Brazil is among the ten largest cultivated shrimp producers in the world, with the northeast being the largest producer of shrimp cultivated in the country. These regions of cultivation may undergo strong anthropic stress due contamination by all sort of compounds, including the polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH). These compounds have been the source of several studies because they are considered mutagenic and carcinogenic. The objective of this work is to develop an analytical method based on the matrix solid phase dispersion (MSPD) and gas chromatography coupled to mass spectrometry for determination of 16 PAH in shrimp. The optimal working conditions were 0.5 g of the sample; 0.5 g of C18; 1.5 g of alumina; 150 seconds of homogenization and 8 mL of acetonitrile as the elution solvent. These last three variables were established through a factorial design of 23 with triplicate at the central point plus six axial points, evaluating them by the methodology of response surface analysis. The validation of the analytical method presented linearity in the range of 0.9915 to 0.999 and sensitivity in the concentration range of 5 to 100 ng g -1; selectivity based on matrix effect, accuracy and precision, with recovery values between 70 - 104% coefficients of variation lower than 13%, in the three levels of fortification (10, 25 and 50 ng g -1); (dry weight) limits of 0.7 to 5.0 ng g -1 and 1 to 5 ng g -1 respectively, the robustness was evaluated through the contour charts, which indicated that the method can be considered robust. This method was applied in four samples (A, B, C and D), with HPA predominating from 2 to 4 rings, sample A being the one with the highest concentration (280 ng g-1 for total PAH). In the three samples (A, B and C) benzo [a] anthracene have reached concentrations of 21, 18 and 14 ng g-1 respectively, which is considered probable carcinogenic to humans. The method was considered efficient in the extraction of PAH, when compared to the methods reported in the literature. It integrates the process of extraction and cleaning in a single and economical method and the consumption of materials used during the process is minimized. / O Brasil está entre os dez maiores produtores de camarão do mundo, sendo a região nordeste a maior produtora de camarão cultivado no país. As regiões de cultivo estão sob forte estresse ambiental, acarretando contaminação por vários compostos, incluindo os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA). Estes compostos têm sido fonte de diversos estudos, por apresentarem propriedades mutagênicas e carcinogênicas. Diante do exposto, este trabalho objetiva desenvolver um método analítico baseado na técnica de dispersão da matriz em fase sólida (MSPD) e cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas, para determinação de 16 hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA) em camarão. As condições ótimas de trabalho foram 0,5 g da amostra; 0,5 g de C18; 1,5 g de alumina; 150 segundos de homogeneização e 8 mL de acetonitrila como solvente de eluição. Estas três últimas variáveis estabelecidas através de um planejamento fatorial 23 com triplicata no ponto central mais seis pontos axiais, avaliando-as pela metodologia de análise de superfície de resposta. A validação do método analítico apresentou linearidade na faixa de 0,9915 a 0,999 e sensibilidade no intervalo de concentração de 5 a 100 ng g-1; seletividade com base no efeito de matriz, exatidão e precisão, com valores de recuperação entre 70 - 104% coeficientes de variação inferiores a 13%, nos três níveis de fortificação (10, 25 e 50 ng g-1); limites de detecção e quantificação (peso seco) de 0,7 a 5,0 ng g-1 e 1 a 5 ng g-1 respectivamente; robustez foi avaliada através dos gráficos de contorno, o qual indicou que o método pode ser considerado robusto. Este método foi aplicado em quatro amostras (A, B, C e D), com predominância dos HPA de 2 a 4 anéis, sendo a amostra A com a maior concentração total de HPA, 280 ng g-1. Nas amostras A, B, C foram encontrados benzo[a]antraceno 21; 18 e 14 ng g-1, respectivamente, este que é considerado provável cancerígeno ao homem. O método pode ser considerado eficiente na extração de HAP, quando comparado aos métodos relatados na literatura. Integra o processo de extração e limpeza em uma única etapa e econômico, pois o consumo de materiais e minimizado. / São Cristóvão, SE

