Os trocadores de calor tubulares são muito utilizados para o processamento térmico de alimentos líquidos viscosos por possuírem um maior diâmetro hidráulico em comparação aos trocadores de calor a placas. O cálculo da letalidade neste tipo de trocador está diretamente relacionado ao perfil de velocidade e à distribuição do tempo de residência (DTR). Para escoamento laminar de fluidos viscosos, Newtonianos e não-Newtonianos, geralmente adota-se um perfil de velocidade laminar e de lei de potência, respectivamente. No entanto, algumas características do equipamento como irregularidades na tubulação, a corrugação do tubo ou as curvas podem modificar o perfil de velocidade ideal. Esse desvio da idealidade pode ser caracterizado através da determinação experimental da distribuição do tempo de residência do processo. Este trabalho teve como objetivo a determinação experimental da DTR de fluidos viscosos em um equipamento bitubular de processamento térmico e o ajuste do perfil de velocidade associado. Modelos clássicos de DTR foram ajustados aos dados, assim como foram propostos e testados novos modelos generalizados de DTR, a fim de caracterizar o escoamento laminar não ideal em tubos. A determinação da DTR experimental foi realizada para vazões entre 10 e 50 L/h utilizando água, solução de carboximeticelulose 1,0% (pseudoplástico) e mistura glicerina/água 80%. Os dados de DTR foram obtidos através de duas técnicas: condutimétrica e colorimétrica. A primeira técnica baseia-se na injeção de solução saturada de cloreto de sódio e detecção online por um condutivímetro, porém, não apresentou resultados satisfatórios mostrando que o método não é adequado para fluidos viscosos. Já a segunda técnica utilizada se baseia na injeção de corante e posterior detecção em espectrofotômetro. Os modelos que melhor se ajustaram aos dados experimentais para os três fluidos estudados foram os modelos generalizados y-laminar e exponencial. A letalidade foi calculada a partir da distribuição de temperatura no trocador de calor em estado estacionário e do tempo médio de residência obtido experimentalmente e permitiu detectar o sobreprocessamento no processo estudado. / Tubular heat exchangers are widely used for thermal processing of viscous liquid foods because they have larger hydraulic diameters than the plate heat exchangers. The calculation of lethality in this type of exchanger is directly related to velocity profile and the residence time distribution (RTD). For the laminar flow of viscous fluids, Newtonian and non-Newtonian, generally laminar and power law velocity profiles are used, respectively. However, some features of the equipment as irregularities in the pipe, the corrugation of the pipe or the presence of curves can change the ideal velocity profile. This ideality deviation can be characterized through the experimental determination of the residence time distribution of the process. The aim of this work was the experimental determination of the RTD of a viscous fluid in a bitubular thermal processing equipment and the determination of the associated velocity profile. Classic models of RTD were fitted to the data, as well as were proposed and tested new generalized models of RTD, in order to characterize the non ideal laminar flow in tubes. The experimental determination of RTD was performed to volumetric flow rates between 10 and 50 L/h using water, carboximeticelulose solution 1,0% (pseudoplastic) and glycerin/water mixture 80%. The RTD data were obtained through two techniques: conductimetric and colorimetric. The first technique is based on injection of saturated solution of sodium chloride and online detection with a conductivimeter however, unsatisfactory results showed that the method was not suitable for viscous fluids. The second technique is based on the injection of dye and subsequent detection with a spectrophotometer. The best fitted models to the experimental data for the three studied fluids were: ylaminar and exponential generalized models. The lethality was calculated from the temperature distribution in the heat exchanger at steady state and average residence time obtained experimentally and allowed the evaluation of the overprocessing of this process.

O processo de pasteurização tem como objetivo garantir a segurança e qualidade nutricional do alimento e aumentar sua vida de prateleira. O conhecimento da distribuição do tempo de residência (DTR) do alimento em cada etapa do processo contínuo é importante para uma avaliação adequada do processo e das alterações que causa no alimento. Este trabalho tem como objetivo estudar a DTR em um processo de pasteurização contínuo assistido por micro-ondas aplicado a alimentos líquidos e propor modelos de escoamento para representá-la. Para isso, foram realizados experimentos de estímulo-resposta com alimentação tipo pulso por técnica condutimétrica utilizando uma solução saturada de NaCl como traçador. Com isso, foram obtidas as curvas de DTR do sistema completo, dos trocadores de calor das seções de pré-aquecimento e resfriamento, de seis tubos de retenção com diferentes diâmetros e comprimentos (volumes entre 40 e 125 mL) e do sistema de aquisição de dados de condutividade elétrica. Os experimentos foram realizados em quatro vazões volumétricas (0,5, 0,7, 0,9 e 1,1 L/min), a temperatura ambiente (19 a 26 °C) e como fluido de trabalho foi utilizada uma corrente de alimentação de água com concentração 0,5 g/L de NaCl para estabilizar a leitura de condutividade elétrica. Foram realizadas três repetições por vazão para o processo completo, trocadores de calor e tubos de retenção, e cinco repetições por vazão para o sistema de aquisição de dados, dada a maior sensibilidade. Observou-se a necessidade de realizar o procedimento de convolução numérica para avaliar a distorção na curva de DTR do processo causada pelo escoamento na célula do sistema de aquisição de dados. Foram testados cinco modelos de escoamento: dispersão axial, compartimentado PFR+CSTR, tanques em série, convecção generalizada e y-laminar. O critério de ajuste dos modelos foi a minimização do erro quadrático entre valores experimentais e calculados da curva E(t). Os modelos de dispersão axial e y-laminar foram o que apresentaram melhor ajuste para os tubos de retenção e o modelo de convecção generalizada apresentou melhor ajuste para os trocadores de calor. O regime de escoamento durante os experimentos variou entre laminar e de transição (valores de Reynolds entre 1259 e 4238). Os resultados para o sistema completo e trocadores de calor foram satisfatórios, para os tubos de retenção foi observada uma grande incerteza nos valores dos parâmetros e foi observada a importância da convolução numérica em sistemas de pequeno volume. / Pasteurization process aims to ensure the safety and nutritional quality of the food and increase its shelf life. The knowledge of residence time distribution (RTD) of the food in each step of continuous processes is important to evaluate the process and changes that it causes in foods. This work aims to study the RTD in a continuous pasteurization process assisted by microwave applied to liquid foods and propose flow models to represent it. For this reason, stimulus-response experiments by pulse injection were conducted by conductimetric technique using a saturated solution of NaCl as a tracer. Thus, it was obtained the RTD of the complete process, heat exchangers of preheating section and cooling section, six retention tubes with different diameters and lengths (volumes between 40 and 125 mL) and of the electrical conductivity data acquisition system. The experiments were carried out at four