior resposta ao aumento do enxofre total. Todas essas descobertas podem contribuir para melhorar a compreensão em relação às comunidades de BRS e BOE, com a finalidade de buscar estratégias para melhor controlar as emissões de H2S em ETEs. / One of the problems in Wastewater Treatment Plants (WWTPs) is the increased emissions of hydrogen sulphide (H2S), which can cause harm to the health of human populations and ecosystems. To control the production of this gas generated by Sulphate Reducing Bacteria (SRB), it is possible to use Sulfur Oxidizing Bacteria (SOB) to convert H2S to sulfate. The thesis was divided in two studies: in study 1, a pilot test was conducted to define the best methodology for the detection of sulfate in inorganic broth. Sulphate detection was performed using spectrophotometry, EAA and ion chromatography, using the Paracoccus pantotrophus strain ATCC 35512 as reference standard, and incubated in inorganic broth supplemented with sodium thiosulfate (Na2S2O3.5H2O), sodium sulfate (Na2S) and sodium sulfite (Na2SO3), separately. The chromatographic method was the most sensitive to detect sulphate and the inorganic broth containing sodium thiosulphate was the only one that presented different results in relation to the negative control. These results were used as reference standard to evaluate the production of sulfate produced by bacterial isolates selected from different WWTPs. Thus, by enrichment process from 8 selective media, 37 bacterial isolates from 5 WWTPs were prospected. Subsequently, there were screening processes from growth curves, selecting 12 isolates. These, in turn, underwent a new selection process (respirometric activity and sulfate detection), with the objective of electing a bacterial consortium to be tested in an effluent with H2S emission problems. The 12 isolates were identified by partial sequencing of the 16S rRNA gene and, by comparisons with the sequences obtained by the NCBI, the majority approached the genus Pseudomonas (9/12). However, in the last stage of selection, the biological production of sulfate was not verified for the selected isolates, and it was not possible to obtain a bacterial consortium potentially competent to control H2S emissions in WWTPs. On the other hand, in study 2 of this thesis, the distribution (composition, structure and abundance) of the main SRB and SOB families was evaluated from 5 WWTPs samples based on the high performance sequencing, using the V6 portion of the 16S rRNA as marker. SRB and SOB specific taxa were correlated with some abiotic factors: effluent origin (domestic/industrial), oxygen content, type of sample (activated sludge, anaerobic bioreactor or stabilization pond) and physical-chemical attributes. When the 22 SRB and SOB families were grouped, the samples presented a striking distribution, demonstrating grouping patterns according to the type of sample. For SOB, the most abundant families were Spirochaetaceae, Chromatiaceae, Helicobacteriaceae, Rhodospirillaceae and Neisseriaceae, whereas, for SRB, they were Syntrophaceae, Desulfobacteraceae, Nitrospiraceae and Desulfovibriaceae. The structure and composition of the main families related to the sulfur cycle were also influenced by six chemical attributes (sulfur, potassium, zinc, manganese, phosphorus and nitrogen). Sulfur was the one that most influenced the variation of the bacterial communities in the WTTPs analyzed (λ = 0.14, p = 0.008). The OTUs affiliated to Syntrophus showed the greatest response to the increase in total sulfur. All of these findings may contribute to better understanding of the SRB and SOB communities in order to seek strategies to better control H2S emissions in WTTPs.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T06:40:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 286857.pdf: 2685896 bytes, checksum: ec0a46840a5cf65dc7dc110f5abbe9e9 (MD5) / O biogás é uma mistura gasosa, resultante da fermentação anaeróbia da matéria orgânica, constituída por metano (CH4 : 50 a 80 %), dióxido de carbono (CO2 :20 - 40 %) e outros elementos em quantidades reduzidas como o sulfeto de hidrogênio (H2S : 1 a 3 %). A presença do sulfeto de hidrogênio constitui-se um problema na viabilização de sua utilização em motores, haja vista que é extremadamente reativo. Essa situação é agravada pela presença da umidade em condições de pressão e temperatura elevadas. Existem diferentes alternativas para a remoção do H2S presente no biogás. Nesta pesquisa, foi avaliada uma coluna de multi-estágio, preenchida com óxido de ferro em pó e granulado, submetidos a diversas condições operacionais para a remoção de H2S. A instalação funcionou junto a um Reator UASB, que trata esgotos sanitários, responsável pela fonte de biogás que alimentava o piloto. A metodologia que foi utilizada consiste na passagem do gás através de uma coluna preenchida com óxido de ferro, avaliando as eficiências de remoção do sulfeto de hidrogênio em cada um dos estágios do piloto. O piloto contava com 5 estágios, cada estagio com 18 cm de espesura, sendo uma altura total de 90 cm de material de óxido de ferro, e o diâmetro da tubulação foi de 7,5 cm. A vazão média mínima utilizada foi de 0,2 m3h-1, e a vazão média máxima de 1,5 m3h-1. Foram obtidas eficiências de remoção do sulfeto de hidrogênio de 99 %, que chegou a atingir até 0,2 ppm de H2S para concentrações afluentes de H2S da ordem de 2000 ppm. / Biogas