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The oil and gas industry produces huge amounts of produced water (PW), a complex effluent. This product is one of the main constituents of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), which exhibit high toxicity. Therefore, this study aims at developing and validating a method for determining PAH (Benz(a)anthracene, Benzo(b)fluoranthene, Benzo(k)fluoranthene, Benzo(a)pyrene, and Dibenzo (a,h)anthracene) in PW by using magnetic solid phase extraction (MSPE) and high-performance liquid chromatography with fluorescence detector. We synthesized three new adsorbents: FeCt (with ferric chloride and water rich in natural organic matter); FeCc (with ferric chloride, distilled water, and coconut husk), and FeSt (with ferric sulfate and water rich in natural organic matter). The x-ray diffraction and infrared spectroscopy confirmed obtaining the hybrid materials. The best extraction conditions were obtained by using ultrasonic cleaning as a mixing mechanism with time set to 2.5 minutes for adsorption and 2.5 minutes for desorption, using 10 mL of ethyl acetate as an extractor and 20 mg of hybrid FeSt; the values of PAH recovery varied from 84.3 to 92.3 %. The capacity of reusing the material was assessed and the results exhibited a great recovery with up to 4 cycles of adsorption/desorption. The methodology we propose was applied to two PW samples. The recovery values for samples PWW1 (produced water at well 1) enriched with 100μg L-1 were of 81 – 104%, without the presence of B(a)P standard. As for the PAH concentrations in the sample, they varied from 0.63 to 1.66 μg L-1 for PWW1 from 0.54 to 1.62 μg L-1 for PWW2 (produced water at well 2). The validation of the method was performed for the following parameters: linearity, which exhibits a correlation coefficient (r) above 0.9943 within the interval of 0.5 - 25 μg L-1 ; accuracy and precision, with recovery values between 98.2 – 108.9 %, and coefficient of variation 0.64 – 6.72 % for the concentration levels of 3.8 and 15 μg L-1 (n=3), respectively. LODs varied from 0.012 and 0.02 μg L-1 and LOQs, from 0.036 to 0.06 μg L-1. / A indústria de petróleo e gás produz grandes quantidades de água produzida (AP), que é um efluente complexo, sendo que um dos seus principais constituintes são os Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPA), os quais apresentam elevada toxicidade. Assim, o presente trabalho tem por objetivo desenvolver e validar um método de determinação de HPA (Benzo(a)Antraceno, Benzo(b)Fluoranteno, Benzo(k)Fluoranteno, Benzo(a)Pireno e Dibenzo(ah)Antraceno) em AP utilizando a extração em fase sólida magnética (MSPE) e cromatografia líquida de alta eficiência com detector de fluorescência. Foram sintetizados três novos adsorventes FeCt (com cloreto férrico e água com alto teor de MON), FeCc (com cloreto férrico, água destilada e bagaço de coco) e FeSt (com sulfato férrico e água com alto teor de MON). A difração de raios X e a espectroscopia de infravermelho confirmaram a obtenção dos materiais híbridos. As melhores condições de extração foram obtidas em banho de ultrassom como mecanismo de agitação, com tempo estipulado em 2,5 min para a adsorção e 2,5 min para a dessorção, utilizando 10 mL de acetato de etila como extrator e 20 mg do híbrido FeSt. Os valores de recuperação dos HPA variaram de 84,3 – 92,3 %. A capacidade de reutilização do material foi avaliada e os resultados apresentaram ótima recuperação com até 4 ciclos de adsorção/dessorção. A metodologia proposta foi aplicada em duas amostras de AP e os valores de recuperação para a amostra de APP1 (água produzida poço 1), enriquecida com 100 μg L-1, foram de 81 – 104 %, sem a presença do padrão do B(a)P, e a concentração dos HPA na amostra variou de 0,63 – 1,66 μg L-1 para o APP1, e de 0,54 – 1,62 μg L-1 para o APP2 (água produzida poço 2). A validação do método foi realizada para os parâmetros: linearidade, com o coeficiente de correlação (r) acima de 0,9943 no intervalo de 0,5 - 25 μg L-1; exatidão e precisão, com valores de recuperação entre 98,2 - 108,9 % e coeficiente de variação 0,64 - 6,72 % para os níveis de concentração 3, 8 e 15 μg L-1 (n=3), respectivamente. Os limites de detecção (LD) variaram entre 0,012 a 0,02 μg L-1 e os limites de quantificação (LQ) entre 0,036 a 0,06 μg L-1. / São Cristóvão, SE

