Diploma thesis deals with usage of the diffusive gradients in thin films technique (DGT) for the determination of labile metal species in the surface water and sediments of Brno water reservoir. Sediment and water samples were collected on the selected sides of Brno water reservoir on September and October 2008. The DGT technique was used for determination of depth profiles of Fe, Mn, Pb, Cd, Zn, Cu, Ni and Al. The DGT probes with three different thicknesses of diffusive layer were applied into the sediment samples. The obtained results gave the information about release of metals from solid phase into the pore water of sediment. The concentrations of Fe, Mn, Pb and Cd in sediments were determined by atomic absorption spectrometry after microwave decomposition. The DGT technique was used also for determination of Fe, Mn, Pb and Cd in surface water from Brno water reservoir.

<p>Predmet istraživanja ove disertacije je mogućnost kori&scaron;ćenja nano nula<br />valentnog gvožđa stabilizovanog sa bentonitom, kaolinitom i karboksimetil<br />celulozom za imobilizaciju te&scaron;kih metala, kao i pona&scaron;anje i sudbina metala u<br />sedimentu. Istraživanja je usmero u dva pravca: prvi deo istraživanja ima za cilj,<br />pre svega da defini&scaron;e bolje razumevanje pona&scaron;anja metala u sedimentu i<br />određivanje njihove potencijalne mobilnost, biodostupnost i potencijalne<br />toksičnost na osnovu metoda sekvencijalne ekstrakcione procedure, kiselo<br />volatilnog sulfida i simultano ekstrahovanih metalau netretiranim i tretiranim<br />uzorcima sedimenta. Takođe, određena je efikasnosti kori&scaron;ćenja nanomaterijala<br />za imobilizaciju metala u sedimentu iz tretiranih sme&scaron;a kori&scaron;ćenjem tzv. testova<br />&bdquo;izluživanja&ldquo; kao i definisanje dominantnog mehanizma izluživanja koji<br />omogućava transport metala. Drugi deo istraživanja&nbsp; ima za cilj ispitivanje<br />mogućnosti primene nano nula valentnog gvožđa obloženog sa bentonitom,<br />kaolinitom i karboksimetilcelulozom za tretman zagađenog sedimenta na lokaciji<br />(in-situ), uz određivanje potencijalnog rizika po okolinu na osnovu rezultata<br />sekvencijlane ekstrakcione procedure i ekstrakcija&nbsp; u jednom koraku nakon<br />tretmana. Primenjeni su i modifikovani testovi izluživanja sa ciljem &scaron;to bolje<br />simulacije realnih uslova. Rezultati dobijeni simulacijom ovih uslova i daljom<br />karakterizacijom sme&scaron;a, kako sa nanomaterijalom tako i sme&scaron;a sa glinom,<br />omogućuju izradu modela pona&scaron;anja metala u smislu dugoročnog &quot;izluživanja&quot; iz<br />tretiranog (stabilizovanog) sedimenta kao i procenukoji materijali su efikasniji<br />za imobilizaciju toksičnih metala u sedimentu.</p> / <p>This thesis explores the possibility of using nano&nbsp; zero valent iron stabilized with<br />bentonite, kaolinite, and carboxymethyl cellulose for the immobilization of heavy<br />metals, as well as the behaviour and fate of metalsin sediments. Research is focused<br />in two directions: the first part of the study aimsto find a better understanding of the<br />behaviour of metals in sediments and to determine their potential mobility,<br />bioavailability and potential toxicity based on sequential extraction procedures and<br />acid volatile sulphides and simultaneously extracted metals methods, in untreated and<br />treated sediment samples. The efficacy of using nanomaterials for the immobilization<br />of metals in sediments is also determined, by applying &quot;leaching&quot; tests to the treated<br />mixtures and defining the dominant leaching mechanism that enables the transport of<br />metals. The second part of the study aims to examine the possibilities of applying<br />nano zero valent iron coated with bentonite, kaolinite and carboxymethyl cellulose for<br />the treatment of contaminated sediment in-situ, to&nbsp; determine the potential risk posed<br />to the environment after treatment, based on the results of sequential extraction<br />procedures and a single step extraction. Modified leaching tests were applied in order<br />to achieve better simulation of real conditions. The results of simulating these<br />conditions and further characterization of mixtureswith both nanomaterials and clay,<br />provide a long term &quot;leaching&quot; model for the behaviour of metals in the treated<br />(stabilized) sediments, as well as assessing which&nbsp; materials are most effective for the<br />immobilization of toxic metals in sediments.</p>