is a gaseous mixture resulting from the anaerobic fermentation of organic matter, composed of methane (CH4: 50 to 80%), carbon dioxide (CO2: 20 - 40%) and other elements in small quantities as hydrogen sulfide (H2S: 1-3%). The presence of hydrogen sulfide constitutes a problem in enabling their use in engines, given that it is extremely reactive. This situation is aggravated by the presence of moisture in conditions of high pressure and temperature. There are different alternatives for the removal of H2S in biogas. This study evaluated a multi-stage column, filled with iron oxide powder and pellets, subjected to different operating conditions for the removal of H2S. The installation ran near a UASB reactor, which treats sewage, biogas source responsible for feeding the pilot. The methodology that was used is the passage of gas through a column filled with iron oxide, evaluating the efficiency of removal of hydrogen sulfide at each stage of the pilot. The pilot had 5 stages, each stage with a height of 18 cm, with a total height of 90 cm of black iron oxide, and the pipe diameter was 7.5 cm. The minimum average flow rate used was 0.2 m3h-1, and flow rating of up to 1.5 m3h-1. Were obtained removal efficiencies of hydrogen sulfide by 99%, which reached up to 0.2 ppm of H2S for influent concentrations of H2S in the order of 2000 ppm.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2015-03-18T20:53:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327699.pdf: 2326362 bytes, checksum: 59adc62a979fda82182c66b6dd144b21 (MD5) Previous issue date: 2013 / O biogás é uma mistura gasosa, proveniente da decomposição anaeróbia de matéria orgânica, e que apresenta grande potencial para aproveitamento energético devido ao seu elevado teor de metano. Para promover uma queima eficiente em sistemas de conversão de energia, porém, alguns dos gases presentes no biogás devem ser eliminados ou ter sua concentração reduzida, como é o caso do sulfeto de hidrogênio (H2S). Esta dissertação pretende abordar a remoção de H2S por meio de óxido de ferro granular. O objetivo desse trabalho foi avaliar a eficiência de remoção de H2S a partir de uma mistura sintética, composta por 200 ppm de deste gás e balanço em N2, com o uso de óxido de ferro granular em uma coluna de 5,8 cm de diâmetro interno. O material granular utilizado é um resíduo proveniente do processo de obtenção do ácido sulfúrico a partir da pirita carbonosa, e que contém em sua composição 98% de hematita (Fe2O3). Foram realizados ensaios para se avaliar qual a melhor combinação entre a quantidade de material e velocidade linear do gás através da coluna, que proporcionassem as melhores eficiências de remoção de H2S. Os ensaios demonstraram que para velocidade linear de 1,0 cm.s-1 e coluna preenchida com 7,5 cm de material, ocorreu a remoção de 0,209 mgH2S.g-1 óxido de ferro granular. Para velocidade linear de 5,0 cm.s-1 e coluna preenchida com 30,0 cm de material, a capacidade de adsorção de H2S encontrada foi de 0,233 mg H2S. g-1 óxido de ferro granular. Os valores resultantes para velocidades lineares e quantidades de material distintas indicaram que para melhores capacidades de remoção de H2S com este material deve-se buscar aliar baixas velocidades lineares do gás e coluna preenchida com grande quantidade de óxido de ferro granular. A comparação da superfície específica BET encontrada entre o óxido de ferro granular utilizado, de 10,12 cm²-g-1 de material, e materiais comerciais utilizados para o mesmo fim, demonstra que o material utilizado nos experimentos apresenta baixa capacidade de remoção de H2S. O valor encontrado para o raio médio dos poros, de 267,2 nm, é classificado na faixa de macroporos, sendo que esta característica também evidencia a baixa capacidade de adsorção de H2S deste tipo de óxido de ferro granular.<br> / Abstract : Biogas is a gas mixture, originated from anaerobic decomposition of organic matter, which presents great energy potential due to its high methane content. To promote efficient energy conversion of biogas in engines, however, some of the gases presented in the mixture must be disposed of or have their concentration reduced, as hydrogen sulfide (H2S). This research aims to assess the removal of H2S by adsorption on granular iron oxide. This evaluation was conducted by making a synthetic gas mixture containing 200 ppm of H2S in balance with N2 run through a column of 5.8 cm of internal diameter, filled with granular iron oxide as adsorbent. The iron oxide used is composed 98% of hematite (Fe2O3), and it is a byproduct of the sulfuric acid formation, which uses carbonaceous pyrite as raw material. Tests to evaluate the best combination between the amount of granular iron oxide and linear gas velocity values were performed, in order to provide the best H2S removal efficiency. The tests have shown that for linear gas velocity of 1.0 cm.s-1 and column filled with 7.5 cm of granular iron oxide led to a removal of 0.209 mgH2S.g-1 of granular iron oxide. For a linear velocity of 5.0 cm.s -1 and column filled with 30.0 cm of granular iron oxide, the adsorption capacity found was 0,233 mg H2S.g-1 of granular iron oxide. The resulting values for distinct linear gas velocities and amount of material used indicate that the best H2S removal capacities can be achieved combining low linear gas velocity values and great loads of granular iron oxide. A comparison of the BET surface area found to the granular iron oxide used, of 10.12 cm ² .g- 1 of material , with the commercial materials used for the same purpose, demonstrated that the granular iron oxide used in the tests presents a low H2S removal capacity. The value found for the average pore radius, of 267.2 nm , is classified in the macropore range, and this feature also indicates a low H2S adsorption capacity for this type of granular iron oxide.