<p></p><p><a>COS and CS₂ are sulfur compounds that are formed in natural waters. These compounds are also volatile, which leads them move into the atmosphere and serve as critical precursors to sulfate aerosols. Sulfate aerosols are known to counteract global warming by reflecting solar radiation. One major source of COS and CS₂ stems from the ocean. While previous studies have linked COS and CS₂ formation in these waters to the indirect photolysis of organic sulfur compounds, much of the chemistry behind how this occurs remains unclear. This study examined this chemistry by evaluating how different organic sulfur precursors, water quality constituents, and temperature affected COS and CS₂ formation in natural waters.</a></p> <p>In the first part of this thesis (chapters 2 and 3), nine natural waters ranging in salinity were spiked with various organic sulfur precursors (e.g. cysteine, cystine, dimethylsulfide (DMS) and methionine) exposed to simulated sunlight over varying exposures. Other water quality conditions including the presence of O₂, CO and temperature were also varied. Results indicated that COS and CS₂ formation increased up to 11× and 4×, respectively, after 12 h of sunlight while diurnal cycling exhibited varied effects. COS and CS₂ formation were also strongly affected by the DOC concentration, organic sulfur precursor type, O₂ concentration, and temperature while salinity differences and CO addition did not play a significant role.</p> <p>To then specifically evaluate the role of DOM in cleaner matrices, COS and CS₂ formation was examined in synthetic waters (see chapters 4 and 5). In this case, synthetic waters were spiked with different types of DOM isolates ranging from freshwater to ocean water along with either cysteine or DMS and exposed to simulated sunlight for up to 4 h. Surprisingly, CS₂ was not formed under any of the tested conditions, indicating that other water quality constituents, aside from DOM, were responsible for its formation. However, COS formation was observed. Interestingly, COS formation with cysteine was fairly similar for all DOM types, but increasing DOM concentration actually decreased formation. This is likely due to the dual role of DOM on simultaneously forming and quenching the reactive intermediates (RIs). Additional experiments with quenching agents to RIs (e.g. ³DOM* and ·OH) further indicated that ·OH was not involved in COS formation with cysteine but ³DOM* was involved. This result differed with DMS in that ·OH and ³DOM* were both found to be involved. In addition, treating DOM isolates with sodium borohydride (NaBH₄) to reduce ketone/aldehydes to their corresponding alcohols increased COS formation, which implied that the RIs formed by these functional groups in DOM were not involved. The alcohols formed by this process were not likely to act as quenching agents since they have been shown to low in reactivity. Since ketones are known to form high-energy-triplet-states of DOM while quinones are known to form low-energy-triplet-states of DOM, removing ketones from the system further supported the role of low-energy-triplet-states on COS formation. This was initially hypothesized by findings from the testes on DOM types. In the end there are several major research contributions from this thesis. First, cysteine and DMS have different mechanisms for forming COS. Second, adding O₂ decreased COS formation, but it did not stop it completely, which suggests that further research is required to evaluate the role of RI in the presence of O₂. Lastly, considering the low formation yields of COS and CS₂ formation from the organic sulfur precursors tested in this study, it is believed that some other organic sulfur precursors are missing which are likely to generate these compounds to higher levels and this needs to be investigated in future research. </p><br><p></p>

A dissertation submitted to the faculty of Science, University of the Witwatersrand, Johannesburg, in fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science. / Unable to load abstract.

A dissertation submitted to the Faculty of Science, University of Witwatersrand, in fulfilment of the requirements for the degree of Masters of Science Johannesburg, 2012. / Amplified loads of sulfate and nitrate have caused increased stress on soil systems in many areas of the world, as both are dominant components of acid rain. This is a critical environmental stress due to the damage caused to soil, water quality and ecosystem functioning. Issues concerning the rising emissions of these elements from local industries have begun to attract increasing attention in South Africa, as the rates of deposition in the Mpumalanga Highveld region alone is comparable to those experienced in First World countries. This study sought to investigate the use of natural stable isotopes of sulfur and nitrogen to identify the process transformations that these species undergo in environmental cycles. Total δ34S, δ15N and δ13C isotope signature of soils in the Mpumalanga region were combined with total elemental concentrations to determine the effect of deposition on the soil system. Soil samples from two soil depths (0 – 10 cm and 20 – 40 cm) were taken along a distance gradient from an identified pollution source, the Majuba power station. Long-term air quality data from the study area were also obtained from Eskom’s air quality monitoring stations, as well as sulfur and nitrogen deposition data from selected literature. Elemental concentrations decreased with soil depth as expected, while sites located approximately 25 km downwind of the power station were seen to contain higher concentrations of both soil sulfur and nitrogen. The mean per site soil sulfur concentration across all depths ranged from 0.009 % to 0.048 %, while the mean per site nitrogen concentration across all depths ranged from 0.056 % to 0.346 %. The mean soil carbon concentration in the top-soils ranged from 0.97 % to 7.93 %, and decreased in the sub-soils to 0.490 % to 3.270 %.The mean δ34S value for the top-soils was found to be 8.28 ‰ and increased to 10.78 ‰ in the sub-soils. Soil δ15N also increased with soil depth from 6.55 ‰ to 8.28 ‰. Soil δ13C values were seen to increase from -12.83 ‰ in the top-soils to -11.90 ‰ in the sub-soils. Lighter δ34S values at the surface may be due to anthropogenic deposition. The positive δ34S shift was attributed to a two-source mixing model (atmospheric deposition and bedrock) and isotopic fractionation processes that occur within the soil profile. The δ15N values of the top-soil were higher than what is expected if all nitrogen was derived from atmospheric nitrogen gas fixation. The increase in δ15N with depth suggested that isotope fractionation occurred during nitrogen export due to the faster reaction rate of 14N compared to 15N. The soil δ13C values indicated a typical C4 grassland system. New carbon at the top-soil depths was enriched in 13C due to the slower decay of 13C-depleted lignin; whereas in the sub-soils microbial recycling of carbon dominates and explained the higher 13C content of the older carbon. The conceptual framework presented for this project involves simultaneous processes of deposition and export in the soil system. This was particularly true for sulfur, where sites with lower isotope values had lower soil sulfur concentrations and vice versa. This indicates that high levels of deposition correspond to high net export. The sulfur and nitrogen isotopic signatures could not be used to as a direct means of source identification; however, the effectiveness of isotopes in elucidating transfer of these nutrients in the soil system was illustrated.