volumetric flow rates (0.5, 0.7, 0.9 and 1.1 L/min), at room temperature (19 to 26 °C) and water with 0.5 g/L of NaCl was used as the work fluid to stabilize the electrical conductivity reading. Three repetitions per volumetric flow rate were performed for the complete process, heat exchangers and holding tubes, and five repetitions per volumetric flow rate were performed for the data acquisition system, given the higher sensibility. It was observed the need to apply the numerical convolution procedure to evaluate the distortion in the RTD curve of the process caused by the flow through the data acquisition system. Five flow models were tested: axial dispersion, PFR+CSTR association, tanks in series, generalized convection and y-laminar. The adjustment criterion of the parameters was the minimization of the quadratic error between experimental and calculated E(t) values. The axial dispersion and y-laminar models provided the best adjustments for the holding tubes and the generalized convection model provided the best adjustment for the heat exchangers. The flow regime during the experiments varied between laminar and transition (Reynolds values between 1259 and 4238). The results for the complete system and heat exchangers were satisfactory, for the holding tubes was observed a great uncertainty in the parameters values and was observed the importance of numerical convolution in small volume systems.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1718.pdf: 2664180 bytes, checksum: 620208a0af8a8a31b9e16730c43076cb (MD5) Previous issue date: 2007-10-08 / This thesis was carried out during the filling and stabilization phases of the reservoirs of APM Manso (Dec/99-Apr/03) and AHE Jauru (Oct/02-Apr/04), in the state of Mato Grosso. It mostly aimed to identify limnological patterns similar to both reservoirs; analyze the influences of river basin, residence time and decomposition process on these patterns; verify the succession of functional groups in the phytoplankton community; and provide a limnological characterization of the tributaries of these hydroelectric reservoirs. In the APM Manso, the flooded area is about 427 km², the residence time (RT) is 429 days; while in the AHE Jauru, the flooded area is about 3 km², and the RT is 4 days. In the former, 11 samplings were conducted during the filling phase (Dec/99- Dezc/00), and 13 during the stabilization phase (Feb/01-Apr/03); the samplings were obtained from seven stations: two in the river, two in the intermediary zone and three in the limnetic zone of the reservoir. In the AHE Jauru, seven samplings were conducted, and the first one was performed one month after the filling was completed, which took three days; the samplings were obtained from two stations: one in the river and one in the reservoir. In both reservoirs, samplings were performed in three different depths in the water column in order to calculate mean, standard deviation and ANOVA. Historic series of weather (precipitation, wind, air temperature) and hydrology (discharge) in the basins of the tributaries of both the APM Manso (Manso and Casca rivers) and the AHE Jauru (Jauru river) as well as the limnological data of these rivers in the period studied were presented and discussed. In the Manso and Casca rivers, rain seasonality was shown to exert strong influence on the major physico-chemical water conditions. In the Juru River, the control was mainly due to the presence or absence of rain close to the collection states. The river conditions were also influenced by their drainage area (geology, soils) and soil uses. In the transition zone of the APM Manso, the oscillations in Secchi disc visibility, turbidity and suspended material were similar to the rivers, with tendency to stabilize in the limnetic zone after March/00. Electrical conductivity, alkalinity and dissolved oxygen were the main indicators of the mineralization process of labile organic matter in the APM Manso (filling phase) and AHE Jauru (Oct-Dec/02), and their patterns were similar to both reservoirs, being mostly controlled by the decomposition velocity. The DO concentrations remained low in the hypolimnion of the reservoirs, which was more noticeable in the APM Manso. The potassium, sodium, magnesium and calcium ions in the APM Manso tended to stabilize after March/00 in this reservoir. In the AHE Jauru, the concentrations of these ions were higher in October/02, with few oscillations and low concentrations in the following months. The mineralization processes of refractory matter, which is abundant in the flooded cerrado vegetation, led to an increment of the nitrogen nutrients (Kjeldahl nitrogen, ammonia, and nitrate) in the APM Manso during the stabilization phase as well as in the AHE Jauru from April to June/03. The residence time was one of the forces which controlled the sedimentation and stabilization processes. The phytoplankton showed functional groups which were generally good describers of the predominant limnological conditions in these reservoirs and their tributaries. In the AHE Jauru, the dominancy among these groups depended on the influence of the Jauru River, which was more perceptible in the rainy period. In the APM Manso, the chlorophyceae were predominant in both filling and stabilization phases; however, the cyanobacteria were also predominant in the latter, possibly due to the increment of nutrients and the decrease in alkalinity. The major limnological patterns identified in the reservoirs were: i) increase in electrical conductivity and alkalinity in the reservoirs (arm of the Casca river in the APM Manso and AHE Jauru); ii) decrease in mean concentrations of DO in relation to the tributaries; iii) increase of Zds and decrease in turbidity and MS (only during drought in the AHE Jauru); iv) increase of phytoplankton density (only during drought in the AHE Jauru). The results suggest that variation patterns in the APM Manso and AHE Jauru continue to occur today and that these environments were stabilized after Dec/00 and Dec/02, respectively / Esta tese foi desenvolvida durante as fases de enchimento e estabilização dos reservatórios do APM Manso (dez/99-abr/03) e AHE Jauru (out/02-abr/04), estado de Mato Grosso. Visou-se principalmente identificar padrões limnológicos similares nos dois reservatórios; analisar as influências da bacia hidrográfica, do tempo de residência e do processo de decomposição sobre esses padrões; verificar a sucessão dos grupos funcionais da comunidade fitoplanctônica e caracterizar limlogicamente os tributários desses reservatórios hidrelétricos. A área inundada do APM Manso é de cerca de 427 km2, o tempo de residência (TR) 429 dias; a área inundada da AHE Jauru é de cerca de 3 km2 e o TR é 4 dias. No APM Manso foram realizadas 11 amostragens na fase de enchimento (dez/99-dez/00) e 13 na de estabilização (fev/01-abr/03), em duas estações de rio, duas na zona intermediária do reservatórioe três na região limnética, sendo que nas de reservatório foram amostradas, comumente três profundidades na coluna d'água, servindo para cálculo da média, desvio padrão e ANOVA. Na AHE Jauru foram realizadas 7 amostragens, sendo que a primeira ocorreu um mês após o final do enchimento, que levou 3 dias; foram amostradas uma estação no rio e outra no reservatório, nessa última em três profundidades. Foram apresentadas e discutidas séries históricas de clima (precipitação, vento e temperatura do ar), de hidrologia (vazão) das bacias dos rios Manso e Casca, tributários do APM Manso, e do rio Jauru, tributário da AHE Jauru, bem como dados limnológicos desses rios no período estudado. Nos rios Manso e Casca