Submitted by Cláudia Bueno (claudiamoura18@gmail.com) on 2015-10-29T18:35:28Z No. of bitstreams: 2 Tese - Jose Higino Damasceno Junior - 2015.pdf: 2058291 bytes, checksum: ed4c947cd5e0f908dddc93570ac84dbb (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-11-03T14:21:33Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Jose Higino Damasceno Junior - 2015.pdf: 2058291 bytes, checksum: ed4c947cd5e0f908dddc93570ac84dbb (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-03T14:21:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Jose Higino Damasceno Junior - 2015.pdf: 2058291 bytes, checksum: ed4c947cd5e0f908dddc93570ac84dbb (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-09-25 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / Clusters systems are very different from molecules or their bulk materials, since they exhibit many specific properties. As example, the bond in metallic clusters of metallic atoms is intermediate between metallic and covalent bonding. In general, the structural and electronic properties of these systems are very difficult to measure experimentally, and therefore theoretical modeling is very important in characterizing them. In this thesis, we employed ab initio methods to study metallic clusters such as the aluminum hydride clusters as well as a few aromatic metal clusters. The optimized geometries of the studied clusters have been determined using DFT. The electronic structures of these systems were investigated using the QMC methods. The calculations were carried out within the Variational (VMC) and fixed-node diffusion (DMC) quantum Monte Carlo methods. The calculations are also performed in the Hartree-Fock (HF) approximation in order to analyze the impact of electron correlation. With regards the aluminum hydride clusters, the total atomic binding energy impact varies from ~20% up to about ~50%, whereas for the electron binding energy it ranges from ~1% up to ~73%. The decomposition of the electron binding energies clearly shows that both charge redistribution and electron correlation are important in determining the detachment energies, whereas electrostatic and exchange interactions are responsible for the ionization potential. For the aromatic metal clusters, the presence of a dopant plays important role in their electronic properties enhancing their binding energy, electron affinity, hardness and resonance energy. / Clusters são sistemas bastante diferentes de moléculas e sólidos, pois exibem propriedades bastante peculiares. Por exemplo, a ligação em um cluster metálico tem intensidade intermediária entre as ligações covalentes e metálicas. Em geral, as propriedades eletrônicas e estruturais desses sistemas são bastante difíceis de serem medidas experimentalmente e, portanto, uma modelagem teórica é muito importante na caracterização desses. Nesta Tese, utilizamos métodos ab initio para estudar clusters metálicos, tal como clusters de hidretos de alumínio assim como também alguns clusters metálicos aromáticos. As estruturas geométricas dos clusters estudados foram otimizadas via DFT. A estrutura eletrônica desses clusters foi investigada usando o método de Monte Carlo Quântico Variacional (MCQD) e de difusão (MCQD) com aproximação de nós fixos. Os cálculos também foram realizados a partir da aproximação de Hartree-Fock, afim de se analisar o impacto da energia de correlação eletrônica. Para os hidretos de alumínio, a energia de correlação eletrônica tem impacto na energia total de ligação variando de 20% a 50%. Da mesma maneira, a energia de ligação de um elétron ao cluster tem grande contribuição da energia de correlação eletrônica, variando de 1% a 73%. A decomposição da energia de ligação mostra claramente que a relaxação e a correlação eletrônica são importantes na determinação da afinidade eletrônica, enquanto que a interação de troca eletrostática é responsável pelo potencial de ionização. Para os clusters aromáticos, a presença do dopante desempenha um importante papel nas propriedades desses clusters, uma vez que otimiza a energia de ligação, a afinidade eletrônica, a dureza e a energia de ressonância.

Os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) são uma classe de substâncias químicas que podem ser geradas na combustão de matéria orgânica, e 17 destas substâncias são consideradas como poluentes prioritários pela Agência de Proteção Ambiental dos EUA (US EPA), em função de seu potencial tóxico e carcinogênico. Para identificar e quantificar os HPAs no ambiente de trabalho por cromatografia gasosa / espectrometria de massas, foram realizadas coletas de amostras ambientais em um incinerador de resíduos de serviços de saúde localizado na região da grande São Paulo e em três fundições de metais nas cidades de Loanda e Santa Isabel do Ivaí, no Estado do Paraná. A concentração de HPAs totais nas amostras ambientais coletadas no Incinerador foi de 0,36 - 1,72 µg/m3; na Fundição 1 de 0,72 - 4,56 µg/m3; na Fundição 2 de 2,32 - 6,52 µg/m3; na Fundição 3 de 0,19 - 3,72 µg/m3. Foi realizada também a coleta de amostras biológicas de trabalhadores expostos e não expostos, para a identificação e quantificação do indicador biológico de exposição o 1-hidroxipireno por cromatografia líquida com detector de fluorescência. A