A espectrometria de absorção atômica (AAS) é consolidada como uma técnica robusta, cujas aplicações estendem-se a diversos analitos e matrizes. Sua limitação encontra-se na região do UV distante (~ 190 nm), por isso ela permaneceu exclusiva à determinação de metais durante vários anos: não-metais geralmente absorvem na região de UV de vácuo. Com o advento da AAS de alta resolução com fonte contínua, houve a implementação de uma terceira dimensão (comprimento de onda) nas análises: a visualização da região espectral da linha analítica. Esta nova característica permitiu um maior número de informações espectrais, principalmente em relação às bandas estruturadas de moléculas diatômicas, o que resultou na determinação de absorção molecular (HR CS MAS). Destarte, o objetivo deste trabalho foi a elaboração de novos procedimentos analíticos para determinação de não-metais por HR CS MAS, especificadamente Br, Cl e S, com atomizador de forno de grafite. O bromo foi avaliado via CaBr em componentes plásticos de amostras eletrônicas, extraído por extração Soxhlet com tolueno, e obteve limites de detecção (LD) e quantificação (LQ) de 4,3 e 14 ng de Br, respectivamente, com Pd como modificador químico. Duas matrizes foram estudadas para a quantificação de enxofre via CS: carvão e diesel. O carvão foi injetado em HR CS MAS como uma suspensão com Triton X-100 0,04 % m v-1, e (NH4)2SO4 foi empregado como padrão de enxofre. Os LD e LQ obtidos para o método foram 0,01 e 0,05 % m m-1, respectivamente. Para o diesel, dois métodos foram estudados: (i) emulsão alcoólica com etanol 50 % v v-1, a qual apresentou LD de 0,12 g kg-1 e LQ de 0,40 g kg-1, adequados para determinação de altos teores de S em diesel; e (ii) injeção direta de diesel no sistema de HR CS MAS, cujos LD e LQ foram 3 e 9 mg kg-1, respectivamente. Ambos empregaram nanopartículas de Pd como modificador químico, das quais a análise direta de diesel obteve melhores resultados. Finalmente, um novo conceito foi investigado em HR CS MAS: o deslocamento isotópico em moléculas diatômicas. Os estados vibracionais e rotacionais presentes na transição eletrônica observada em HR CS MAS confere esta propriedade. As moléculas de AlCl e CaBr, cujos isótopos de interesse foram 35Cl e 37Cl, e 79Br e 81Br, respectivamente, foram estudadas. Os deslocamentos isotópicos observados foram de 15,6 pm para AlCl e 41,6 pm para CaBr nos comprimentos de onda selecionados, suficientes para implementação de calibração por diluição isotópica, a qual apresentou LDs de 2,5 e 64 ng, respectivamente. Amostras de água natural e mineral foram empregadas para o Cl, enquanto o Br foi determinado em amostras de PVC e folhas de tomate, as quais foram introduzidas diretamente como sólidos. A diluição isotópica corrigiu adequadamente as interferências espectrais acarretadas pelas matrizes de ambos os analitos. / Atomic Absorption Spectrometry (AAS) is a robust analytical technique whose applications extend to many different analytes and matrices. Its limitation lies on the far UV region (~ 190 nm) and therefore it remained exclusive for metal determination as non-metals typically absorb within the vacuum-UV region. With the invention of the High-Resolution Continuum Source AAS (HR CS AAS), the AAS analysis has been upgraded and a new dimension (wavelength) was added: the visualization of the analytical lines vicinity. This new feature allowed improved spectral information, mainly related to the structured bands of diatomic molecules, giving rise to the HR CS Molecular Absorption Spectrometry (MAS). The goal of this thesis was the evaluation of new analytical procedures for non-metals determination by HR CS MAS, specifically Br, Cl, and S, using graphite furnace as the atomizer. Bromine in plastic electronic components was evaluated as CaBr after Soxhlet extraction with toluene. This method had limits of detection (LD) and quantification (LQ) of 4.3 and 14 -ng, respectively, using Pd as chemical modifier. Sulfur determination via CS molecule employed two distinct matrices: coal and diesel. Coal samples were prepared as a slurry with Triton X-100 0.04% m v1 for injection in the HR CS MAS and the external calibration employed was (NH4)2SO4as sulfur standard. The method LD and LQ were 0.01% m m1 and 0.05% m m1, respectively. Two methods were studied for diesel samples: (i) alcoholic emulsion with ethanol 50% v v1, with an LD of 0.12 g kg1 and an LQ of 0.40 g kg1, suitable for sulfur high concentration determination in diesel; and (ii) direct diesel injection in the HR CS MAS system, whose LD and LQ were 3 mg kg-1and 9 mg kg-1, respectively. Both methods employed Pd nanoparticles as chemical modifier, with better results for direct diesel analysis. Ultimately, a new concept was investigated in HR CS MAS: the isotopic shift of diatomic molecules. An absorption profile consisted of multiple peaks was due to vibrational and rotational energy couplings within the electronic transition observed by HR CS MAS, which provided the isotopic shift. This effect was detected on AlCl and CaBr molecules, whose target isotopes were, respectively, 35Cl &37Cl and 79Br &81Br. The observed isotopic shifts were 15.6 pm (AlCl) and 41.6 pm (CaBr) at the selected wavelengths, appropriate for isotopic dilution calibration, which featured LDs of 2.5 ng and 64 ng, respectively. Natural and mineral water samples were evaluated for Cl determination; and Br was found in PVC and tomato leaves samples, both introduced as solid samples in HR CS GFMAS. Isotopic dilution adequately corrected the spectral interferences derived from the matrices of both analytes.