[pt] A Baía de Sepetiba localiza-se a 60 km da região metropolitana do Rio de Janeiro e proporciona, há séculos, a base econômica de divesas comunidades residentes ao longo de suas margens e ilhas. Seu pescado, além da subsistência, já foi amplamente usado para abastecimento de diversos mercados da região metropolitana. No entanto, nas últimas décadas a baía sofre com um intenso desenvolvimento industrial, com a instalação de várias grandes indústrias em seus arredores, como duas siderúrgicas, terminais navais para conteiners e, também, terminais de carga e descarga de minério de ferro e carvão, entre outros. Pode-se acrescentar a este cenário, um rápido adensamento demográfico, que se intensificou na década de 60 em consequência do estabelecimento de tais indústrias. A ausência de sistema de saneamento básico e infraestrutura para suprir a demanda populacional só tende a agravar as condições ambientais do sistema costeiro. Este trabalho teve como objetivo avaliar a qualidade do sedimento da Baía de Sepetiba, utilizando valores-guia de qualidade como parâmetros de comparação, verificar correlações entre os metais potencialmente tóxicos com outros parâmetros indicativos de qualidade, avaliar a variação nas taxas de sedimentação em diferentes pontos da baía e levantar um histórico de contaminação da região através de testemunhos datados com 210Pb. Foram amostrados, entre junho e setembro de 2016, 38 pontos de sedimento superficial ao longo de toda a área da baía e 9 testemunhos sedimentares de até 90 cm de profundidade. As variáveis analisadas foram: carbono orgânico total (COT), nitrogênio total, delta 13C, delta 15N, granulometria, metais tóxicos (Zn, Cd, Pb, Ni, Cu, Cr e Hg) e sulfetos ácidos voláteis / metais simultaneamente extraídos (AVS/SEM). A relação molar (∑[SEM] – [AVS])/COT, que é o critério adotado pela USEPA como valor-guia de qualidade do AVS, apontou que o sedimento de fundo não apresenta toxicidade provável à organismos bentônicos. As concentrações de sulfetos e matéria orgânica encontrados nos sedimentos, juntamente às frações silte e argila, mostraram-se como importantes fases imobilizadoras dos metais. A concentração dos metais foi determinada pela técnica da Espectrometria de Massa com Fonte de Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-MS). Aos resultados obtidos, aplicou-se a análise hierárquica de clusters (AHC), a fim de obter informações que descrevessem melhor a região estudada. Foi possível realizar a subdivisão da Baía de Sepetiba em 4 áreas e, também, observar hotspots, onde a concentração de um ou mais parâmetros se eleva substancialmente, destacando-se na área amostrada. Com relação aos valores-guia de qualidade de sedimento (ERL – Effects Range-Low e ERM – Effects Range-Median) estabelecidos pela Administração Oceânica e Atmosférica Nacional (NOAA), órgão americano, a grande maioria dos pontos de amostragem apresentaram concentrações de Zn acima do ERM, numa faixa onde a probabilidade da ocorrência de efeitos adversos à vida marinha é maior do que 70 porcento. Foram observadas, em alguns pontos, concentrações de Cd entre o ERL e o ERM, onde a probabilidade de efeitos adversos é próxima de 36 porcento. Todos os demais metais determinados neste estudo apresentaram valores abaixo do ERL, com pouca probabilidade de serem tóxicos à vida marinha. As taxas de sedimentação foram determinadas a partir do método da datação com 210Pb. Foram aplicados os modelos CF:CR (constant flux:constant rate) e CRS (constant rate of supply), e os resultados da datação foram validados com base na variação da concentração de Zn e Cd ao longo dos testemunhos. Com base nos resultados obtidos, foi possível sugerir uma nova malha amostral a ser empregada no programa de monitoramento ambiental desenvolvido pelo Instituto Estadual do Ambiente (INEA). Essa nova malha proposta possui 19 pontos de amostragem, reduzindo pela metade a original utilizada pelo órgão ambiental. / [en] Sepetiba Bay is located 60 km from the metropolitan area of Rio de Janeiro and has for centuries provided the economic base of living communities along its banks and islands. Its fish, besides subsistence, has already been widely used to supply several markets in the metropolitan region. However, in the last decades it suffers with an intense industrial development, with the installation of many large industries in its surroundings, as two steel mills, naval terminals for containers and also terminals for loading and unloading iron ore and coal. It can be added to this scenario a rapid population density, which intensified in the 1960 s as a result of the establishment of such industries. The absence of a basic sanitation system and infrastructure to supply the population demand only tends to aggravate the environmental conditions of the coastal system. The objective of this study was to evaluate the quality of Sepetiba Bay s sediments using quality guideline as comparison parameters, to verify correlations between potentially toxic metals with others parameters indicative of quality, to evaluate the variation in sedimentation rates at different points in the bay and raise a history of contamination of the region through the dated sediment core samples with 210Pb. Between June and September of 2016, 38 points of superficial sediments were sampled along the entire bay area and 9 sediment core samples up to 90 cm depth. The analyzed variables were: total organic carbon (TOC), total nitrogen, delta 13C, delta 15N, granulometry, toxic metals (Zn, Cd, Pb, Ni, Cu, Cr and Hg) and acid volatile sulfides / simultaneously extracted metals (AVS/SEM). The molar ratio (summation [SEM] – [AVS]) / TOC, which is