concentração de 1-hidroxipireno nas amostrados biológicas dos trabalhadores no Incinerador apresentou diferença estatisticamente siginificante entre o grupo exposto e o grupo controle; na Fundição 1 houve diferença estatisticamente pouco significante entre os grupos estudados; nas Fundições 2 e 3 não houve diferença estatisticamente significante entre os grupos estudados. / The Polycyclic Aromatics Hydrocarbons (PAH) are a class of chemicals that can to be generated by organic matter burning, and 17 of that chemicals are considered priority pollutant by Environmental Protection Agency (US EPA), because their toxicity and carcinogenicity potentials. To identify and to quantitify the PAH at workplace atmosphere by gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS), it was conducted a environmental sampling in a waste incinerator, settled in the metropolitan São Paulo Region, and at three metals foundry settled in the Loanda City and Santa Isabel do Ivaí City, at Paraná State. The concentration of total PAH in the environmental samples collected in a waste incinerator was 0,36 - 1,72 µg/m3; at metals foundry 1 was 0,72 - 4,56 µg/m3; at metals foundry 2 was 2,32 - 6,52 µg/m3; at metals foundry 3 was 0,19 - 3,72 µg/m3. The biological samples of the workers was collected to identify and to quantitify the biological indicator urinary 1-hydroxypyrene (1-OH-Pyr) by high performance liquid chromatography/fluorescence detector (HPLC-Flu). The 1-OH-Pyr concentration in the biological samples of the exposed and control group in a waste incinerator presented a statistical significant difference; in the metals foundry 1 was observed a slight statistical significant difference; and in the metals foundry 2 and metals foundry 3 was not observed statistical significant difference.

Esta dissertação apresenta estudos visando à síntese de indanos oticamente ativos, através da contração de anel de 3-alquenóis promovida por tálio(III). Dois novos sais de tálio(III) foram preparados - o (S)-(-)-triacetoxipropionato de tálio (TTAP) e o tripropionato de tálio (TTP) - a partir do triacetato de tálio (TTA) e dos ácidos (S)-(-)-2-acetoxipropiônico e propiônico, respectivamente. A ciclização do isopulegol foi realizada com TTAP e com TTP, em rendimentos similares aos obtidos com TTA e com trinitrato de tálio (TTN). O rearranjo oxidativo do 2-(3,4-diidronaftalen-1-il)-etanol, que é um 3-alquenol, também pôde ser efetuado com o TTAP e com o TTP, embora rendimentos inferiores aos obtidos com TTN, com TTA, ou com trifluoroacetato de tálio (TTFA) tenham sido alcançados. Nestas contrações de anel, fica evidente que a ordem de reatividade segue a força elétron atraente dos ânions ligados ao tálio. Além disso, as melhores condições reacionais obtidas foram as que utilizam como solvente uma mistura de água e do ácido correspondente ao ligante do sal de tálio(III). Finalmente, na reação de contração de anel com o sal de tálio(III) quiral TTAP, o produto de contração de anel foi obtido como uma mistura racêmica. Os testes preliminares de resolução enzimática do 3-hidroxi-1-indan-1-il-propan-1-ona realizados com lipases mostraram-se promissores, abrindo novas perspectivas para a obtenção de indanos oticamente ativos com bom excesso enantiomérico. / This dissertation presents a study toward the synthesis of optically active indans by the thallium(III) promoted ring contraction of 3-alkenols. Two new thallium(III) salts were prepared - thalllium (S)-(-)-triacetoxypropionate (TTAP) and thallium tripropionate (TTP) - from thallium triacetate (TIA) and (S)-(-)-2-acetoxypropionic acid and propionic acid, respectively. The cyclization of isopulegol was performed using TTAP or TTP. The isolated yields for these reactions are similar to that obtained with TTA or with thallium trinitrate (TTN) The oxidative rearrangement of the 2-(3,4-dihydro-naphthalen-1-yl)-ethanol, which is a 3alkenol, could also be performed by TTAP or by TTP, although the isolated yields were lower from that in a similar reaction with TTN, TTA or thallium trifluoroacetate (TTFA). In these ring contractions, the reactivity c1early depends on the eletron-withdrawing ability of the anion bonded to the thallium atom. In addition, the best reaction conditions are those where the solvent is a mixture of H2O and the acid corresponding to the ligand of the thallium(III) salt. Finally, in the reaction using the chiral non-racemic TTAP, the ring contraction product was obtained as a racemic mixture. The preliminary results on the enzymatic resolution of 3-hydroxy-1-indan-1-yl-propan-1-one using lipases show that optically active indan might be obtained in good e.e. using this approach.