A ocorrência da redução biológica do sulfato resulta na formação de um produto indesejado, o sulfeto de hidrogênio, que pode ser removido sob condições limitadas de oxigênio. Os fatores que podem afetar a oxidação do sulfeto não estão bem elucidados e o processo de microaeração é pouco utilizado devido a limitações tecnológicas. Desta forma a oxidação química e bioquímica do sulfeto foi estudada em duas configurações de reatores que utilizam membrana polimérica porosa (membrana de silicone) como alternativa para microaeração. As configurações apresentam duas formas de microaeração, por pressão interna (Reator de membrana Submersa-RMS) e outra externa (Reator de Membrana Externa-RME) com aeração por troca atmosférica. Foram realizados ensaios de transferência de massa para determinação do coeficiente volumétrico global de transferência (KLa). Os resultados médios obtidos para o KLa foram de 0,10 h-1 para o RMS e 0,154 h-1 para o RME, confirmando a microaeração do meio. Os reatores foram operados a fim de avaliar a oxidação do sulfeto a enxofre elementar por via química e bioquímica em diferentes faixas de pH, pressão (para o RMS) e velocidade no interior da membrana (para o RME) por meio de planejamento fatorial. A oxidação química apresentou alta conversão do sulfeto a enxofre com percentual médio de 91,3% no RMS e 79,2% no RME e percentual médio de conversão a sulfato de 2,3% no RMS e 15,7% no RME. A oxidação bioquímica no RME apresentou valores médios de conversão de sulfeto a enxofre de 41,6% e de 52,8% para a conversão a sulfato. A oxidação de efluente de reator sulfetogênico também foi avaliada atingiu valores médios de 48,7% para a conversão a enxofre elementar 46,7% para a conversão de sulfeto a sulfato. O estudo das variáveis demonstrou que a variável que influenciou a oxidação foi o pH. A configuraçõa RMS apresentou problemas operacionais inviabilizando seu uso. O uso de membranas apresentou viabilidade de controle da microaeração através das variáveis operacionais, raio e espessura da membrana. Desta forma, devido à viabilidade operacional e os resultados obtidos, as configurações se mostraram uma alternativa viável a conversão do sulfeto a enxofre elementar. / The occurrence of biological sulfate reduction results in the formation of unwanted hydrogen sulfide, which can be removal under oxygen-limiting conditions. Detailed knowledge of this process remains unclear and the micro aeration process was prevented by technological limitations. For these reasons, the chemical and biological oxidation of sulfide was studied in two configurations of reactors using porous polymer membrane (silicon membrane) as an alternative to micro aeration. The configurations present two forms of micro-aeration by internal pressure (Submerged Membrane Reactor- SMR) and an external one (External Membrane Reactor EMR) with aeration by air exchange. The micro aeration was evaluated through the global oxygen mass transfer coefficient (KLa). The average results obtained for KLa were 0.10 h-1 for SMR and 0.154 h-1 for EMR, confirming the micro aeration. The settings were operated to evaluate the chemical and biochemical oxidation of sulfide to elemental sulfur by different variables: pH, pressure (for SMR) and flow/membrane area (for EMR) through factorial design. The chemical oxidation showed high sulfide conversion to sulfur, with mean value of 91.3% in SMR and 79.2% in EMR and conversion to sulfate of 2.3% in SMR and 15.7% in EMR. The biochemical oxidation in EMR showed mean values of sulfide conversion to sulfur of 41.6% and 52.8% for sulfate. The oxidation of sulfidogenic reactor effluent was evaluated and obtained mean values of 48.7% for conversion to elemental sulfur and 46.7% to sulfate. The variable studies showed that the variable pH is significantly for sulfide oxidation. The SMR presented operational problems invalidating their use. The use of membranes, showed a high viability due to its ability to micro aeration especially because of the operating variables, radius and membrane thickness. In general the reactors were efficient due the low sulfate yields. Thus the reactors proved are viable settings to the conversion of sulfide to elemental sulfur.