the criterion adopted by USEPA as a quality guideline for AVS, indicated that the bottom sediment does not present a probable toxicity to benthic organisms. The sulfides and organic matter concentrations found in the sediments together with the silt and clay fractions showed to be important immobilizing phases of the metals. The concentration of the metals was determined by the Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) technique. To the results obtained, the hierarchical cluster analysis (AHC) was applied, in order to obtain information that better described the studied region. It was possible to subdivide the Sepetiba Bay into 4 areas and also to observe hotspots where the concentration of one or more parameters increases substantially, standing out in the sampled area. In respect to sediment quality guidelines (ERL – Effects Range-Low e ERM – Effects RangeMedian) established by the US National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), the vast majority of sampling points showed concentrations of Zinc above the ERM, in a range where the probability of the occurrence of adverse effects to marine life is greater than 70 percent. Cadmium concentrations between ERL and ERM were observed at some points, where the probability of adverse effects is close to 36 percent. All other metals determined in this study presented values below the ERL, with low probability of being toxic to marine life. Sedimentation rates were determined by the 210Pb dating method. The CF:CR (constant flux:constant rate) and CRS (constant rate of supply) models were applied and the dating results were validated based on the Zn and Cd concentration variation throughout the sediment core. Based on the results obtained it was possible to suggest a new sampling grid to be used in the environmental monitoring program developed by the Instituto Estadual do Ambiente (INEA). The proposed grid has 18 sampling points, reducing by half the original used by the environmental agency.

[pt] O cabelo humano pode ser utilizado para verificação do estado de saúde do indivíduo. Para tal, são quantificados os elementos essenciais e tóxicos por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) em uma amostra de cabelo e os resultados comparados com valores de referência. Com essas informações, o médico pode avaliar se há algum tipo de desequilíbrio mineral ou intoxicação. O cachorro pode ser um bom bioindicador de exposição ambiental já que ele compartilha do mesmo ambiente que o ser humano, bebe a mesma água e, em alguns casos, come o mesmo alimento. O pelo canino tem quase a mesma composição que o cabelo humano, variando somente sua taxa de crescimento. Neste trabalho, desenvolveu-se um método para determinação dos elementos essenciais e tóxicos em pelo canino por ICP-MS. Para tanto, foram otimizados os procedimentos de lavagem do pelo, a massa mínima de amostra para garantir a homogeneidade, e o procedimento de decomposição. Verificou-se que as melhores condições foram: lavagem com água, massa de amostra entre 100 e 300 mg, e decomposição com HNO3 e H2O2. Os resultados foram comparados com os obtidos por espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES), técnica já bem estabelecida. O método mostrou-se versátil devido a sua capacidade analítica multielementar, com sensibilidade e acurácia adequadas (os valores de recuperação em relação aos valores certificados ficaram entre 80 e 120 por cento) para a amostra de referência. O trabalho apontou a necessidade de novos estudos para estabelecer valores de referência do mineralograma para cães, assim como avaliar a diferença entre raças. / [en] Human hair can be used to check the individual s health status. For this purpose, the essential and toxic elements are quantified in the inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS) and compared to a reference table to identify any possible mineral imbalance or intoxication. The dog can be a good bioindicator of environmental exposure since it shares the same environment as the human being, drink the same water and in some cases eat the same food. Canine fur has almost the same composition as human hair, varying only its growth. In this work, a method was developed to determine the essential and toxic elements in canine by ICP-MS. For that, the hair washing procedures were optimized, the minimal sample mass to ensure homogeneity, and the decomposition procedure. It was found that the best conditions were: washing with water, sample mass between 150 and 300 mg, and decomposition with HNO3 and H2O2. The results were compared with those obtained by optical emission spectrometry with inductively coupled plasma (ICP OES), a well-established technique. The method proved to be versatile due to its multi-element analytical capacity, with adequate sensitivity and accuracy (the recovery values in relation to the certified values were between 80 and 120 per cent) for the reference sample. The work indicated the necessity for further studies to established reference values of the mineralogram for dogs, as well evaluated the difference between races.