observou-se forte influência da sazonalidade de chuvas sobre as principais condições físicas e químicas da água. No rio Jauru o controle deveu-se principalmente a ocorrência ou não de chuvas próximo às coletas. As condições dos rios foram influenciadas ainda pelas suas áreas de drenagem (geologia, solos) e usos do solo. As oscilações profundidade de desaparecimento do disco de Secchi, a turbidez e o material em suspensão na zona de transição do APM Manso foram similares aos rios e na região limnética houve tendência de estabilização após março/00. A condutividade elétrica, a alcalinidade e o oxigênio dissolvido (OD) foram as principais variáveis indicadoras do processo de mineralização da matéria orgânica lábil no APM Manso (fase de enchimento) e no AHE Jauru (out-dez/02), com padrões similares em ambos os reservatórios, controlados principalmente pelas velocidades de decomposição. O OD manteve baixas concentrações no hipolímnio dos reservatórios, mais evidentes no APM Manso. Os íons potássio, sódio, magnésio e cálcio em Manso tenderam a estabilização a partir de março/00 nesse reservatório. Na AHE Jauru a concentração desses íons foi mais elevada em out/02, com poucas oscilações e baixas concentrações nos meses seguintes. Os compostos nitrogenados (nitrogênio Kjeldhal, amônia e nitrato) apresentaram incremento na fase de estabilização do APM Manso e em abril-junho/03 na AHE Jauru, devido principalmente aos processos de mineralização da matéria orgânica refratária, presente em grande quantidade na vegetação de cerrado inundada. O tempo de residência foi uma das forças controladoras dos processos de sedimentação e de estabilização. Os grupos funcionais do fitoplâncton foram, em geral, bons descritores das condições limnológicas predominantes nesses reservatórios e em seus tributários. Na AHE Jauru observou-se alternância de dominância desses grupos conforme a influência do rio Jauru, mais evidente na época de chuva. No APM Manso as clorofíceas predominaram na fase de enchimento e estabilização, porém, nessa última fase, destacou-se também a predominância das cianobactérias, possivelmente relacionado ao incremento de nutrientes e diminuição da alcalinidade. Os principais padrões limnológicos identificados nos reservatórios foram: i) aumento da condutividade elétrica e da alcalinidade nos reservatórios (braço do Casca no APM Manso e no AHE Jauru); ii) diminuição média do OD em relação aos tributários; iii) aumento da Zds e diminuição da turbidez e MS (somente na estiagem na AHE Jauru); iv) aumento da densidade fitoplanctônica (somente na estiagem na AHE Jauru). Os resultados sugerem que os padrões de variação no APM Manso e do AHE Jauru continuem a ocorrer nos dias atuais e que, após dez/00 e dez/02 esses ambientes encontravam-se estabilizados, respectivamente

O processo de pasteurização tem como objetivo garantir a segurança e qualidade nutricional do alimento e aumentar sua vida de prateleira. O conhecimento da distribuição do tempo de residência (DTR) do alimento em cada etapa do processo contínuo é importante para uma avaliação adequada do processo e das alterações que causa no alimento. Este trabalho tem como objetivo estudar a DTR em um processo de pasteurização contínuo assistido por micro-ondas aplicado a alimentos líquidos e propor modelos de escoamento para representá-la. Para isso, foram realizados experimentos de estímulo-resposta com alimentação tipo pulso por técnica condutimétrica utilizando uma solução saturada de NaCl como traçador. Com isso, foram obtidas as curvas de DTR do sistema completo, dos trocadores de calor das seções de pré-aquecimento e resfriamento, de seis tubos de retenção com diferentes diâmetros e comprimentos (volumes entre 40 e 125 mL) e do sistema de aquisição de dados de condutividade elétrica. Os experimentos foram realizados em quatro vazões volumétricas (0,5, 0,7, 0,9 e 1,1 L/min), a temperatura ambiente (19 a 26 °C) e como fluido de trabalho foi utilizada uma corrente de alimentação de água com concentração 0,5 g/L de NaCl para estabilizar a leitura de condutividade elétrica. Foram realizadas três repetições por vazão para o processo completo, trocadores de calor e tubos de retenção, e cinco repetições por vazão para o sistema de aquisição de dados, dada a maior sensibilidade. Observou-se a necessidade de realizar o procedimento de convolução numérica para avaliar a distorção na curva de DTR do processo causada pelo escoamento na célula do sistema de aquisição de dados. Foram testados cinco modelos de escoamento: dispersão axial, compartimentado PFR+CSTR, tanques em série, convecção generalizada e y-laminar. O critério de ajuste dos modelos foi a minimização do erro quadrático entre valores experimentais e calculados da curva E(t). Os modelos de dispersão axial e y-laminar foram o que apresentaram melhor ajuste para os tubos de retenção e o modelo de convecção generalizada apresentou melhor ajuste para os trocadores de calor. O regime de escoamento durante os experimentos variou entre laminar e de transição (valores de Reynolds entre 1259 e 4238). Os resultados para o sistema completo e trocadores de calor foram satisfatórios, para os tubos de retenção foi observada uma grande incerteza nos valores dos parâmetros e foi observada a importância da convolução numérica em sistemas de pequeno volume. / Pasteurization process aims to ensure the safety and nutritional quality of the food and increase its shelf life. The knowledge of residence time distribution (RTD) of the food in each step of continuous processes is important to evaluate the process and changes that it causes in foods. This work aims to study the RTD in a continuous pasteurization process assisted by microwave applied to liquid foods and propose flow models to represent it. For this reason, stimulus-response experiments by pulse injection were conducted by conductimetric technique using a saturated solution of NaCl as a tracer. Thus, it was obtained the RTD of the complete process, heat exchangers of preheating section and cooling section, six retention tubes with different diameters and lengths (volumes between 40 and 125 mL) and of the electrical conductivity data acquisition system. The experiments were carried out at four volumetric flow rates (0.5, 0.7, 0.9 and 1.1 L/min), at room temperature (19 to 26 °C) and water with 0.5 g/L of NaCl was used as the work fluid to stabilize the electrical conductivity reading. Three repetitions per volumetric flow rate were performed for the complete process, heat exchangers and holding tubes, and five repetitions per volumetric flow rate were performed for the data acquisition system, given the higher sensibility. It was observed the need to apply the numerical convolution procedure to evaluate the distortion in the RTD curve of the process caused by the flow through the data acquisition system. Five flow models were tested: axial dispersion, PFR+CSTR association, tanks in series, generalized convection and y-laminar. The adjustment criterion of the parameters was the minimization of the quadratic error between experimental and calculated E(t) values. The axial dispersion and y-laminar models provided the best adjustments for the holding tubes and the generalized convection model provided the best adjustment for the heat exchangers. The flow regime during the experiments varied between laminar and transition (Reynolds values between 1259 and 4238). The results for the complete system and heat exchangers were satisfactory, for the holding tubes was observed a great uncertainty in the parameters values and was observed the importance of numerical convolution in small volume systems.