O diamante, juntamente com o germânio e o silício, é um importante material para área de tecnologia de semicondutores e sua superfície C(100) é considerada a de maior interesse devido às várias possibilidades de aplicações tecnológicas. Neste trabalho, seguindo uma linha similar de estudos teóricos envolvendo clusters de silício, já estudados em nosso grupo, e utilizando o estado da arte em termos de cálculos de estrutura eletrônica, realizou-se uma investigação detalhada englobando aspectos estruturais e energéticos do aglomerado C9H12 nos estados singleto e tripleto, bem como as novas características dos mesmos frente à incorporação de átomos de oxigênio e enxofre. Para o sistema limpo, C9H12 , foi dado grande enfoque à ligação dímera bem como ao processo de reconstrução que a envolve. Esta forma limpa, preferencialmente, sofre reconstrução adquirindo característica de uma dupla ligação C=C. Para os sistemas C9H12 + O e C9H12 + S foram estudados duas estruturas principais, a bridge e a top, também enfocando seus aspectos estruturais e energéticos e em cada estado de spin abordado. Para a estrutura mais estável dos sistemas, bridge-singleto, foi explorada a energia de quimissorção envolvida no processo, bem como as restrições necessárias para descrevê-la corretamente. Concluiu-se que o átomo de oxigênio interage de maneira mais efetiva com a superfície exigindo uma energia maior para se dissociar. Para a forma oxigenada, os cálculos CASSCF e MRCI forneceram um valor de 140,67 kcal.mol-1 e 150,78 kcal.mol-1, respectivamente; para a estrutura contendo enxofre, estes resultados foram de 102,45 e 112,49 kcal.mol-1, respectivamente / Diamond, like germanium and silicon, is an important material in the semiconductor area, and its C (100) surface is considered the most interesting, due to the various possibilities of technological applications. In this work, following a similar line of theoretical studies involving silicon clusters, also studied in our group, and using a high level of electronic structure calculations, we carried out a detailed investigation on structural and energetic aspects of the C9H12 cluster both in singlet and triplet states, as well as, their new characteristics arising from incorporation of oxygen and sulfur atoms. For the clean system, C9H12, a great emphasis was given to the dimer bond, as well as its reconstruction process. This clean structure undergoes reconstruction acquiring a double bond C = C character. For the systems C9H12 + O and C9H12 + S, we studied two main structures, bridge and top, also focusing on their structures and energetic, for each spin state. For the most stable structure described, bridge-singlet, we also estimated the energy involved in the chemisorption process and the restrictions necessary to carry out the calculations. We found out that the oxygen atom interacts more effectively with the surface requiring a greater energy to dissociate. For the oxygenated form, the CASSCF and MRCI calculations have provided values of 140.67 kcal.mol-1 and 150.78 kcal.mol-1, respectively; for the structure containing sulfur, these results are 102.45 kcal.mol-1 and 112.49 kcal.mol-1, respectively

O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de avaliar as condições de pastagens em degradação e a influência do nitrogênio e do enxofre na recuperação de Brachiaria decumbens Stapf. em estado de degradação. O estudo foi realizado em duas etapas. A primeira consistiu no levantamento das condições nutricionais da forrageira em duas áreas contíguas, sendo uma não recentemente adubada e outra recentemente adubada. Foram coletadas folhas diagnósticas e raízes, bem como foram realizadas avaliações do teor de clorofila. Amostras de solo nas camadas de 0 a 10 cm e 10 a 20 cm também foram coletadas para a avaliação de fertilidade do solo. O solo amostrado na área recentemente adubada apresentou teores mais elevados de matéria orgânica, B, Cu, Fe e Zn em ambas camadas, que aquele da área não recentemente adubada. O capim na pastagem da área recentemente adubada apresentou concentrações mais elevadas de N, Cu, Fe e Zn que o capim da área não recentemente adubada. A segunda etapa, constituída de dois experimentos, foi conduzida em casa-de-vegetação com a utilização de 96 cilindros de solo contendo capim-braquiária, coletados nas áreas em estudo e colocados em vasos plásticos. Empregou-se um esquema fatorial 4 x 3 (doses de nitrogênio e de enxofre) perfazendo 12 combinações, as quais foram distribuídas segundo o delineamento experimental de blocos completos ao acaso, com quatro repetições, para cada experimento. Foram utilizadas quatro doses