Thesis (M.S.)--Mississippi State University. Department of Plant and Soil Sciences. / Title from title screen. Includes bibliographical references.

[pt] Junto com o desenvolvimento industrial no Brasil vieram os problemas ambientais, como poluição do ar por gases poluentes, poluição de sistemas hídricos por acidentes ambientais, contaminação de solos provocada pela disposição inadequada de resíduos, entre outros. Em virtude disso as áreas contaminadas foram aumentando e, dessa forma, surgiu a necessidade de formulação de programas de preservação e gerenciamento ambiental, bem como estudos de controle e remediação de áreas contaminadas. Esse estudo tem como objetivo analisar o comportamento de um solo argiloso contaminado por cloreto de zinco quando submetido à técnica de encapsulamento. Essa técnica de remediação consiste na inserção de um agente encapsulante que reage com o solo contaminado, solidificando e estabilizando quimicamente o contaminante. Os agentes cimentantes utilizados nesta pesquisa foram a cal hidratada e o cimento Portland (CP V – ARI). Foram estudadas diversas misturas contendo solo argiloso, cloreto de zinco (nos teores de 5 e 10 por cento) e os agentes encapsulantes (cal e cimento, nos teores de 5 e 10 por cento), em diversos tempos de cura. Caracterização geotécnica, ensaios de compactação, de resistência à compressão simples e ensaio de lixiviação (adaptado à um permeâmetro) foram realizados, assim como as análises químicas das amostras e dos lixiviados coletados, para assegurar a eficiência da técnica de encapsulamento. Ensaios de Tomografia e a Microscopia Eletrônica de Varredura também foram realizados para analisar o comportamento e a estrutura das amostras. Os resultados desta pesquisa se mostraram satisfatórios, uma vez que houve uma significativa redução da concentração de contaminante nos lixiviados quando as amostras continham maior quantidade de agente cimentante, prevenindo a poluição do lençol freático. Além disso, também foi possível notar, a partir dos resultados de resistência à compressão simples, que o tempo de cura e as concentrações de contaminante e dos agentes cimentantes influenciam muito na resistência do solo contaminado. Portanto, essas escolhas são determinantes para a eficiência desse tipo de remediação. / [en] Along with the industrial development in Brazil, several environmental problems arose, such as greenhouse gas emissions, pollution of water systems, soil contamination caused by improper disposal of waste, among others. Because of that, contaminated areas soared and consequently the need for the development of remediation studies of contaminated areas emerged. This study aimed to analyze the behavior of a zinc chloride contaminated soil when subjected to the encapsulation technique. This procedure consists of inserting an encapsulating agent to react with the contaminated soil, solidifying and chemically stabilizing the contaminant. The cementing agents used in this research were hydrated lime and Portland cement (CP V – ARI). Different mixtures of clay soil, zinc chloride (in contents of 5 and 10 percent) and those agents (lime and cement, in contents of 5 and 10 percent) were studied in several curing times. Geotechnical characterization tests, compaction tests, unconfined compressive strength tests and leaching tests (adapted from a permeameter) were performed as well as the leachate and samples chemical analysis to ensure the efficiency of the encapsulation technique. Tomography and Scanning Electron Microscopy were also realized to analyse the the behavior and structure of the samples. Research results were satisfactory, since there was a significant reduction of leachate toxicity when the sample had higher contents of encapsulant, preventing the contaminant to pollute water resources. Moreover, it was also possible to realize, from the unconfined compressive strength test, that the curing time and the contaminant and encapsulant agents concentration influences in the contaminated soil strength. Therefore, those choices are crucial for the efficiency of this type of remediation.