This thesis deals with the monitoring of water quality and aquatic sediments analysis in the protected area Křivoklátsko. Monitoring was carried out at 16 locations and there were determined 14 physico-chemical parameters . Sediment samples were collected once for the whole period at 14 locations in which was determine the content of metals. In each sediment sample there was analyzed content of selected metals. The results of analysis, water and sediment samples were evaluated according to the Directives and regulations giving limits for water and sediment. Due to the Czech Republic is a member state of the European Union, the state was also evaluated according to Water Framework Directive. Theoretical part of thesis decribes characteristics of metals, their forms in water and soils. This section also contain some informations about water framework directive 2000/60/EC as a great step in a water policy. Moreover there is a short history about development water quality in the Czech Republic. Experimental section contains standards for determining water quality, but indicating in particular the processing of sediment samples from sampling to determine concentrations. The following chapter deals with the evaluation of the results given by legislation - for water to the CSN 75 7221 and Regulation...

Os rejeitos de mineração provenientes do beneficiamento do minério, quando dispostos de maneira inadequada, podem causar a contaminação do solo e das águas superficiais e subterrâneas. Dependendo do tipo de minério tratado, tais rejeitos podem conter elevadas concentrações de metais potencialmente tóxicos e passar a atuar como fontes persistentes de liberação de tais metais através dos ecossistemas. Assim sendo, a caracterização desses rejeitos é extremamente importante. Neste contexto, foram realizadas caracterizações geológicas e geotécnicas nos rejeitos de mineração provenientes da região do Vale do Ribeira (município de Adrianópolis-PR), visando avaliar o grau de mobilidade e toxicidade dos metais contidos na porção superficial deste depósito. Para tanto, foram realizadas caracterizações mineralógicas (DRX e MEV/EDS), granulométricas, determinação dos parâmetros físico-químicos (pH, Eh e CE), além de ensaios que verificaram a mobilidade, especiação química e toxicidade das amostras: ensaios de solubilização, lixiviação, ensaio de variação de pH, extração sequencial e ecotoxicidade aquática envolvendo o organismo teste Daphnia similis. Além dos rejeitos foram realizadas análises mineralógicas e determinação dos parâmetros físico-químicos em amostras de estéril. A partir destas caracterizações, foi possível verificar que a composição mineralógica predominantemente no rejeito e no estéril é o carbonato, reflexo da litologia local. Tal composição refletiu também nos elevados valores de pH, que variaram de 7,6 a 8,0. Esses rejeitos apresentaram granulometria fina (predominância de areia muito fina, fina e silte), além de altas concentrações de metais, principalmente Pb (concentração média de 5.236,67 mg.kg-1 ) e Zn (7.726,53 mg.kg-1 ). Dos metais analisados, o Pb excedeu o valor preconizado na norma ABNT NBR 10.004:2004, tanto nos extratos lixiviados como nos solubilizados, para todas as amostras analisadas, o que permitiu classificar tais resíduos como Classe I - Perigoso. No ensaio de variação de pH, de forma geral, o Zn apresentou maior liberação na condição inicial mais ácida (pH 3), com média de liberação de 11,54 mg.L-1 após sessenta minutos de ensaio; embora nas outras condições também tenha ocorrido liberação considerável. A partir da extração sequencial, foi possível verificar que todos os metais (com exceção do Cu) estavam associados à fase de óxidos/hidróxidos, porém as fases consideradas de maior mobilidade (trocável e carbonática) estavam presentes em concentrações significativas para todos os metais analisados. As cinco amostras analisadas mostraram-se heterogêneas sendo que a RP5 e a RP7, apresentaram maior mobilidade dos metais Pb e Zn, além de terem apresentado maior toxicidade nos ensaios de ecotoxicidade. Para o ensaio de ecotoxicidade aquática, tais amostras apresentaram imobilidade dos neonatos até mesmo nas diluições menos concentradas (diluições contendo somente 6,2 e 3,1% de extrato solubilizado). Assim, concluiu-se que o rejeito pode ser considerado perigoso do ponto de vista ambiental, já que as altas concentrações de metais potencialmente tóxicos presentes estão passíveis de liberação e migração no ecossistema, podendo interagir com a biota aquática e terrestre. / Tailings from the ore processing when improperly disposed, can cause contamination of soil, surface water and groundwater. Depending on the treated ore, the mining waste may contain high concentrations of toxic metals and start acting as persistent metals sources to surrounding ecosystems. Therefore, the characterization of this material is extremely important. In this context, geological and geotechnical characterization were performed on tailings from Ribeira Valley (Adrianópolis-PR), in order to evaluate the mobility and toxicity of metals present in the superficial portion