de nitrogênio (0; 50; 100 e 200 mg dm-3) em combinação com três doses de enxofre (0; 30 e 60 mg dm-3), com objetivo de avaliar os efeitos na produção de matéria seca da parte aérea, no perfilhamento, no teor de clorofila, na área foliar e na composição mineral da folha diagnóstica dessa forrageira. O primeiro corte das plantas ocorreu 40 dias após o corte de nivelamento, o segundo corte aos 40 dias após o primeiro corte e o terceiro corte aos 40 dias após o segundo corte. Os resultados evidenciaram que a interação entre nitrogênio e enxofre foi significativa (P<0,01) na produção de matéria seca da parte aérea da Brachiaria decumbens, no primeiro e no segundo crescimentos. Para o terceiro crescimento houve significância (P<0,01) para as doses de nitrogênio para a forrageira procedente da área não recentemente adubada. Na produção de matéria seca da área recentemente adubada houve significância (P<0,01) para as doses de nitrogênio e de enxofre no primeiro e no terceiro crescimentos. No segundo crescimento houve efeito significativo (P<0,01) para doses de nitrogênio. No perfilhamento da forrageira houve significância (P<0,01) para as doses de nitrogênio, nos crescimentos avaliados da forrageira, nos dois experimentos. As doses de nitrogênio tiveram significância (P<0,01) na concentração de nitrogênio na folha diagnóstica dessa forrageira no primeiro crescimento, para ambos os experimentos. A interação entre doses de nitrogênio e de enxofre foi significativa (P<0,01) para a concentração de nitrogênio na folha diagnóstica no segundo crescimento, nos dois experimentos e para a concentração de enxofre no terceiro crescimento, no experimento da área recentemente adubada. Para a produtividade da Brachiaria decumbens na pastagem estudada sugere-se a aplicação conjunta de nitrogênio e enxofre. / The present work was conducted with the objective of evaluating pastures under degradation and the influences of nitrogen and sulfur supply for Brachiaria decumbens recovery. The study was accomplished in two stages. In the first one it was evaluated the nutritional conditions of this grass in two areas, one not recently fertilized and another recently fertilized. Diagnostic leaf laminae and roots were collected and chlorophyll concentration was determined. Soil samples, at 0 to 10 cm and 10 to 20 cm depth, were also collected for soil fertility evaluation. The soil sampled in the recently fertilized area showed higher concentrations of organic matter, B, Cu, Fe and Zn in both soil depth, than in the not recently fertilized area. The grass in the pasture of the recently fertilized area showed higher concentrations of N, Cu, Fe and Zn than in the not recently fertilized area. The second stage of this research was carried out in two experiments in a greenhouse for which 96 soil cores containing signal grass were collected in the studied pastures and put in plastic pots. A 4 x 3 factorial (nitrogen rates and sulfur rates) in a randomized complete block design, with four replications, was used in each experiment. Nitrogen rates were 0; 50; 100 and 200 mg dm-3 whereas sulfur rates were 0; 30 and 60 mg dm-3. Plant tops dry matter yield, plant tillering, chlorophyll concentration, leaf area and plant tissue mineral composition were evaluated. Plants were harvested three times at: 40 days after the leveling cut, 40 days after the first harvest and 40 days after the second harvest. The results showed that the nitrogen x sulfur interaction was significant (P<0.01) for the plant tops forage yield in the first and second harvests of both experiments. For the third harvest, nitrogen application had significant (P<0.01) effect on forage yield in the grass coming from the area not fertilized in the field. Dry matter yield by the grass collected in the fertilized area was significantly (P<0.01) affected by the nitrogen and sulfur rates in the first and third harvests. In the second harvest nitrogen rates had significant (P<0.01) effects on forage yield. For the tiller number nitrogen rates were significant (P<0.01), in the two experiments. Nitrogen rates significantly (P<0.01) influenced nitrogen concentration in the diagnostic leaf laminae from the first harvest, in both experiments. Nitrogen x sulfur interaction was significant (P<0.01) for the nitrogen concentration in diagnostic leaf laminae in the second harvest in the two experiments, and for the sulfur concentration in diagnostic leaf laminae in the experiment with the grass originated in the not recently fertilized area. The joint application of nitrogen and sulfur is suggested for the productivity of Brachiaria decumbens in the studied pastures.