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this study was to compare the effects of mercuric chloride (HgCl2) on renal and hepatic parameters in adult non-lactating and lactating rats and their pups and to assess the potential preventive role of Zn, given as zinc chloride (ZnCl2), on the nephrotoxic and hepatotoxic effects caused by exposure to inorganic mercury. Nonlactating and lactating rats were pre-exposed to a daily dose of ZnCl2 (27 mg/kg/day; s.c.) or saline 0.9% during five consecutive days and to a daily dose of HgCl2 (5 mg/kg/day; s.c.) or saline 0.9% for the five subsequent days. The exposure of lactating rats to metals began on day 3 of lactation. Suckling pups were exposed to metals exclusively through maternal milk. Animals were observed daily throughout the study for signs of toxicity and mortality. Water and food consumption of lactating and nonlactating rats were monitored daily during the entire period of exposure to metals. Animals were euthanized 24 h after the last dose of HgCl2 and tissue samples were collected (blood, kidney and liver) to analyze the following parameters: daminolevulinic acid dehydratase (d-ALA-D) activity; biochemical parameters indicative of renal (plasma urea and creatinine levels) and hepatic (plasma AST, ALT and LDH activities) toxicity and the metal levels (Hg and Zn) in all tissues studied. In nonlactating rats, the survival rate; food consumption; body and kidney weights; blood and renal d-ALA-D activity; plasma urea and creatinine levels; plasma ALT and AST activities; renal histology; blood Zn levels and blood, kidney and liver Hg levels were significantly affected by HgCl2 exposure. Previous exposure to ZnCl2 prevented some of the effects of mercury, such as: decrease in survival rate, increase in plasma urea and creatinine levels, inhibition in blood (partially) and renal d-ALA-D activity, the increase in plasma AST (partially) activity and the decrement in blood Zn levels. In contrast, ZnCl2 was unable to prevent the effects of mercury on the decrease in food consumption and in body and kidney weights, inhibition of plasma ALT activity, renal histological alterations and on the increased Hg levels in tissues. In lactating rats, food consumption, body and kidney weights, blood and hepatic d-ALA-D activity, plasma ALT activity and Hg levels in blood and kidneys were significantly modified by HgCl2 exposure. Previous exposure to ZnCl2 was not able to prevent any physiological and biochemical changes induced by HgCl2 exposure. Moreover, the pre-exposure to ZnCl2 potentiated the effects of HgCl2 exposure on retention of Hg in renal and hepatic tissues and induced histological alterations in the liver (which were not observed when lactating rats were exposed to HgCl2 alone). In pups, body weight gain, absolute kidney and liver weights and retention of Hg in these tissues were significantly altered by indirect exposure to heavy metal through maternal milk. None of these changes were prevented by pre-exposure of their mothers to ZnCl2. Taken together, this study showed for the first time that lactating rats exposed to HgCl2 presented distinct biochemical responses comparing to non-lactating rats when renal and hepatic parameters were evaluated. Furthermore, these results showed that mercury is transferred to the pups through maternal milk and that mercury levels available to pups were not sufficient to induce any change in biochemical parameters evaluated. The preventive effect of ZnCl2 on renal toxicity induced by HgCl2 in non-lactating rats suggests effectively that it serves as a promising alternative for the preventive treatment of inorganic mercury poisoning cases; however, since pre-exposure to ZnCl2 potentiated the effects of HgCl2 on mercury levels in kidney and liver and induced histological changes in hepatic tissue of lactating rats, we suggest that ZnCl2 should be used with caution during lactation and that more studies are necessary to ensure the safety of its use in this period. / O objetivo deste estudo foi comparar os efeitos da exposição ao cloreto de mercúrio (HgCl2) sobre parâmetros renais e hepáticos em ratas adultas não-lactantes e ratas lactantes e seus filhotes, e avaliar o possível efeito preventivo do zinco (Zn), administrado na forma de cloreto de zinco (ZnCl2), sobre os efeitos nefro e hepatotóxicos causados pela exposição ao mercúrio inorgânico. As ratas lactantes e nãolactantes foram pré-expostas a uma dose diária de ZnCl2 (27 mg/kg/dia; s.c.) ou solução salina 0,9% durante cinco dias. Nos cinco dias subsequentes, as ratas foram expostas a uma dose diária de HgCl2 (5 mg/kg/dia; s.c.) ou salina 0,9%. A exposição das ratas lactantes aos metais iniciou-se no 3º dia de lactação. Os filhotes foram expostos aos metais exclusivamente via leite materno. Os animais foram observados diariamente quanto aos sinais de toxicidade e mortalidade. O consumo de água e de ração das ratas lactantes e