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2016. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-08-31T12:43:04Z No. of bitstreams: 1 2016_AlanLeonedeAraújoOliveira.pdf: 1005460 bytes, checksum: e78ae0aa0b60f1600cfa917689fe026d (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-09-01T21:51:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_AlanLeonedeAraújoOliveira.pdf: 1005460 bytes, checksum: e78ae0aa0b60f1600cfa917689fe026d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-01T21:51:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_AlanLeonedeAraújoOliveira.pdf: 1005460 bytes, checksum: e78ae0aa0b60f1600cfa917689fe026d (MD5) / Neste trabalho, apresentamos os cálculos das energias e das constantes espectroscópicas rovibracionais dos sistemas envolvendo o sulfeto de hidrogênio (H2S) e os gases nobres (GN=He, Ne, Ar, Kr e Xe). Vale resaltar que os estudos envolvendo o sulfeto de hidrogênio são pioneiramente desenvolvidos neste trabalho. Todo este estudo foi realizado usando potenciais do tipo Lennard-Jones (LJ) e Improved Lennard-Jones (ILJ) com parâmetros determinados via experimentos de feixes moleculares cruzados. As energias rovibracionais foram obtidas resolvendo a equação de Schrödinger nuclear via método DVR, enquanto que as constantes espectroscópicas rovibracionais foram determinadas via método de Dunham e por expressões envolvendo as energias rovibracionais. Os resultados obtidos por estas duas diferentes metodologias concordaram muito bem um com a outro, indicando a qualidade dos nossos resultados. Além disso, os presentes resultados foram comparados com outros sistemas, tais como H2O2-GN, H2O-GN e NH3-GN. A partir dessa comparação, foi possível identificar as semelhanças e diferenças na dinâmica de todos estes complexos. ________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In this work, we present for rovibrational energy and spectroscopic constant calculations of systems involving hydrogen sulfide (H2S) and the noble gases (Ng = He, Ne, Ar, Kr and Xe). It is noteworthy that the studies involving hydrogen sulfide are innovatively developed in this work. This study was conducted using both Lennard-Jones type (LJ) and Improved Lennard-Jones (ILJ) analytical functions with parameters determined via experiments of crossed molecular beams. The rovibrational energies were obtained by solving the nuclear Schrödinger equation via DVR method. The spectroscopic constants were determined through Dunham method and expressions involving rovibrational energies. The results obtained by these two different methods are in good agreement between then, indicating the quality of our results. Moreover, the present results were compared with other systems such as H2O2-Ng, H2O-Ng and NH3-Ng. From this comparison, it was possible to identify similarities and differences in the dynamics for of these complexes.

Made available in DSpace on 2018-08-24T22:53:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_9972_Dissertação Willian Lemker Andreão.pdf: 6578082 bytes, checksum: 469ff2373f4b8a354f53cded6154aa0f (MD5) Previous issue date: 2016-03-30 / O processo de tratamento de efluentes domésticos leva à formação de compostos odorantes, como o sulfeto de hidrogênio (H2S), que pode causar incômodo e impactos à saúde dos residentes próximos. A câmara de fluxo dinâmica é largamente utilizada para estimar a emissão dos gases odorantes a partir de superfícies líquidas quiescentes, presentes nas estações de tratamento de esgoto. A geometria da câmara deve promover uma completa mistura do gás volatilizado em seu interior para que a emissão medida seja independente do ponto de amostragem. Um dispositivo auxiliar, como um micro ventilador, é comumente utilizado para esse fim. O presente estudo investigou a influência do escoamento no interior da câmara sobre o transporte de H2S e sua taxa de emissão. A modelagem matemática desses fenômenos foi efetuada por meio da solução numérica das equações de transporte considerando o escoamento turbulento, utilizando o código ANSYS-CFX 14.5. Os resultados mostram que uma câmara de fluxo com oito entradas de ar promove uma distribuição mais homogênea da concentração, porém a velocidade de fricção na interface (0,007 m s-1) não é suficiente para promover um varrimento adequado da interface, onde são encontrados valores elevados de concentração. Já na configuração padrão (modelo US EPA), com quatro entradas, o fluxo de ar limpo pode atingir a sonda de amostragem, afetando o valor medido de concentração. Se micro ventiladores são utilizados, a turbulência criada dentro da câmara e a velocidade de fricção são significativamente maiores. A concentração rapidamente atinge o estado estacionário dentro da câmara (1 a 2 min) e a taxa de emissão final é, em média, 25,3% maior com o uso dos micro ventiladores. Se o objetivo do uso da câmara é representar as condições ambientais que seriam encontradas em campo, é recomendado o uso de micro ventiladores.