Os trocadores de calor tubulares são muito utilizados para o processamento térmico de alimentos líquidos viscosos por possuírem um maior diâmetro hidráulico em comparação aos trocadores de calor a placas. O cálculo da letalidade neste tipo de trocador está diretamente relacionado ao perfil de velocidade e à distribuição do tempo de residência (DTR). Para escoamento laminar de fluidos viscosos, Newtonianos e não-Newtonianos, geralmente adota-se um perfil de velocidade laminar e de lei de potência, respectivamente. No entanto, algumas características do equipamento como irregularidades na tubulação, a corrugação do tubo ou as curvas podem modificar o perfil de velocidade ideal. Esse desvio da idealidade pode ser caracterizado através da determinação experimental da distribuição do tempo de residência do processo. Este trabalho teve como objetivo a determinação experimental da DTR de fluidos viscosos em um equipamento bitubular de processamento térmico e o ajuste do perfil de velocidade associado. Modelos clássicos de DTR foram ajustados aos dados, assim como foram propostos e testados novos modelos generalizados de DTR, a fim de caracterizar o escoamento laminar não ideal em tubos. A determinação da DTR experimental foi realizada para vazões entre 10 e 50 L/h utilizando água, solução de carboximeticelulose 1,0% (pseudoplástico) e mistura glicerina/água 80%. Os dados de DTR foram obtidos através de duas técnicas: condutimétrica e colorimétrica. A primeira técnica baseia-se na injeção de solução saturada de cloreto de sódio e detecção online por um condutivímetro, porém, não apresentou resultados satisfatórios mostrando que o método não é adequado para fluidos viscosos. Já a segunda técnica utilizada se baseia na injeção de corante e posterior detecção em espectrofotômetro. Os modelos que melhor se ajustaram aos dados experimentais para os três fluidos estudados foram os modelos generalizados y-laminar e exponencial. A letalidade foi calculada a partir da distribuição de temperatura no trocador de calor em estado estacionário e do tempo médio de residência obtido experimentalmente e permitiu detectar o sobreprocessamento no processo estudado. / Tubular heat exchangers are widely used for thermal processing of viscous liquid foods because they have larger hydraulic diameters than the plate heat exchangers. The calculation of lethality in this type of exchanger is directly related to velocity profile and the residence time distribution (RTD). For the laminar flow of viscous fluids, Newtonian and non-Newtonian, generally laminar and power law velocity profiles are used, respectively. However, some features of the equipment as irregularities in the pipe, the corrugation of the pipe or the presence of curves can change the ideal velocity profile. This ideality deviation can be characterized through the experimental determination of the residence time distribution of the process. The aim of this work was the experimental determination of the RTD of a viscous fluid in a bitubular thermal processing equipment and the determination of the associated velocity profile. Classic models of RTD were fitted to the data, as well as were proposed and tested new generalized models of RTD, in order to characterize the non ideal laminar flow in tubes. The experimental determination of RTD was performed to volumetric flow rates between 10 and 50 L/h using water, carboximeticelulose solution 1,0% (pseudoplastic) and glycerin/water mixture 80%. The RTD data were obtained through two techniques: conductimetric and colorimetric. The first technique is based on injection of saturated solution of sodium chloride and online detection with a conductivimeter however, unsatisfactory results showed that the method was not suitable for viscous fluids. The second technique is based on the injection of dye and subsequent detection with a spectrophotometer. The best fitted models to the experimental data for the three studied fluids were: ylaminar and exponential generalized models. The lethality was calculated from the temperature distribution in the heat exchanger at steady state and average residence time obtained experimentally and allowed the evaluation of the overprocessing of this process.

Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-13T14:43:54Z No. of bitstreams: 2 Walane Maria Pereira de Mello Ivo-Doutorado PROTEN-UFPE.pdf: 1522136 bytes, checksum: 50c604e8c1a38c831708f21dd0122461 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-13T14:43:54Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Walane Maria Pereira de Mello Ivo-Doutorado PROTEN-UFPE.pdf: 1522136 bytes, checksum: 50c604e8c1a38c831708f21dd0122461 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-08-21 / As mudanças de uso do solo afetam a dinâmica do carbono (C), podendo causar diminuição significativa do estoque deste elemento no solo, refletindo-se em aumento de emissões de gases de efeito estufa e diminuição da fertilidade. Desta forma, o desenvolvimento de sistemas de produção da cana-de-açúcar que permitam evitar a perda de C do solo, ou até sequestrar C, deverá aumentar a competitividade agrícola e ambiental desta cultura. O objetivo deste trabalho foi estudar a dinâmica da matéria orgânica dos solos dos tabuleiros costeiros do Nordeste cultivados com cana-de-açúcar colhida crua e queimada. De forma mais específica, buscou-se: (1) Quantificar o estoque do carbono orgânico do solo em cronossequência de cultivo de cana-de-açúcar colhida queimada e do solo sob o ecossistema florestal de Mata Atlântica, determinando o tempo de residência média (TRM) do carbono orgânico originário da floresta; (2) Quantificar a variação do estoque da carbono orgânico do solo em sistemas de produção da cana-de-açúcar submetida à colheita crua e queimada; (3) Quantificar as variações de alguns atributos do solo decorrentes da mudança do manejo da colheita de cana queimada para cana crua; (4) Quantificar a entrada de material orgânico (palhada e raízes) e a taxa de decomposição destes em sistemas de produção da cana-de-açúcar submetida à colheita com e sem despalha a fogo; (5) Determinar a emissão de C-CO2 do solo e construir um balanço anual de carbono para a socaria da cana-de-açúcar. Para este estudo, foi utilizada uma cronossequência com mata nativa e cana-de-açúcar colhida queimada por cinco, 15 e 35 anos, fazendo-se uso da determinação da abundância natural do 13C para o cálculo do TRM. Áreas sob colheita de cana crua por três e oito anos também foram estudadas. O cultivo da cana modificou alguns atributos do solo, provocando aumento da densidade do solo e do fósforo disponível, redução dos teores de cálcio e magnésio, carbono orgânico e capacidade de troca de cátions do solo. O estoque de C do solo, até 100 cm de profundidade, foi reduzido de 259 Mg ha-1, sob mata, para 148 Mg ha-1, sob cana queimada, depois de 35 anos de cultivo; com taxa de perda anual de C de 3,0% (k = 0,308 ano-1) para os primeiros 20 cm do solo e de 1,9% (k = 0,019 ano-1) para todo o perfil (100 cm). Os TRM do C da mata nos Argissolos dos tabuleiros costeiros, cultivados com cana-de-açúcar, situaram-se nas faixas de: (1) 20,1 a 28,8 anos para as camadas de 0-5 a 20-30 cm; (2) 43,7 a 73,7 anos para as de 30-40 a 60-80 cm; (3) e na casa dos milhares de anos na camada de 80-100 cm. Para os primeiros vinte centímetros do perfil, este tempo foi 1,6 vezes menor que o tempo médio que o C reside nos solos cultivados com cana, na região Sudeste do Brasil. A implementação da colheita da cana crua alterou alguns atributos do solo, levando à diminuição da densidade e da temperatura do solo, aumento do potássio trocável, do diâmetro médio ponderado e da estabilidade de agregados e da umidade na superfície do solo. Também modificou a estrutura da comunidade microbiana, associando este tipo de colheita aos ambientes com menor grau de estresse microbiano. Em relação ao solo sob cana colhida queimada, o aumento do estoque de C nos Argissolos Amarelos dos tabuleiros costeiros, cultivados com cana colhida crua, foi de 10,6 Mg ha-1, com taxas anuais de sequestro de C iguais a 1,3 Mg ha-1 ano-1. Os balanços de C negativos estimados sob cana colhida queimada (-2,9 e -2,2 Mg de C ha-1 ano-1) sugeriram que, para as socarias, o solo sob este tipo de colheita atuou como uma fonte de C-CO2. Por outro lado, os balanços foram positivos sob cana crua (+1,1 e + 0,7 Mg de C ha-1 ano-1), com o solo apresentando-se como um possível sumidouro de C. Estes resultados mostraram que os estoques de C no solo sob Mata Atlântica são altos e muito susceptíveis ao cultivo do solo, uma vez que a estabilização do carbono nestes solos arenosos reside, principalmente, em mecanismos de proteção física. Os resultados também demonstram que algumas práticas de manejo do solo podem aumentar os níveis de carbono, mediante a adição de grandes quantidades de biomassa e a minimização do revolvimento do solo.