não-lactantes foi monitorado diariamente durante o período de exposição aos metais. Os animais foram eutanaziados 24 horas após a administração da última dose de HgCl2. Amostras de sangue, rim e fígado foram retiradas para a análise dos seguintes parâmetros: atividade da enzima d-aminolevulinato desidratase (d-ALA-D); parâmetros bioquímicos indicativos de toxicidade renal (níveis plasmáticos de uréia e creatinina) e hepática (atividade das enzimas AST, ALT e LDH plasmáticas) e os níveis de metais (Hg e Zn) nos tecidos estudados. Nas ratas não-lactantes, a taxa de sobrevivência, o consumo de ração, os pesos do corpo e dos rins, a atividade da enzima d-ALA-D sanguínea e renal, os níveis plasmáticos de uréia e creatinina, a atividade das enzimas AST e ALT plasmáticas, a histologia do tecido renal, os níveis de zinco no sangue e os níveis de mercúrio no sangue, rins e fígado foram significativamente alterados pela exposição ao HgCl2. A exposição prévia ao ZnCl2 preveniu alguns dos efeitos induzidos pelo mercúrio, tais como: a diminuição na taxa de sobrevivência, o aumento nos níveis plasmáticos de uréia e creatinina, a inibição da atividade da enzima d-ALA-D sanguínea (parcialmente) e renal, o aumento na atividade da AST (parcialmente) e a diminuição dos níveis sanguíneos de zinco. Por outro lado, o ZnCl2 não foi capaz de prevenir os efeitos do mercúrio sobre a diminuição do consumo de ração e dos pesos corporal e renal, a inibição da atividade da ALT, as alterações histológicas e os níveis de mercúrio nos tecidos. Nas lactantes, o consumo de ração, os pesos do corpo e dos rins, a atividade das enzimas d-ALA-D sanguínea e hepática e ALT plasmática, os níveis de zinco no sangue e os níveis de mercúrio no sangue e nos rins foram significativamente alterados pela exposição ao HgCl2. A pré-exposição ao ZnCl2 não preveniu nenhuma das alterações bioquímicas e fisiológicas induzidas pela exposição ao HgCl2. Além disso, essa pré-exposição potencializou o acúmulo de mercúrio nos tecidos renal e hepático e induziu o aparecimento de alterações histológicas no fígado, as quais não foram observadas nas ratas lactantes expostas exclusivamente ao HgCl2. Em relação aos filhotes, o ganho de peso corporal, os pesos absolutos de rins e fígado e o acúmulo de mercúrio nesses tecidos foram significativamente alterados pela exposição indireta ao metal tóxico via leite materno. Nenhuma dessas alterações foram prevenidas pela exposição prévia das lactantes ao ZnCl2. Este estudo demonstrou, pela primeira vez, que as ratas lactantes expostas ao HgCl2 apresentam respostas bioquímicas distintas em relação as ratas adultas não-lactantes quando analisados parâmetros renais e hepáticos de toxicidade. Além disso, estes resultados demonstram que o mercúrio é transferido aos filhotes via leite materno e que os níveis de mercúrio disponíveis não são suficientes para alterar os parâmetros bioquímicos analisados. O papel preventivo do ZnCl2 sobre a toxicidade renal induzida pelo HgCl2 nas ratas não-lactantes sugere efetivamente que ele serve como alternativa promissora no tratamento preventivo dos casos de exposição ao mercúrio inorgânico. Entretanto, uma vez que a pré-exposição ao ZnCl2 potencializou os efeitos do HgCl2 sobre os níveis de mercúrio em rim e fígado e induziu alterações histológicas no tecido hepático de ratas lactantes, sugere-se que o ZnCl2 deva ser usado com cautela durante o período da lactação e que mais estudos são necessários para certificar-se da segurança de seu uso nesse período.

Lignin can be converted into monomeric products with the aid of molten salt media. Molten zinc chloride (ZnCl₂)/potassium chloride (KCl) mixtures are suitable for this purpose. The application of an eutectic mixture with low melting points leads to similar main products as are obtained by pyrolysis. The hydrogenolysis of an organosolv lignin in molten salts of ZnCl₂/KCl was investigated as a function of reaction temperature, residence time, and lignin concentration, and the composition of liquid products and monophenols was analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The yields can be optimized by the proper selection of the reaction temperature. A longer residence time and higher lignin concentrations lead to increased formation of solid residues and gaseous products. The liquid products mainly consist of substituted phenols derived from lignins. Polymeric products are the result of condensation reactions (i.e., the formation of new C-C linkages in the course of secondary reactions).