O hexafluoreto de enxofre (SF6) não figura como um dos gases de efeito estufa com as maiores concentrações no planeta Terra, no entanto, é um gás com um potencial de aquecimento global extremamente grande. Portanto, uma quantidade relativamente pequena pode ter um impacto importante nas mudanças climáticas do globo. Ele é um gás antropogênico, suas emissões são provenientes, principalmente, na distribuição de energia elétrica; é o gás preferido da indústria para interrupção de corrente elétrica e como isolamento de segurança na transmissão e distribuição de eletricidade. Ele é utilizado em disjuntores e equipamentos de alta tensão e na indústria de fundição de magnésio. Este estudo foi desenvolvido com o objetivo de elucidar se existe uma contribuição da Bacia Amazônica, e costa Norte e Nordeste brasileiras nas emissões deste gás, além de mostrar um amplo banco de dados de suas concentrações ao longo do tempo, com início das medições deste o ano 2000. A quantificação do SF6 foi realizada por meio da coleta do ar atmosférico utilizando aviões de pequeno porte que descreveram um perfil vertical em quatro locais, estrategicamente posicionados na Bacia Amazônica, e utilizando sistemas semiautomáticos de coleta de ar em 17 ou 12 altitudes diferentes, juntamente com coletas em 3 locais nas costas Norte e Nordeste brasileiras, com armazenamento das amostras em frascos de vidro. Para a comparação da concentração com estações globais, foram utilizadas as concentrações medidas pela NOAA na Ilha de Ascension e Barbados. Não foi encontrado um caráter emissor da Amazônia e da costa brasileira. Os resultados de uma maneira geral mostram a ocorrência de um crescimento nas concentrações médias obtidas em todos os locais de amostragem com o passar dos anos, acompanhando o crescimento mundial. / Sulfur hexafluoride (SF6) is not one of the greenhouse gases with the highest concentrations on Earth, but it is an extremely potent gas regarding global warming potential. Therefore, a relatively small amount can have a serious impact on global climate change. It is an anthropogenic gas, its emissions are mainly from the distribution of electricity, it is the industry\'s preferred gas for current interruption and as a safety isolation in the transmission and distribution of electricity. It is used in circuit breakers and high voltage equipment, and in the magnesium smelting industry. This study was developed, with the objective of elucidating if there is a contribution of the Amazon Basin, and the North and Northeast Brazilian coasts. In addition, to show a large database of its concentration over time, with the beginning of the measurements since the year 2000. The quantification of SF6 was performed through the sampling of atmospheric air using small airplanes that described a vertical profile in four strategically positioned in the Amazon Basin and using semiautomatic air sampling systems at 17 or 12 different elevations, together with collections at 3 sites on the Brazilian North and Northeast coast, with storage of the samples in glass flasks. The concentrations measured by NOAA in the Ascension Island and Barbados were used as a comparison to global concentrations. No source behavior from the Amazon and the Brazilian coast was found. The results generally show a growth in mean concentrations obtained at all sampling sites over the years, following the same enhancement observed globally.

Reduções dos níveis de sulfato nos solos vêm sendo observadas em função de práticas agrícolas e exportação de biomassa. O enxofre Elementar (S0) pode ser usado como fertilizante, contudo para ser absorvido pelas plantas deve ser antes oxidado a sulfato. A oxidação microbiológica do S0 está associada com Acidithiobacillus thiooxidans, apesar de muitos trabalhos não detectarem esta espécie nos solos. Trabalhos recentes têm mostrado uma grande diversidade de microrganismos capazes de oxidar o S0 no solo além do A. thiooxidans, entretanto, pouco se sabe sobre esta diversidade em solos brasileiros. Os objetivos deste trabalho foram determinar a taxa de oxidação do S0 em três solos brasileiros, a diversidade de Bacteria e Archaea envolvidas nesse processo, isolar bactérias oxidantes de enxofre (BOE) e avaliar seu potencial como biofertilizante. Amostras de solos foram coletadas em Anhembi/SP (ANB), Brasília, DF (BRA) e Rondonópolis, MT (RDP). Os solos foram enriquecidos com 10 g de S0 kg-1 (+S0) ou não (-S0) e incubados em microcosmos a 28 oC por 0, 6, 22, 38, 54, 67, 86 e 102 dias. A taxa de oxidação do S0 variou entre 2,8 e 3,2 ug S cm-2 dia-2 nos solos arenosos (ANB e RDP) e 1,3 ug S cm-2 dia-2 no solo argiloso (BRA) após 102 dias de incubação. A oxidação do S0 elevou a quantidade de sulfato e reduziu o pH principalmente nos solos arenosos. A aplicação do S0 alterou a estrutura e a diversidade da comunidade microbiana. Foram obtidas 811 seqüências do gene rRNA 16S de bactérias, sendo agrupadas em 518 Unidade Taxonômicas Operacionais (UTOs). Os principais filos nos solos foram Acidobacteria, Actinobacteria, Firmicutes e Proteobacteria. Foram obtidas 463 seqüências de rRNA 16S de Archaea, sendo agrupadas em 39 UTOs. Mais de 84% da UTOs foram classificadas como Archaea não classificadas enquanto 15% foram