A distribuição e a variabilidade de propriedades termohalinas e a circulação tridimensional do estuário do rio Curimataú foram estudadas com a aplicação do modelo numérico de simulações Delft3D-Flow, validado com dados experimentais medidos durante dois ciclos consecutivos de maré de quadratura e de sizígia. Duas grades numéricas foram aplicadas com o intuito de observar as diferenças entre as simulações nos modos barotrópico e baroclínico. As condições iniciais de simulações tais como: salinidade, velocidade, densidade e coeficientes cinemáticos de viscosidade, difusividade horizontal e vertical foram obtidas mediante resultados de simulações sob condições iniciais homogêneas. A seguir, o modelo numérico foi utilizado em condições mais realistas que foram comparadas aos dados experimentais. As simulações para a estrutura de salinidade, no modo barotrópico na maré de sizígia, apresentaram os melhores resultados, em comparação com os resultados experimentais, confirmado pelo índice de validação Skill igual 0,96; no modo baroclínico as simulações também foram de boa qualidade e o Skill foi muito próximo ao anterior (0,94). As simulações teóricas do campo de velocidade também foram de boa qualidade, comparativamente aos dados experimentais; os índices de validação médios foram muito próximos para os modos barotrópico e baroclínico (0,80 e 0,79). Esses valores do índice de validação confirmam que a dinâmica e os processos de mistura de natureza advectiva e difusiva foram bem representados matematicamete. Durante a maré de quadratura os resultados teóricos dos modos barotrópico e baroclínico não foram de boa qualidade (índice skill próximo a 0,60), devido às dificuldades de imposição de condições de contorno adequadas para a alta descarga fluvial que ocorreu durante os experimentos. Além das simulações por intervalos de tempo de 25 h, que foram utilizadas para validação com os dados experimentais, também foram feitas simulações inéditas horárias das características termohalinas, da circulação e do transporte advectivo de sal em séries temporais de 16 e 90 dias nos modos baroclínico e barotrópico, respectivamente. Aos resultados simulados das estruturas de salinidade e de velocidade, no modo baroclínico e maré de sizígia, foram aplicadas as metodologias rotineiramente utilizadas no processamento e análise de dados experimentais, com a finalidade de interpretar o comportamento dinâmico e os processos de mistura e transporte. No modo baroclínico, durante ambas as marés de sizígia e quadratura, a região inferior do estuário foi classificada como parcialmente misturado (tipo 2a), com valores baixos para os parâmetros de estratificação O(10-2)<pe< O(10-3) e com o parâmetro de circulação variando consideravelmente entre valores altos (pc&#61627;50) e baixos (pc&#61627;2). A análise da variabilidade dos coeficientes cinemáticos de viscosidade e difusividade no canal estuarino do rio Curimataú indicou que esses coeficientes variaram no seguinte intervalo: 10-3 m2 s-1 a 1,2x10-2 m2 s-1. A energia cinética turbulenta e as taxas de energia dissipada por unidade de massa, nas proximidades da boca do estuário, apresentou os maiores valores com ordens de grandeza de 6,5x10-3 m2 s-2 e 2,4 m2 s-3, respectivamente. / The distribution and variability of the termohaline properties and the three-dimensional circulation of the Curimataú river estuary had been studied with the application of the numerical model of simulations Delft3D-Flow, validated with experimental data measured during two consecutive cycles of neap and spring tide. Two numerical grids were applied with the intention of observing the differences between the barotropic and baroclinic simulations. The initial conditions such as: salinity, velocity, density and the horizontal and vertical kinematic coefficients of viscosity and difusivity had been undertaken through the results under homogeneous initial conditions. After that, the numerical model had been used in more realistic conditions which were compared with the experimental data. The simulations of the structure of salinity, in the barotropic model during the spring tide, showed better results when compared with the experimental data, validated by the Skill equal to 0.96; in the baroclinic model the simulations also had presented a good quality and the Skill was very close to those one (0.94). The theoretical simulations of the field of velocity were also of a good quality, comparatively the experimental to the experimental data; the mean Skill had been very close the barotropic and baroclinic models (0.80 e 0.79). Those values of the Skill confirm that the dynamic and the mixing process of advective and diffusive nature had been well presented mathematically. During the neap tide the theoretical results of the barotropic and baroclinic models had not been of a good quality (Skill 0.60), due to the difficulties of imposition of suitable boundary conditions to the high river discharge during the experiments. Besides the simulations with time intervals of 25 h, which were used to the validation with the experimental data, also had been realized hourly simulations of the termohaline features, of the circulation and the advective salt transport into temporal series of 16 and 90 days in the barotropic and baroclinic models respectively. To the simulated results of the salinity and velocity structures, in the baroclinic model and under spring conditions, had been applied the aim methodology used in process and analyzes of experimental data, with the finality of interpretation of the dynamic behavior and the mixing process and the transport. In the barolinic model, during both tides, neap and spring, in the lower reaches of the estuary was classified as partially mixed (tipe 2a), with low values to the stratification parameters O(10-2)<pe< O(10-3) and with the circulation parameter varying considerably between high values (pc&#61627;50) and low values (pc&#61627;2). The analyses of the variability of the Kinematic and diffusivity coefficients in the Curimataú river channel indicated that those coefficients had been in the interval of: 10-3 m2.s-1 a 1.2x10-2 m2.s-1. The kinetic turbulent energy and the rate of energy dissipation had indicated that in the vicinity mediations of the estuary mouth are concentrated the highest values: 6,5x10-3 m2 s-2 and 2,4 m2 s-3, respectively.