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Mercury is an environmental contaminant, and may accumulate in living organisms causing several damage. Studies have shown that this metal causes several physiological and biochemical alterations in young rats which are prevented by zinc. Thus, this work investigated the in vivo and in vitro effects of HgCl2 and ZnCl2 on alanine aminotransferase (ALT), lactate dehydrogenase (LDH) and glucose 6-phosphatase (G6Pase) activities from liver and kidney of young rats to verify if the physiological and biochemical alterations induced by mercury, and prevented by zinc, are related to hepatic and renal metabolism. Glycemia and tissue glycogen levels (liver, kidney and muscle) were also monitored. Wistar rats were treated (s.c.) with saline or ZnCl2 (27 mg/kg/day) and with saline or HgCl2 (5.0 mg/kg/day) from 3rd to 7th and 8th to 12th days of age, respectively. Pups were sacrificed 24h after the last dose and samples were collected (blood, liver, kidney and muscle). For in vitro experimentation, the samples were collected similarly, with rats of 10 to 13 days old. Regarding in vivo experiments, the mercury treated rats presented an increase around 6 folds of the hepatic ALT activity, without alteration of renal ALT and hepatic LDH activities. Still, the mercury exposure significantly increases in 75% the G6Pase activity. The other parameters, glucose and glycogen, were not altered. The pre-exposure to zinc prevented totally the increase of liver ALT activity and partly the increase of hepatic G6Pase activity induced by mercury. In vitro results revealed that the serum and liver ALT and liver and kidney G6Pase activities were inhibited by mercury. The inhibitory effect may be related to chemical modification of sulfhydryl group of cysteine, since the mercury has great affinity for these groups, which contributes to its toxicity. Zinc inhibited liver and serum ALT activities in concentration of 100 μM. These results show that mercury induces distinct alterations in these enzymes when tested in vivo or in vitro, as well as when different sources of enzyme were used, hepatic and renal. The increased hepatic ALT and G6Pase activities suggest that animals exposed to mercury have an increased gluconeogenic activity in this tissue. Zinc prevents the in vivo effects of mercury on metabolic changes, confirming its important preventive role. / O mercúrio é um elemento tóxico, podendo acumular-se em organismos vivos causando-lhes vários danos. Estudos têm demonstrado que esse metal é capaz de causar várias alterações fisiológicas e bioquímicas em ratos jovens, as quais são prevenidas pela pré-exposição ao zinco. Assim, este trabalho investigou os efeitos in vivo e in vitro do HgCl2 e ZnCl2 sobre as atividades das enzimas alanina aminotransferase (ALT), lactato desidrogenase (LDH) e glicose 6-fosfatase (G6Pase) de fígado e rim de ratos jovens para verificar se as alterações fisiológicas e bioquímicas induzidas pelo mercúrio e impedidas pelo zinco, estão relacionados ao metabolismo hepático e renal. Os níveis glicêmicos e do glicogênio tecidual (fígado, rim e músculo) também foram monitorados. Ratos Wistar com três dias de idade foram tratados (s.c.) com salina ou ZnCl2 (27 mg/kg/dia) durante cinco dias consecutivos (do 3 o ao 7 o dia de idade) e com salina ou HgCl2 (5 mg/kg/dia) por mais cinco dias (do 8 o ao 12 o dia de idade). Os animais foram sacrificados 24 horas após a última dose e as amostras foram coletadas (sangue, fígado, rim e músculo). Para realização dos experimentos in vitro, amostras foram coletadas de maneira similar, com ratos de 10-13 dias de idade. Com relação aos experimentos in vivo, os ratos tratados com mercúrio apresentaram um aumento da atividade da ALT hepática de aproximadamente seis vezes, sem alteração da atividade da ALT renal e LDH hepática. Ainda, a exposição ao mercúrio aumentou significativamente a atividade da G6Pase em 75%. Os outros dois parâmetros, glicose e glicogênio, não foram alterados. A pré-exposição ao zinco preveniu a alteração da atividade da ALT e parcialmente a alteração da atividade da G6Pase hepática induzida pelo mercúrio. Os resultados in vitro demonstraram que as enzimas ALT e LDH sérica e hepática e G6Pase hepática e renal foram inibidas por mercúrio. O efeito inibitório pode estar relacionado às modificações químicas de grupos sulfidrílicos da cisteína, uma vez que o mercúrio tem grande afinidade por esses grupos, o que contribui para a sua toxicidade. O zinco inibiu a atividade da ALT hepática e sérica na concentração de 100 μM. Estes resultados mostram que o mercúrio induziu alterações distintas sobre essas enzimas quando testado in vivo e in vitro, bem como quando testado em enzimas provenientes de diferentes fontes, hepática e renal. O aumento da atividade das enzimas ALT e G6Pase de fígado sugerem que os animais expostos ao mercúrio apresentam um aumento da atividade gliconeogênica. O zinco previne os efeitos in vivo do mercúrio sobre as alterações metabólicas, confirmando seu papel protetor.