of the deposit. For the current paper the following tests were performed: mineralogical characterization (XRD and SEM/EDS), particle size distribution, determination of physical and chemical properties (pH, Eh and EC), solubilization and leaching tests, pH variation, sequential extraction and aquatic ecotoxicity were carried out. Besides the tailings analyzes, mineralogical characterization and pH measurements were also performed in samples from Perau (waste rock). The results showed mineralogical compositions predominantly carbonate in both tailing and Perau samples, as a reflection of the local lithology. This composition also reflected in the higher pH values, which ranged from 7.6 to 8.0. The tailing had fine particle size (predominance of silt, very fine and fine sand), and high concentrations of metals, especially Pb (average concentration of 5236.67 mg.kg-1) and Zn (7726.53 mg.kg-1). The metal Pb was above of the recommended value in ABNT NBR 10.004:2004 in leaching tests, solubilization tests and for all samples. This fact allowed the classification of the waste as Class I-Dangerous. In testing of pH variation, the Zn showed higher release in initial acidic condition (pH 3), releasing average 11.54 mg.L-1 after sixty minutes of test; although in others pH conditions have also been considerable release. In sequential extraction, the results found that all metals (except Cu) were associated with phase oxides/hydroxides, but the phases considered more mobile (exchangeable and carbonate) were also present in significant concentrations for all metals. The five samples were considered heterogeneous and two of them (RP5 and RP7) had greater mobility of Pb and Zn, besides a higher toxicity in ecotoxicity tests. In aquatic ecotoxicity test, the samples showed immobility of neonates organisms even in less concentrated dilutions (dilutions containing only 6.2 and 3.1% solubilized extract). In conclusion, the waste may be considered problematic for environment, because the high concentrations of toxic metals present in tailing can be released from it and migrate to the ecosystems, causing exposure to terrestrial and aquatic organisms.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-08-24T11:49:53Z No. of bitstreams: 1 DANIELA LIMA MACHADO DA SILVA - DISSERTAÇÃO (PPGECA) 2018.pdf: 1711823 bytes, checksum: c48feb8c7f2a334be9eb3ff6467dc92c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-24T11:49:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DANIELA LIMA MACHADO DA SILVA - DISSERTAÇÃO (PPGECA) 2018.pdf: 1711823 bytes, checksum: c48feb8c7f2a334be9eb3ff6467dc92c (MD5) Previous issue date: 2018-03-19 / Nos aterros sanitários, a camada de base usada para a impermeabilização deve garantir que não haja migração de poluentes para o meio ambiente, sendo denominada de liner. A avaliação dos mecanismos que regem o transporte de contaminantes nos materiais geológicos pode ser realizada em laboratório por meio de ensaios de equilíbrio em lote, que consiste em uma forma rápida de estimar a adsorção de cátions metálicos pelos solos. O objetivo desse trabalho foi avaliar a adsorção de metais tóxicos em dois liners de solos compactados, com composições diferentes, utilizando os ensaios de equilíbrio em lote. Os solos estudados compreendem ao liner da base de uma célula experimental, que simula um aterro sanitário, e um liner da base de um aterro em escala real, localizado no município de Campina Grande-PB. O liner usada na célula experimental é composta por solo natural compactado, enquanto que no aterro sanitário, foi realizada a adição de bentonita ao solo local, sendo essa mistura, posteriormente, compactada. As amostras de solos do liner da célula experimental foram coletadas em uma jazida localizada no município de Boa Vista-PB, a qual encontra-se situado a 50 km do município de Campina Grande-PB. O solo do liner usado no aterro sanitário, foi coletado na área do próprio aterro, que se localiza em Catolé de Boa Vista, distrito de Campina Grande-PB. As amostras dos respectivos liners foram coletadas, armazenadas no Laboratório de Geotecnia Ambiental, do Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal de Campina Grande, e preparadas para a caracterização geotécnica, físico-química e mineralógica. No ensaio de equilíbrio em lote foram utilizadas soluções com proporção solo-solução 1: 12,5 (4g de solo seco para 50 mL de solução). As isotermas experimentais obtidas foram ajustadas estatisticamente aos modelos físico-químicos de adsorção linear, de Langmuir e Freundlich. Os ajustes das curvas experimentais foram realizados pelo método interativo de Gauss-Newton. A ferramenta utilizada foi o software STATISTICA 8.0, utilizando modelos não-lineares e empregando o método dos mínimos quadrados, considerando como critério o maior coeficiente de determinação (R2). O modelo de Langmuir e de Freundlich se ajustaram melhor às isotermas do solo do liner da célula experimental, enquanto que a adsorção ocorrida no liner do aterro sanitário foi melhor ajustada ao modelo de Langmuir. Os diferentes solos estudados neste trabalho apresentaram propriedades adsortivas para