A distribuição e a variabilidade de propriedades termohalinas e a circulação tridimensional do estuário do rio Curimataú foram estudadas com a aplicação do modelo numérico de simulações Delft3D-Flow, validado com dados experimentais medidos durante dois ciclos consecutivos de maré de quadratura e de sizígia. Duas grades numéricas foram aplicadas com o intuito de observar as diferenças entre as simulações nos modos barotrópico e baroclínico. As condições iniciais de simulações tais como: salinidade, velocidade, densidade e coeficientes cinemáticos de viscosidade, difusividade horizontal e vertical foram obtidas mediante resultados de simulações sob condições iniciais homogêneas. A seguir, o modelo numérico foi utilizado em condições mais realistas que foram comparadas aos dados experimentais. As simulações para a estrutura de salinidade, no modo barotrópico na maré de sizígia, apresentaram os melhores resultados, em comparação com os resultados experimentais, confirmado pelo índice de validação Skill igual 0,96; no modo baroclínico as simulações também foram de boa qualidade e o Skill foi muito próximo ao anterior (0,94). As simulações teóricas do campo de velocidade também foram de boa qualidade, comparativamente aos dados experimentais; os índices de validação médios foram muito próximos para os modos barotrópico e baroclínico (0,80 e 0,79). Esses valores do índice de validação confirmam que a dinâmica e os processos de mistura de natureza advectiva e difusiva foram bem representados matematicamete. Durante a maré de quadratura os resultados teóricos dos modos barotrópico e baroclínico não foram de boa qualidade (índice skill próximo a 0,60), devido às dificuldades de imposição de condições de contorno adequadas para a alta descarga fluvial que ocorreu durante os experimentos. Além das simulações por intervalos de tempo de 25 h, que foram utilizadas para validação com os dados experimentais, também foram feitas simulações inéditas horárias das características termohalinas, da circulação e do transporte advectivo de sal em séries temporais de 16 e 90 dias nos modos baroclínico e barotrópico, respectivamente. Aos resultados simulados das estruturas de salinidade e de velocidade, no modo baroclínico e maré de sizígia, foram aplicadas as metodologias rotineiramente utilizadas no processamento e análise de dados experimentais, com a finalidade de interpretar o comportamento dinâmico e os processos de mistura e transporte. No modo baroclínico, durante ambas as marés de sizígia e quadratura, a região inferior do estuário foi classificada como parcialmente misturado (tipo 2a), com valores baixos para os parâmetros de estratificação O(10-2)<pe< O(10-3) e com o parâmetro de circulação variando consideravelmente entre valores altos (pc&#61627;50) e baixos (pc&#61627;2). A análise da variabilidade dos coeficientes cinemáticos de viscosidade e difusividade no canal estuarino do rio Curimataú indicou que esses coeficientes variaram no seguinte intervalo: 10-3 m2 s-1 a 1,2x10-2 m2 s-1. A energia cinética turbulenta e as taxas de energia dissipada por unidade de massa, nas proximidades da boca do estuário, apresentou os maiores valores com ordens de grandeza de 6,5x10-3 m2 s-2 e 2,4 m2 s-3, respectivamente. / The distribution and variability of the termohaline properties and the three-dimensional circulation of the Curimataú river estuary had been studied with the application of the numerical model of simulations Delft3D-Flow, validated with experimental data measured during two consecutive cycles of neap and spring tide. Two numerical grids were applied with the intention of observing the differences between the barotropic and baroclinic simulations. The initial conditions such as: salinity, velocity, density and the horizontal and vertical kinematic coefficients of viscosity and difusivity had been undertaken through the results under homogeneous initial conditions. After that, the numerical model had been used in more realistic conditions which were compared with the experimental data. The simulations of the structure of salinity, in the barotropic model during the spring tide, showed better results when compared with the experimental data, validated by the Skill equal to 0.96; in the baroclinic model the simulations also had presented a good quality and the Skill was very close to those one (0.94). The theoretical simulations of the field of velocity were also of a good quality, comparatively the experimental to the experimental data; the mean Skill had been very close the barotropic and baroclinic models (0.80 e 0.79). Those values of the Skill confirm that the dynamic and the mixing process of advective and diffusive nature had been well presented mathematically. During the neap tide the theoretical results of the barotropic and baroclinic models had not been of a good quality (Skill 0.60), due to the difficulties of imposition of suitable boundary conditions to the high river discharge during the experiments. Besides the simulations with time intervals of 25 h, which were used to the validation with the experimental data, also had been realized hourly simulations of the termohaline features, of the circulation and the advective salt transport into temporal series of 16 and 90 days in the barotropic and baroclinic models respectively. To the simulated results of the salinity and velocity structures, in the baroclinic model and under spring conditions, had been applied the aim methodology used in process and analyzes of experimental data, with the finality of interpretation of the dynamic behavior and the mixing process and the transport. In the barolinic model, during both tides, neap and spring, in the lower reaches of the estuary was classified as partially mixed (tipe 2a), with low values to the stratification parameters O(10-2)<pe< O(10-3) and with the circulation parameter varying considerably between high values (pc&#61627;50) and low values (pc&#61627;2). The analyses of the variability of the Kinematic and diffusivity coefficients in the Curimataú river channel indicated that those coefficients had been in the interval of: 10-3 m2.s-1 a 1.2x10-2 m2.s-1. The kinetic turbulent energy and the rate of energy dissipation had indicated that in the vicinity mediations of the estuary mouth are concentrated the highest values: 6,5x10-3 m2 s-2 and 2,4 m2 s-3, respectively.

WIEGAND, Mario Cesar. Eutrofização de açudes no semiárido: vulnerabilidade e biomanipulação. 2015. 144 f : Tese (doutorado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências Agrárias, Departamento de Engenharia Agrícola, Programa de Pós-Graduaçao em Engenharia Agrícola, Fortaleza-CE, 2015. / Submitted by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-08-08T12:50:54Z No. of bitstreams: 1 2015_tese_mcwiegand.pdf: 6034718 bytes, checksum: 6cf2d5454be8ed60f64e12de8f40159c (MD5) / Approved for entry into archive by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-08-08T12:51:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_tese_mcwiegand.pdf: 6034718 bytes, checksum: 6cf2d5454be8ed60f64e12de8f40159c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-08T12:51:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_tese_mcwiegand.pdf: 6034718 bytes, checksum: 6cf2d5454be8ed60f64e12de8f40159c (MD5) Previous issue date: 2015 / With the increasing water demand and the concern that the supply can not meet that consumption, it is increasingly necessary conserving the available water, in quantity and (especially) quality. This conservation is especially important in semi-arid regions such as the Brazilian Northeast (NEB), where water is scarce. The main causes of pollution (water waste) in smal reservoirs (in the semiarid) are: the animal presence on the reservoir margins, where they defecate and urinate; domestic wastewater (e.g. laundry water, water used in the household); removal of riparian vegetation, which protects reservoirs against silting and organic matter input; presence of outdoor trash; and use of agricultural inputs that contribute to the process of eutrophication. In turn, the main feature of eutrophication process is excess nutrients in water bodies, with considerable growth fluctuations and eventual death of algae and weeds. With the continuity of the process, there is the accumulation of dead matter in the deepest region of these environments, causing the increase in bacterial metabolism that causes the death of fish and other organisms by oxygen lack or reduction, plus the toxin production by blue-green algae, which are harmful to human