La corrosion des échangeurs de chaleur est un problème économique et technique majeur des Unités de Valorisation Energétique de Ordures Ménagères (UVEOM). Elle est causée par l’action combinée (i) des gaz de combustion contenant notamment HCl et SO2 et (ii) des cendres riches en chlorures et sulfates alcalins, et sels de métaux lourds. Les travaux présentés dans ce mémoire s’inscrivent dans le projet ANR SCAPAC (n°11-RMNP-0016) et portent sur l’influence des paramètres expérimentaux (température, teneur en chlorures dans les cendres, présence de gaz corrosifs et présence de chlorures de métaux lourds dans les cendres) sur la tenue à la corrosion de deux alliages utilisés en milieu UVEOM : l’acier 16Mo3 et l’alliage base nickel Inconel 625. Ces travaux ont permis de mettre en évidence que la présence de phases fondues, l’augmentation de la teneur en chlorures, la présence de 10% en masse de ZnCl2 dans les mélanges de cendres et la présence de gaz corrosifs (HCl, SO2) dans l’atmosphère sont trois facteurs qui ont induit une corrosion plus importante sur les matériaux, de manière plus prononcée sur l’alliage base fer. Une autre partie du travail s’est focalisée sur l’influence des éléments d’alliage Fe, Cr et Mo. Des alliages « modèles » dont les compositions oscillent autour de la composition de l’alliage Inconel 625 commercial ont été synthétisés par fusion haute fréquence et leur tenue à la corrosion a été évaluée sous air et sous atmosphère corrosive. La bonne optimisation de l’alliage commercial a ainsi été démontrée sous air. Sous atmosphère gaz corrosifs, une teneur en chrome supérieure à 22% massique s’est montrée indispensable à la bonne tenue de l’alliage / Corrosion of heat exchangers is an economic and technical issue in Waste-to-energy plants. It is caused by the combined action of (i) flue gas containing HCl and SO2 and (ii) chlorides and alkali sulfates rich ash. This work is part of the ANR project SCAPAC (supported by the ANR-11-RMNP 0016) and focused on the influence of experimental parameters on the corrosion behavior of two commercial alloys used in Waste-to-Energy plants: the 16Mo3 steel and the nickel-based alloy Inconel 625. This study allowed to highlight that the presence of molten phase, the increase in the chloride content, the presence of 10% by weight of ZnCl2 in the ash mixtures and the presence of corrosive gases (HCl, SO2) in the atmosphere are three factors that have induced an higher corrosion of materials, more pronounced on the iron alloy base. Another part of the work has been focused on the influence of alloying elements Fe, Cr and Mo. Thus, model alloys with compositions oscillating around the composition of Inconel 625 commercial alloy were synthesized by high frequency induction and their corrosion resistance was evaluated in air and in corrosive atmosphere. Good optimization of the commercial alloy has been demonstrated in air. In corrosive atmosphere, a minimum chromium content was required to obtain a good corrosion resistance

La synthèse d’hétérocycles azotés énantiopurs est un enjeu important dans la chimie du vivant et représente l’un des axes de notre laboratoire depuis quelques années. L’ensemble du travail a bénéficié pour cela du « pool chiral » constitué par les acides aminés naturels. Dans la première partie de notre travail, nous avons utilisé l’acide aspartique à partir duquel des exemples variés de β-amino-ynones ont été construits. Leur cyclisation par catalyse à l’or a donné accès à des pyridones, précurseurs de dérivés pipécoliques énantiopurs. Un travail analogue a été entrepris sur des γ-amino-ynones et a donné un résultat moins prévisible : cyclisation à cinq sommets suivie du réarrangement de Meyer-Schuster. Cette synthèse s’est montrée plus efficace en milieu acide méthane sulfonique qu’en présence d’or et représente un nouveau mode d’accès aux vinylogues d’amides de la pyrrolidine, intermédiaires-clé en synthèse totale. Enfin, l’utilisation d’un acide de Lewis, ZnCl₂, sur des γ- et δ-amino-ynones a fourni des imines cycliques, à cinq ou six sommets et portant un alcyne, que nous avons isolées sous forme libre ou complexée par l’acide de Lewis. / The synthesis of enantiopure nitrogen heterocycles is an important issue in chemistry and has been part our laboratory work for several years. The entire work took advantage of the chiral pool consisting of natural amino acids. In the first part of our work, we used aspartic acid from which various examples of β-amino-ynones were built. Their catalytic cyclization gave access to pyridones that were used as enantiopure pipecolic acid precursors. A similar work was undertaken on γ-amino-ynones and gave a less predictable result: cyclization to a five members ring followed by Meyer-Schuster rearrangement. This synthesis was more effective in a methane sulfonic acid medium than in the presence of gold and represents a new mode of access to pyrrolidine vinylogous amides that are key-intermediate in total synthesis. Finally, the use of a Lewis acid -ZnCl₂- on γ- and δ-amino-ynones provided five and six members cyclic imines, carrying an alkyne, which we isolated in the free form or complexed with the Lewis acid.