todos os metais, o que o viabiliza para ser empregado em camadas de base de solo compactado para aterros sanitário, além de outras aplicações em geotecnia ambiental. Dentre os metais pesquisados, o chumbo se destacou por apresentar a maior adsorção em relação aos demais metais em ambos os solos. A caracterização geotécnica, físico-química e mineralógica, bem como o comportamento adsortivo dos solos, verificado por meio de ensaio de equilíbrio em lote, indica que os materiais estudados apresentam um relevante potencial para o uso em liners para aterros sanitários. / In sanitary landfills, the base layer used for waterproofing should ensure that there is no migration of pollutants into the environment and is called a liner. The evaluation of the mechanisms governing the transport of contaminants in the geological materials can be carried out in the laboratory by means of equilibrium tests in lot, which consists of a quick way of estimating the adsorption of metallic cations by the soils. The objective of this work was to evaluate the adsorption of toxic metals in two liners of compacted soils, with different compositions, using the equilibrium assays in lot. The studied soils comprise the base liner of an experimental cell, which simulates a sanitary landfill, and a liner from the base of a real-scale landfill, located in the municipality of Campina Grande-PB. The liner used in the experimental cell is composed of compacted natural soil, while in the sanitary landfill, the addition of bentonite was carried out to the local soil, and this mixture was later compacted. Soil samples from the liner of the experimental cell were collected in a field located in the municipality of Boa Vista-PB, which is located at 50 km from the city of Campina Grande-PB. The soil of the liner used in the sanitary landfill was collected in the landfill site, which is located in Catolé de Boa Vista, a district in Campina Grande-PB. The samples of the respective liners were collected, stored in the Laboratory of Environmental Geotechnics, from the Department of Civil Engineering in the Federal University of Campina Grande, and prepared for the geotechnical, physical-chemical and mineralogical characterization. In the equilibrium assay in lot, solutions with 1: 12,5 soil-solution ratio (4g of dry soil for 50 ml solution) were used. The experimental isotherms obtained were statistically adjusted to the physical-chemical models of linear adsorption, Langmuir and Freundlich. The adjustments of the experimental curves to the models were performed using the STATISTICA 8.0 software, applying the nonlinear regression of the least squares method, using the Gauss-Newton algorithm. Considering the R2 ≥ 0.7 criterion, the Langmuir and Freundlich model were better fitted to the liner soil isotherms of the experimental cell, while the adsorption occurred in the liner of the sanitary landfill was better fitted to the Langmuir model. The different soils studied in this work presented adsorptive properties for all metals, which makes it feasible to be used in compacted soil base layers for sanitary landfills, as well as other applications in environmental geotechnics. Among the metals studied, the Pb was distinguished by the higher adsorption in relation to the other metals in both soils. The geotechnical, physical-chemical and mineralogical characterization, as well as the adsorptive behavior of the soils, verified by means of a balance test in lot, indicates that the studied materials present a relevant potential for the use in liners for sanitary landfills.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-02-22Bitstream added on 2014-06-13T19:50:04Z : No. of bitstreams: 1 nogueira_tar_me_jabo.pdf: 729453 bytes, checksum: 4d1831f28f2a39565054dec118348f0e (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / As maiores limitações para o uso do lodo de esgoto em áreas agrícolas são os riscos de contaminação do solo com metais pesados e sua possível transferência para a cadeia alimentar. Objetivou-se com este estudo avaliar métodos de extração e frações de Zn, Cd e Pb no solo, o acúmulo destes elementos em plantas de milho cultivadas Latossolo Vermelho eutroférrico no nono ano de aplicação de lodo de esgoto e seus efeitos na produção de matéria seca e na produtividade das plantas. O experimento foi instalado em condições de campo na FCAV/UNESP, Campus de Jaboticabal-SP, em delineamento experimental em blocos casualizados com quatro tratamentos e cinco repetições. Os tratamentos foram: 0,0 (testemunha - fertilização mineral); 45,0; 90,0 e 127,5 t ha-1 de lodo de esgoto, base seca, acumuladas em nove aplicações anuais. As concentrações médias de Cd no solo não variaram em função das doses de lodo e das metodologias estudadas. De forma contrária, as concentrações médias de Zn e Pb no solo, obtidas pela digestão com HClO4 + HF, foram 62,3 e 31,8%, respectivamente, superiores àquelas encontradas pelo ataque com HNO3 + H2O2 + HCl. Porém, quando se avaliou apenas o efeito das doses de lodo, em ambos os métodos de extração, verificou-se diferença entre os tratamentos apenas em relação à concentração de