health and to the biota at large. Therefore, studies that estimating the nutrient input become urgent. With such studies, strategies for the restoration of eutrophic reservoirs can be implemented. Among such strategies there is biomanipulation. Biomanipulation is a biological strategy based in the use of aquatic organisms (e.g. fish), to balance the aquatic ecosystem. Hypothesis: "Is it possible to treat an eutrophic reservoir using biomanipulation?” If so, what are the particularities of biomanipulating a reservoir the semiarid region, especially considering its rich ictiological diversity, with predominantly omnivorous fish population and where fish reproduction occurs throughout the year? Therefore, in order to answer these questions, this thesis was divided in two parts, the first comparing the state of eutrophication and its probable causes in two tropical reservoirs, one in wet climate (La Juventud, Cuba) and the other in semiarid climate (Marengo, Brazil). After estimating the trophic state of the two reservoirs in rainy and dry seasons, we evaluated the influence of hydrology and of land use on reservoir trophic level. It was found that the semi-arid tropical reservoir was eutrophic, while the reservoir on humid climate was mesotrophic. Considering that there is similar land use in the two basins and that, in the rainy season, the nutrient input in the wet basin is considerably higher than the nutrient input in the semiarid basin, the higher trophic state of the semi-arid basin is surprising. The variable that best explains this phenomenon is the water residence time, which directly influences the phosphorus residence time in the reservoir. The high water residence time in the semiarid basin reservoir (three times that of the reservoir in humid climate) is due as much to the low runoff coefficient (93 versus 595 mm per year in the reservoir in humid climate) as to the excessive water evaporation in the semiarid reservoir (1.2 times that of the reservoir in humid climate). These results indicate that semiarid reservoirs are more vulnerable to eutrophication than reservoirs in humid climate in summer periods and, therefore, the management of their basins should be more restrictive to nutrient production; as to the second part, it reflects the particularities of the biomanipulation issue. Thus, in experimental 2000L mesocosms, six treatments were outlined to evaluate the effects of two omnivorous species (Nile tilapia – Oreochromis niloticus and piaba – Astyanax bimaculatus) on eutrophic waters. It was also taken into account the sediment influence as a nutrient source for the eutrophication process. The treatments were: 1. Oreochromis niloticus without sediment; 2. Oreochromis niloticus with sediment; 3. Oreochromis niloticus plus Astyanax bimaculatus without sediment; 4. Oreochromis niloticus plus Astyanax bimaculatus with sediment; 5. Astyanax bimaculatus without sediment and; 6. Astyanax bimaculatus with sediment. Each test was conducted for 45 days. Water samples were taken every 15 days. Tests were performed for total phosphorus, orthophosphate, chlorophyll a and total nitrogen (TN being tested only at the beginning and at the end of each treatment). Testing for dissolved oxygen concentration, temperature, pH and Secchi transparency was done in situ. The sediment was tested for pH, ion content, nutrients (such as Ca2+, Mg2+, Al3+, iron and assimilable phosphorous) and particle size. In order to estimate the treatment water trophic level, the trophic state index (TSI) of Toledo Jr. et al. (1983) was applied. Differences between the TSI values were calculated acording to Carlson (1991). Also, the fish were tested for total phosphorus content. The results suggested that systems containing tilapia showed low efficiency in the recovery of eutrophic waters. The average TSI obtained in these tests showed that the water remained eutrophic. Treatments with piabas showed better efficiency in controlling eutrophication. The average TSI obtained in these tests showed that the water went from eutrophic to mesotrophic. However, the results found by TSI differences do not confirm if the piabas (Astyanax bimaculatus) were alone responsible for this. The same results could be also influenced by light and temperature. As to the total phosphorus content of specimens coming from treatments, tilapia showed higher bioaccumulation than that shown by piabas. However, the results were antagonic to those obtained from specimens taken directly from nature. In short, two omnivorous species were tested for their biomanipulation potential; the Oreochromis nilotucus, which, due to its behavior, proved to be an agent of water quality disruption and the Astyanax bimaculatus, which was shown as being potentially viable for future biomanipulation research. / Com o crescente aumento da demanda de água e a preocupação de que a oferta estabelecida não consiga suprir esse consumo, torna-se necessária a conservação da quantidade e, principalmente, da qualidade da água disponível, especialmente em regiões semiáridas como o Nordeste brasileiro (NEB), onde esse recurso é escasso. As principais causas da poluição da pequena açudagem no semiárido são: a presença de animais nas margens dos açudes, onde defecam e urinam; os efluentes domésticos (e.g. lavagem de roupas, águas utilizadas nas atividades domésticas); o desmatamento da mata ciliar, que protegeria os açudes contra o assoreamento e a entrada de matéria orgânica; a presença de lixo ao ar livre; e o uso de insumos agrícolas que contribuem para o processo de eutrofização. Por sua vez, a principal característica do processo de eutrofização é o excesso de nutrientes nos corpos d’água, apresentando grandes oscilações de crescimento e mortandade de algas e macrófitas. Através da continuidade do processo, há o acúmulo de matéria morta na região mais profunda desses ambientes, causando o aumento do metabolismo de bactérias que ocasiona a mortandade de peixes e outros organismos pela falta ou diminuição de oxigênio, acrescentando-se, ainda, o fato da produção de toxinas, por algas cianofíceas, ser prejudicial à biota e à saúde humana. Diante disso, estudos que estimem o aporte de nutrientes tornam-se impostergáveis para que, a partir daí, medidas que auxiliem na recuperação de reservatórios eutrofizados possam ser tomadas. Entre tais medidas há a biomanipulação. Esta é uma ferramenta biológica e o seu preceito basilar consiste na utilização de organismos aquáticos (e.g. peixes), no sentido de melhorar a qualidade do ecossistema aquático. Pergunta de Partida: É possível tratar um açude eutrofizado usando biomanipulação No caso afirmativo, quais as particularidades para um açude no semiárido, principalmente no que tange a sua ictiofauna a qual apresenta maior riqueza de espécies, estoques com dominância de peixes onívoros e onde a reprodução dos peixes ocorre durante todo o ano? Assim sendo, com o escopo de responder as aludidas questões a presente tese foi dividida em duas partes: a primeira compara o estado de eutrofização e suas prováveis causas em dois reservatórios tropicais, um em clima úmido (La Juventud, Cuba) e o outro em clima semiárido (Marengo, Brasil). Após estimar o estado trófico dos dois reservatórios nas estações chuvosa e seca, avaliou-se a influência hidrológica e de uso do solo sobre o grau de trofia dos lagos. Concluiu-se que o lago tropical semiárido encontrava-se eutrófico, enquanto que o lago úmido encontrava-se mesotrófico. Considerando-se que há similitude entre os usos do solo nas duas bacias e que, na estação chuvosa, o aporte de nutrientes na bacia úmida é consideravelmente superior ao da bacia semiárida, o maior estado trófico da bacia seca sur-preende. A variável que melhor explica esse fenômeno é o tempo de residência da água, que influencia diretamente o tempo de residência do fósforo no lago. O elevado tempo de residência da água na bacia semiárida (três vezes superior ao do lago úmido) deve-se tanto ao reduzido coeficiente de escoamento superficial (93 versus 595 mm anuais na bacia úmida) quanto à excessiva evaporação da água armazenada no reservatório seco (1,2 vezes superior à do reservatório úmido). Esses resultados indicam que lagos semiáridos são mais vulneráveis à eutrofização que lagos úmidos nos períodos de estio e que, portanto, o manejo de suas bacias deve ser mais restritivo à produção de nutrientes; consoante a segunda parte, essa retrata em particular a questão da biomanipulação. Nesse sentido, em mesocosmos experimentais de 2.000 L, foram delineados seis tratamentos