classificadas como Euryarchaeota. A diversidade de Archaea não foi muito afetada pelo S0. Cinqüenta BOE foram isoladas e afiliadas a Proteobacteria (68%), Actinobacteria (18%) e Firmicutes (14%) após o seqüenciamento do rRNA 16S. Os gêneros atribuídos foram: Aurantimonas, Acinetobacter, Novosphingobium, Methylobacterium. Paracoccus, Bradyrhizobium, Sphingomonas, Mycobacterium, Micrococcus e Bacillus. Esferas de alginato +S0, contendo os isolados de BOE ANB9 (Acinetobacter), RDP5 (Mycobacterium) e A. thiooxidans foram incubados em areia estéril, resultando no aumento de 111%, 430% e 5350% no SO4 2- comparado ao controle negativo após 14 dias de incubação, respectivamente. As taxas de oxidação do S0 foram 4,7 (ANB9), 18 (RDP5) e 130 (A. thiooxidans) vezes maiores do que o controle negativo após o mesmo período. As micro-esferas carregando as bactérias e o S0 foram incubadas nos solos ANB e BRA durante 54 dias. A. thiooxidans foi o oxidante de enxofre mais eficiente, apresentando a maior taxa de oxidação, aumento do SO4 2- e redução do pH em comparação com os outros isolados de BOE. As esferas de A. thiooxidans também foram capazes de solubilizar rocha fosfática. Novas informações foram geradas sobre a diversidade de bactérias envolvidas na oxidação do S0 em solos brasileiros. / Depletion of sulfur levels in soil has been observed as a result of agricultural practices and biomass harvesting. Elemental sulfur (S0) may be an interesting fertilizer, however it must be oxidized to sulfate in order to be taken up by plants. Biological oxidation of S0 is commonly associated to Acidithiobacillus thiooxidans, although many studies failed to detect them in soils. Recent efforts have shown a great diversity of microorganisms able to oxidize S0, besides A. thiooxidans. Nevertheless, no information is available for Brazilian soils. The aims of this work were to determine the S0 oxidation rates of three Brazilian soils, the bacterial and archaeal communities diversity associated to S0 oxidation, as well as, to isolate sulfur oxidizing bacteria (SOB) and evaluate its potential as a biofertilizer. Soils sampled in Anhembi, SP (ANB), Brasília, DF (BRA) and Rondonópolis, MT (RDP) were enriched with 10 g of S0 kg-1 (+S0) or not (-S0) and incubated in microcosms for 0, 6, 22, 38, 54, 67, 86 and 102 days under 28 oC. Oxidation rates of S0 were low, ranging to 2,8 and 3,2 ug S cm-2 day-2 in the sand soils (RDP and BRA) and 1,3 ug S cm-2 day-2 in the clay one (BRA) after 102 days incubation. Soil SO4 2- content was increased and pH decreased as result of S0 oxidation mainly in the sand soils. Bacterial community structure and diversity were affected by S0 amendment and time of incubation, represented by changes in the DGGE profile and phylum distribution. Were obtained 811 bacterial 16S rRNA sequences, clustered in 518 Operational Taxonomic Units (OTUs). The predominant phyla in the soils were Acidobacteria, Actinobacteria, Firmicutes and Proteobacteria. Were obtained 463 archaeal 16S rRNA sequences clustered into 39 OTUs. More than 84% of the OTUs were assembled to unclassified Archaea whereas 15% were classified as Euryarchaeota. Archaea diversity was not mostly affected by S0. Fifty SOB were isolated and affiliated to Proteobacteria (68%), Actinobacteria (18%) and Firmicutes (14%) after 16S rRNA sequencing. The assigned genera were Aurantimonas, Acinetobacter, Novosphingobium, Methylobacterium, Paracoccus, Bradyrhizobium, Sphingomonas, Mycobacterium, Micrococcus and Bacillus. Alginate beads containing the SOB isolates ANB9 (Acinetobacter), RDP5 (Mycobacterium) and A. thiooxidans plus S0 were incubated in sterile sand resulting in 111%, 430% and 5350% increment in SO4 2- comparing to negative controls after 14 days incubation, respectively. The S0 oxidation rate was 4,7 (ANB9), 18 (RDP5) and 130 (A. thiooxidans) times greater than the negative control after the same time. The entrapped bacteria with S0 were incubated in ANB and BRA soils for 54 days in microcosms. A. thiooxidans was the best S0 oxidizer, showing the highest oxidation rate, increment in SO4 2- and pH decrease comparing with the other SOB isolates. A. thiooxidans beads were also able to solubilize phosphate rock. New information was generated about the bacterial diversity involved in the S0 oxidation in Brazilian soils.

Reduções dos níveis de sulfato nos solos vêm sendo observadas em função de práticas agrícolas e exportação de biomassa. O enxofre Elementar (S0) pode ser usado como fertilizante, contudo para ser absorvido pelas plantas deve ser antes oxidado a sulfato. A oxidação microbiológica do S0 está associada com Acidithiobacillus thiooxidans, apesar de muitos trabalhos não detectarem esta espécie nos solos. Trabalhos recentes têm mostrado uma grande diversidade de microrganismos capazes de oxidar o S0 no solo além do A. thiooxidans, entretanto, pouco se sabe sobre esta diversidade em solos brasileiros. Os objetivos deste trabalho foram determinar a taxa de oxidação do S0 em três solos brasileiros, a diversidade de Bacteria e Archaea envolvidas nesse processo, isolar bactérias oxidantes de enxofre (BOE) e avaliar seu potencial como biofertilizante. Amostras de solos foram coletadas em Anhembi/SP (ANB), Brasília, DF (BRA) e Rondonópolis, MT (RDP). Os solos foram enriquecidos com 10 g de S0 kg-1 (+S0) ou não (-S0) e incubados em microcosmos a 28 oC por 0, 6, 22, 38, 54, 67, 86 e 102 dias. A taxa de oxidação do S0 variou entre 2,8 e 3,2 ug S cm-2 dia-2 nos solos arenosos (ANB e RDP) e 1,3 ug S cm-2 dia-2 no solo argiloso (BRA) após 102 dias de incubação. A oxidação do S0 elevou a quantidade de sulfato e reduziu o pH principalmente nos solos arenosos. A aplicação do S0 alterou a estrutura e a diversidade da comunidade microbiana. Foram obtidas 811 seqüências do gene rRNA 16S de bactérias, sendo agrupadas em 518 Unidade Taxonômicas Operacionais (UTOs). Os principais filos nos solos foram Acidobacteria, Actinobacteria, Firmicutes e Proteobacteria. Foram obtidas 463 seqüências de rRNA 16S de Archaea, sendo agrupadas em 39 UTOs. Mais de 84% da UTOs foram classificadas como Archaea não classificadas enquanto 15% foram classificadas como Euryarchaeota. A diversidade de Archaea não foi muito afetada pelo S0. Cinqüenta BOE foram isoladas e afiliadas a Proteobacteria (68%), Actinobacteria (18%) e Firmicutes (14%) após o seqüenciamento do rRNA 16S. Os gêneros atribuídos foram: Aurantimonas, Acinetobacter, Novosphingobium, Methylobacterium. Paracoccus, Bradyrhizobium, Sphingomonas, Mycobacterium, Micrococcus e Bacillus. Esferas de alginato +S0, contendo os isolados de BOE ANB9 (Acinetobacter), RDP5 (Mycobacterium) e A. thiooxidans foram incubados em areia estéril, resultando no aumento de 111%, 430% e 5350% no SO4 2- comparado ao controle negativo após 14 dias de incubação, respectivamente. As taxas de oxidação do S0 foram 4,7 (ANB9), 18 (RDP5) e 130 (A. thiooxidans) vezes maiores do que o controle negativo após o mesmo período. As micro-esferas carregando as bactérias e o S0 foram incubadas nos solos ANB e BRA durante 54 dias. A. thiooxidans foi o oxidante de enxofre mais eficiente, apresentando a maior taxa de oxidação, aumento do SO4 2- e redução do pH em comparação com os outros isolados de BOE. As esferas de A. thiooxidans também foram capazes de solubilizar rocha fosfática. Novas informações foram geradas sobre a diversidade de bactérias envolvidas na oxidação do S0 em solos brasileiros. / Depletion of sulfur levels in soil has been observed as a result of agricultural practices and biomass harvesting. Elemental sulfur (S0) may be an interesting fertilizer, however it must be oxidized to sulfate in order to be taken up by plants. Biological oxidation of S0 is commonly associated to Acidithiobacillus thiooxidans, although many studies failed to detect them in soils. Recent efforts have shown a great diversity of microorganisms able to oxidize S0, besides A. thiooxidans. Nevertheless, no information is available for Brazilian soils. The aims of this work were to determine the S0 oxidation rates of three Brazilian soils, the bacterial and archaeal communities diversity associated to S0 oxidation, as well as, to isolate sulfur oxidizing bacteria (SOB) and evaluate its potential as a biofertilizer. Soils sampled in Anhembi, SP (ANB), Brasília, DF (BRA) and Rondonópolis, MT (RDP) were enriched with 10 g of S0 kg-1 (+S0) or not (-S0) and incubated in microcosms for 0, 6, 22, 38, 54, 67, 86 and 102 days under 28 oC. Oxidation rates of S0 were low, ranging to 2,8 and 3,2 ug S cm-2 day-2 in the sand soils (RDP and BRA) and 1,3 ug S cm-2 day-2 in the clay one (BRA) after 102 days incubation. Soil SO4 2- content was increased and pH decreased as result of S0 oxidation mainly in the sand soils. Bacterial community structure and diversity were affected by S0 amendment and time of incubation, represented by changes in the DGGE profile and phylum distribution. Were obtained 811 bacterial 16S rRNA sequences, clustered in 518 Operational Taxonomic Units (OTUs). The predominant phyla in the soils were Acidobacteria, Actinobacteria, Firmicutes and Proteobacteria. Were obtained 463 archaeal 16S rRNA sequences clustered into 39 OTUs. More than 84% of the OTUs were assembled to unclassified Archaea whereas 15% were classified as Euryarchaeota. Archaea diversity was not mostly affected by S0. Fifty SOB were isolated and affiliated to Proteobacteria (68%), Actinobacteria (18%) and Firmicutes (14%) after 16S rRNA sequencing. The assigned genera were Aurantimonas, Acinetobacter, Novosphingobium, Methylobacterium, Paracoccus, Bradyrhizobium, Sphingomonas, Mycobacterium, Micrococcus and Bacillus. Alginate beads containing the SOB isolates ANB9 (Acinetobacter), RDP5 (Mycobacterium) and A. thiooxidans plus S0 were incubated in sterile sand resulting in 111%, 430% and 5350% increment in SO4 2- comparing to negative controls after 14 days incubation, respectively. The S0 oxidation rate was 4,7 (ANB9), 18 (RDP5) and 130 (A. thiooxidans) times greater than the negative control after the same time. The entrapped bacteria with S0 were incubated in ANB and BRA soils for 54 days in microcosms. A. thiooxidans was the best S0 oxidizer, showing the highest oxidation rate, increment in SO4 2- and pH decrease comparing with the other SOB isolates. A. thiooxidans beads were also able to solubilize phosphate rock. New information was generated about the bacterial diversity involved in the S0 oxidation in Brazilian soils.