Zn no solo. Os estudos de fracionamento da matéria orgânica e da extração seqüencial de Zn, Cd e Pb indicaram que a maior parte dos metais encontrava-se nas frações com ligações mais estáveis, fração humina (matéria orgânica) e residual (extração seqüencial). Exceto para o Cd, que não foi detectado, os acúmulos de Zn e Pb nas partes das plantas de milho aumentaram com as aplicações de lodo de esgoto. Os teores de metais pesados nos grãos, quando detectados, permaneceram dentro da faixa considerada aceitável para o consumo humano... / Major limitation for using sewage sludge in agriculture is the risk of contaminating the soil with heavy metals and their possible transference the man food chain. The objective of this study was to evaluate the soil content of Zn, Cd and Pb using two methods of extraction (HNO3 + H2O2 + HCl and HClO4 + HF), in parts of maize plants grown in a Typic Eutrorthox soil treated with sewage sludge for nine consecutive years, and the effects on dry matter and grain production. The experiment was carried out under field conditions in the Experimental Farm of UNESP in Jaboticabal, São Paulo, Brazil using a randomized blocks design with four treatments and five replications. The treatments were 0.0 (control – mineral fertilization), 45.0, 90.0 and 127.5 t ha-1 sewage sludge (dry basis) accumulated during nine years. The mean concentrations of Cd in soil were not affected by the rates of sewage sludge and methods. In contrary, the mean concentrations of Zn and Pb in soil extracted by HClO4 + HF were 62.3 and 31.8%, higher than those obtained by HNO3 + H2O2 + HCl respectively. However, when the effect of sewage sludge rates was evaluated, it was verified that only soil Zn concentration was affected by the treatments. The distribution of Zn, Cd and Pb in the soil fractions was strongly associated to the humin fraction (organic matter) and residual fraction (sequential extraction). Except for Cd, that was not detected, the accumulated contents of Zn and Pb in the parts of maize plants were generally affected by the successive applications of sewage sludge to the soil. Grain contents of heavy metals, if detected, were in the interval considered acceptable for human consumption. Sewage sludge and mineral fertilization applied to soil for a long time caused similar effects on dry matter and grain production.

Orientador: Wanderley José de Melo / Banca: Marcos Omir Marques / Banca: Cassio Hamilton Abreu Junior / Resumo: As maiores limitações para o uso do lodo de esgoto em áreas agrícolas são os riscos de contaminação do solo com metais pesados e sua possível transferência para a cadeia alimentar. Objetivou-se com este estudo avaliar métodos de extração e frações de Zn, Cd e Pb no solo, o acúmulo destes elementos em plantas de milho cultivadas Latossolo Vermelho eutroférrico no nono ano de aplicação de lodo de esgoto e seus efeitos na produção de matéria seca e na produtividade das plantas. O experimento foi instalado em condições de campo na FCAV/UNESP, Campus de Jaboticabal-SP, em delineamento experimental em blocos casualizados com quatro tratamentos e cinco repetições. Os tratamentos foram: 0,0 (testemunha - fertilização mineral); 45,0; 90,0 e 127,5 t ha-1 de lodo de esgoto, base seca, acumuladas em nove aplicações anuais. As concentrações médias de Cd no solo não variaram em função das doses de lodo e das metodologias estudadas. De forma contrária, as concentrações médias de Zn e Pb no solo, obtidas pela digestão com HClO4 + HF, foram 62,3 e 31,8%, respectivamente, superiores àquelas encontradas pelo ataque com HNO3 + H2O2 + HCl. Porém, quando se avaliou apenas o efeito das doses de lodo, em ambos os métodos de extração, verificou-se diferença entre os tratamentos apenas em relação à concentração de Zn no solo. Os estudos de fracionamento da matéria orgânica e da extração seqüencial de Zn, Cd e Pb indicaram que a maior parte dos metais encontrava-se nas frações com ligações mais estáveis, fração humina (matéria orgânica) e residual (extração seqüencial). Exceto para o Cd, que não foi detectado, os acúmulos de Zn e Pb nas partes das plantas de milho aumentaram com as aplicações de lodo de esgoto. Os teores de metais pesados nos grãos, quando detectados, permaneceram dentro da faixa considerada aceitável para o consumo humano ...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Major limitation for using sewage sludge in agriculture is the risk of contaminating the soil with heavy metals and their possible transference the man food chain. The objective of this study was to evaluate the soil content of Zn, Cd and Pb using two methods of extraction (HNO3 + H2O2 + HCl and HClO4 + HF), in parts of maize plants grown in a Typic Eutrorthox soil treated with sewage sludge for nine consecutive years, and the effects on dry matter and grain production. The experiment was carried out under field conditions in the Experimental Farm of UNESP in Jaboticabal, São Paulo, Brazil using a randomized blocks design with four treatments and five replications. The treatments were 0.0 (control - mineral fertilization), 45.0, 90.0 and 127.5 t ha-1 sewage sludge (dry basis) accumulated during nine years. The mean concentrations of Cd in soil were not affected by the rates of sewage sludge and methods. In contrary, the mean concentrations of Zn and Pb in soil extracted by HClO4 + HF were 62.3 and 31.8%, higher than those obtained by HNO3 + H2O2 + HCl respectively. However, when the effect of sewage sludge rates was evaluated, it was verified that only soil Zn concentration was affected by the treatments. The distribution of Zn, Cd and Pb in the soil fractions was strongly associated to the humin fraction (organic matter) and residual fraction (sequential extraction). Except for Cd, that was not detected, the accumulated contents of Zn and Pb in the parts of maize plants were generally affected by the successive applications of sewage sludge to the soil. Grain contents of heavy metals, if detected, were in the interval considered acceptable for human consumption. Sewage sludge and mineral fertilization applied to soil for a long time caused similar effects on dry matter and grain production. / Mestre

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Os resÃduos sÃlidos agroindustriais sÃo bastante estudados devido a sua abundÃncia e baixo custo para a recuperaÃÃo de efluentes industriais utilizando processos de adsorÃÃo. Neste trabalho utilizou-se o pà da casca de coco verde como adsorvente para remoÃÃo de metais pesados de efluentes aquosos produzidos por indÃstrias de eletrodeposiÃÃo localizadas em Juazeiro do Norte (CearÃ-Brasil). Sistemas de adsorÃÃo em batelada e coluna foram estudados. Na primeira etapa deste trabalho foram investigados o tratamento quÃmico, o efeito da granulometria, o efeito da concentraÃÃo do adsorvente e o efeito do pH. Os resultados mostraram que o tratamento aplicado no pà da casca de coco verde com NaOH 0,1mol.L-/3h foi mais eficiente. Este material foi usado para o estudo de adsorÃÃo dos metais com as seguintes caracterÃsticas: faixa de granulometria de 60-99 mesh, concentraÃÃo de 40g/L e pH 5,0. O estudo de cinÃtica indicou que o equilÃbrio de adsorÃÃo multielementar foi atingido em 5 minutos (pH 5,0) e segue cinÃtica de pseudo-segunda ordem. As capacidades mÃximas de adsorÃÃo observadas nos estudos de equilÃbrio para um sistema multielementar foram: 7,89; 1,72; 3,24; 13,26 e 5,09 mg/g para Pb+2; Ni+2; Cd+2; Zn+2 e Cu+2, respectivamente. Na segunda etapa da pesquisa foram realizados experimentos para otimizaÃÃo das condiÃÃes operacionais da coluna. Os resultados mostraram que uma velocidade de fluxo de 2mL/min e uma altura de 10cm do leito aumentaram o percentual de remoÃÃo para todos os metais tÃxicos estudados. As curvas de ruptura investigadas para um sistema multielementar indicaram que a ordem das capacidades de adsorÃÃo foi a seguinte: Cu+2 > Pb+2 > Cd+2 > Zn+2 > Ni+2. A aplicabilidade dos estudos de coluna numa amostra real oriunda de empresas de galvanoplastia contendo: Ni+2, Zn+2 e Cu+2 mostraram que a remoÃÃo dos Ãons tÃxicos aumenta quando o pH da soluÃÃo à 5,0. A dessorÃÃo dos Ãons metÃlicos, retidos na coluna, foi eficiente usando HNO3 1,0mol.L- como eluente. Os ensaios de reciclagem da coluna mostraram que o adsorvente pode ser utilizado apenas num ciclo. / The solid agroindustry residues are most studied, due its abundance and low cost for recovery of wastewater industry using process of adsorption. In this work was used the green coconut shell powder as adsorbent for the heavy metals removal from wastewater aqueous produced for electroplating industries localized in Juazeiro do Norte (Ceara-Brazil). Adsorption systems in batch and column were studied. In the first step of this work was investigated the chemical treatment, the particle size effect, adsorbent concentration and pH effect. The results showed that the treatment employed in the green coconut shell powder with NaOH 0.1mol.L-/3h was the most efficient. This material was used for the metals adsorption study with the following characteristic: particle size ranged 60-99 mesh, adsorbent concentration (40g/L) and pH 5.0. The kinetic study indicated that the adsorption equilibrium multielementary were achieved in 5 minutes (pH 5.0) and followed a pseudo-second order model. The maximum capacities of adsorption observed for the multielementary system were: 7.89; 1.72; 3.24; 13.26 and 5.09mg/g to Pb+2; Ni+2; Cd+2; Zn+2 and Cu+2, respectively. In the second step of the work were carried out experiments to otimization of the operational parameters of the column. The results showed that for a flow rate of 2mL/min and height bed of 10cm there is an increased on the metals removal. The breakthrough curves investigated to a system multi indicated that the order for column capacity was the follow: Cu+2 > Pb+2 >Cd+2 > Zn+2 > Ni+2. The parameters optimization of the column obtained with the synthetic effluents were applied in a real sample contained (Ni+2, Zn+2 and Cu+2) which showed that the toxic ions removal increased at pH 5.0. The desorption of the metals ions retained on the column was efficient using the HNO3 1,0mol.L- as eluent. The tests of recycling of the column showed that the adsorbent can be used only a cycle.