para avaliar o efeito de duas espécies onívoras (tilápia do Nilo – Oreochromis niloticus e piaba – Astyanax bimaculatus) sobre águas eutróficas. Observou-se, ainda, a influência do sedimento como fonte de nutriente para o processo de eutrofização. Os tratamentos avaliados foram: 1. Oreochromis niloticus sem sedimento; 2. Oreochromis niloticus com sedimento; 3. Oreochromis niloticus + Astyanax bimaculatus sem sedimento; 4. Oreochromis niloticus + Astyanax bimaculatus com sedimento; 5. Astyanax bimaculatus sem sedimento e; 6. Astyanax bimaculatus com sedimento. Cada ensaio foi conduzidos por 45 dias. Coletas d’água foram realizadas a cada 15 dias. Foram feitas análises de fósforo total, ortofosfato, clorofila a e nitrogênio total, sendo este analisado somente no início e final de cada tratamento. As concentrações de oxigênio dissolvido, temperatura, pH e transparência de Secchi foram feitas in situ. No sedimento realizou-se análises de pH, concentração de íons e nutrientes tais como Ca2+, Mg2+, Al3+, ferro, fósforo assimilável e análise granulométrica. Para se estimar o grau de trofia da água dos tratamentos foi aplicado o índice de estado trófico (IET) de Toledo Jr. et al. (1983). Diferenças entre os IETs foram calculadas conforme Carlson (1991). Fez-se, ainda, a análise do teor de fósforo total nos peixes. Os resultados sugeriram que os sistemas que continham tilápias do Nilo apresentaram baixa eficiência na recuperação de águas eutrofizadas. O IET médio obtido nesses ensaios mostrou que a água manteve-se sempre eutrófica. Os tratamentos com piabas mostraram uma melhor eficiência no controle da eutrofização. O IET médio obtido nesses ensaios revelou que a água passou de eutrófica para mesotrófica, ao final dos mesmos. Contudo, os resultados encontrados pelas diferenças dos IETs não confirmam que as piabas foram sozinhas as principais responsáveis por esse fato. O mesmo pode ter sido influenciado, também, pela luz e pela temperatura. Quanto ao teor de fósforo total, para os espécimes advindos dos tratamentos, a tilápia apresentou bioacumulação superior ao encontrado nas piabas. Todavia, os resultados foram antagônicos para os espécimes oriundos diretamente da natureza. Em suma, foram avaliados aspectos da biomanipulação de duas espécies onívoras; o Oreochromis nilotucus que, em função de seu comportamento, revelou-se um agente perturbador da qualidade da água e o Astyanax bimaculatus, a qual se apresentou potencialmente viável para futuras pesquisas de biomanipulação.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-08-13T11:23:42Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Luciano de Oliveira - 2018.pdf: 5027134 bytes, checksum: a0469fdd822b10eda9e451f4b9c889b2 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-08-13T11:51:19Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Luciano de Oliveira - 2018.pdf: 5027134 bytes, checksum: a0469fdd822b10eda9e451f4b9c889b2 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-13T11:51:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Luciano de Oliveira - 2018.pdf: 5027134 bytes, checksum: a0469fdd822b10eda9e451f4b9c889b2 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-07-13 / The chlorination process is the most used to promote disinfection of water intended for human consumption. During the course of chlorinated water in the supply systems, the concentration of free residual chlorine (FRC), whose reaction rate depends on the characteristics of the natural water, occurs. In this work, we studied the decay of the FRC concentration related to the reactions in the liquid mass in two types of water, of subterranean and superficial origin, with different concentrations of organic matter, with the perspective of the influence of the water travel time, dependent on consumption scenarios in real distribution networks, whose supply modules are characterized by low population density and that operate under the initial demand conditions predicted in the projects. The effect of temperature and total organic carbon on the values of mass decay kinetic constants (k b ), used in mathematical models that simulate water quality, was considered. The results showed that the variation of the kb values is directly proportional to the water temperature and the TOC. For initial concentrations close to 1.00 mg.L -1 , the values of the kinetic constants for waters from surface water sources maintained in the temperature ranges of 20 to 21 °C and 30 to 31 °C were respectively 0.0888 day -1 and 0.1200 day -1 for samples collected at the ETA filter output of the DAIAsystem and TOC value of 0.4798 mg.L -1 and equal to and 0.1680 day -1 and 0.3024 day -1 for the samples collected at the filter outputs of the Piancó and TOC system ETA of 0.8750 mg.L - . In samples of groundwater with TOC of 0.1740 mg.L -1 , maintained at the same temperature 1 ranges, the kinetic coefficients were 0.0264 day -1 and 0.0480 day -1 , respectively. Experiments for temperature between 30 and 31 °C and near test duration showed a significant difference in chlorine decay behavior in filtered water samples collected at conventional treatment plants, which showed a residual chlorine loss percentage of 64.81% in relation to the initial concentration of 1.08 mg.L -1 of disinfectant (ETA DAIA) and 33.65% in relation to the initial concentration of 1.05 mg.L -1 of disinfectant (ETA Piancó). Raw water samples from the underground spring lost 14.33% of the initial concentration of 1.04 mg.L -1 . The travel times for the most critical nodes and the minimum disinfectant concentrations at the entrance of the supply modules to comply with the legislation were 40 hours and 0.27-0.28 mg.L -1 for the distribution networks of the condominium Valley of the Birds and 144 hours and 0.30-0.36 mg.L -1 for the condominium Terras Alphaville. / O processo de cloração é o mais utilizado para promover a desinfecção das águas destinadas ao consumo humano. Durante o percurso da água clorada nos sistemas de abastecimento ocorre o decaimento da concentração do cloro residual livre (CRL), cuja taxa de reação depende das características da água natural. Neste trabalho estudou-se o decaimento da concentração do CRL relacionado às reações na massa líquida em dois tipos de águas, de origem subterrânea e superficial, com diferentes concentrações de matéria orgânica, com aperspectiva da influência do tempo de percurso da água, dependente de cenários de consumo em redes de distribuição reais, cujos módulos de abastecimento são caracterizados pelo baixo adensamento populacional e que operam nas condições iniciais de demanda previstas nos projetos. Considerou-se o efeito da temperatura e do carbono orgânico total sobre os valores das constantes cinéticas de decaimento em massa (k b ), utilizadas nos modelos matemáticos que simulam a qualidade da água. Os resultados mostraram que a variação dos valores de k b é diretamente proporcional à temperatura da água e ao COT. Para concentrações iniciais próximas a 1,00 mg.L -1 os valores das constantes cinéticas, para águas provenientes de mananciais superficiais mantidas nas faixas de temperatura de foram, respectivamente, iguais a 0,0888 20 a 21 °C e 30 a 31 °C, dia -1 e 0,1200 dia -1 para amostras coletas na saída do filtro da ETA do sistema DAIA e valor de COT de 0,4798 mg.L -1 e iguais a e 0,1680 dia -1 e 0,3024 dia -1 para as amostras coletas na saídas do filtro da ETA do sistema Piancó e COT de 0,8750 mg.L -1 . Em amostras de água subterrânea com COT de 0,1740 mg.L -1 , mantidas nas mesmas faixas de temperatura, os coeficientes cinéticos foram iguais a 0,0264 dia -1 e 0,0480 dia -1 , respectivamente. Os experimentos para temperatura entre 30 e 31 °C e tempos próximos de duração dos testes demonstraram diferença significativa no comportamento do decaimento do cloro em amostras de água filtrada coletadas nas estações de tratamento convencional que apresentaram porcentagem de perda de cloro residual de 64,81 % em relação à concentração inicial de 1,08 mg.L -1 de desinfetante (ETA DAIA) e 33,65 % em relação à concentração inicial de 1,05 mg.L -1 de desinfetante (ETA Piancó). Amostras de água bruta do manancial subterrâneo perderam 14,33 % da concentração inicial de 1,04 mg.L -1 . Os tempos de percurso para os nós mais críticos e as concentrações mínimas de desinfetante na entrada dos módulo de abastecimento para atendimento à legislação foram iguais a 40 horas e 0,27-0,28 mg.L -1 para as redes de distribuição do condomínio Vale dos Pássaros e 144 horas e 0,30-0,36 mg.L -1 para o condomínio Terras Alphaville.