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2016-05-02T17:58:54Z No. of bitstreams: 1 GALLOTTA_30_06_14.pdf: 62695484 bytes, checksum: 33335ee3affc2bcffb11fc10caf9ae3f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-02T17:58:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GALLOTTA_30_06_14.pdf: 62695484 bytes, checksum: 33335ee3affc2bcffb11fc10caf9ae3f (MD5) / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências-Geoquímica. Niterói, RJ / Os hidrocarbonetos presentes no ambiente consistem em misturas complexas de compostos derivados de múltiplas fontes. Os combustíveis fósseis representam a principal contribuição, devido à taxa e escala espacial, em que o petróleo tem sido usado como fonte de energia e matéria-prima para a indústria química. O objetivo deste estudo foi avaliar os níveis de concentração e identificar fontes de hidrocarbonetos na Bacia do Alto Iguaçu e, em especial, na área de influência da Refinaria Presidente Getúlio Vargas (REPAR). Além dos fatores de poluição crônica, a área de estudo foi alvo de um derrame acidental de petróleo em julho de 2000. Diversos indicadores em diferentes compartimentos ambientais (água superficial, sedimento, solo e água subterrânea) foram avaliados na fase pós-derrame e no monitoramento ambiental ao longo de várias campanhas por mais de uma década. Os esforços de avaliação foram concentrados nos seguintes indicadores: os nalcanos, os alcanos isoprenoides, os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA), os biomarcadores de petróleo e ainda o total de hidrocarbonetos de petróleo (THP). Os resultados identificaram como principal aporte de matéria orgânica para as águas superficiais dos rios Barigüi e Iguaçu, os fluxos materiais originados em região a montante do acidente, refletindo a contribuição antropogênica crônica da cidade de Curitiba. Em 2007 e 2008, as concentrações de THP e HPA nas águas superficiais e sedimentos dos rios Barigüi e Iguaçu refletem uma expressiva melhoria nas condições desses rios em relação a 2000. Na área interna da refinaria (Ponto Zero), observou-se uma nítida diminuição (atenuação) natural das concentrações de THP no solo em todas as profundidades dos perfis amostrados ao longo do tempo nos Banhados 1 e 4 e, em particular, uma diminuição importante das concentrações entre 2004 e 2007. Para a identificação das fontes de hidrocarbonetos foram utilizadas razões diagnósticas e quimiometria. As razões diagnósticas calculadas a partir de concentrações de HPA sugeriram que, na maioria dos sedimentos dos Rios Barigüi e Iguaçu coletados nas campanhas de 2000 e 2001, a fonte petrogênica é a principal. Somente na estação a montante do acidente no Rio Barigüi, a fonte pirolítica predominou nestas duas campanhas. As razões diagnósticas que apresentaram maior eficiência na identificação de fontes de hidrocarbonetos nos sedimentos dos rios Barigüi e Iguaçu foram: ΣC1-Fenantrenos/Fenantreno; e (ΣHPA parentais de 3-6 anéis)/(Σ5 séries de HPA alquilados). A identificação de fontes através de razões diagnósticas calculadas a partir de áreas e alturas de picos cromatográficos demonstrou sua aplicabilidade verificando a relação entre os compostos encontrados em amostras de solo da área interna da refinaria com a amostra de petróleo derramado no acidente, após quase uma década da ocorrência do vazamento. A identificação de fontes através método de quimiométrico baseado na análise de componentes principais (ACP) de seções pré-processadas e combinadas dos Cromatogramas de Íons Selecionados (CIS) mostrou que as amostras mais contaminadas estão na área interna da refinaria. Essas amostras apresentam um padrão de distribuição petrogênica e diferentes graus de intemperismo. As amostras da área externa à refinaria (Guajuvira, General Lúcio e Balsa Nova) são menos ou não contaminadas e/ou contém uma mistura de contribuições diagenéticas, pirolíticas e petrogênicas onde predominam diferentes proporções. Os locais mais distantes da atividade industrial (Balsa Nova) contem, como esperado, os níveis mais baixos de contaminação por HPA. Os resultados de biomarcadores demonstraram que não há evidências para concluir que as amostras da área externa à refinaria e o óleo Cusiana vazado tenham a mesma origem. Os resultados ao longo dos rios Barigüi e Iguaçu e do Ponto Zero demonstraram que as ações de emergência para a contenção do óleo foram adequadas para os rios, e que a contaminação decorrente do derrame ficou predominantemente contida no Ponto Zero e diminuiu significativamente após uma década. / Hydrocarbons present in the environment consist of complex mixtures of compounds derived from multiple sources. The main contribution lies on fossil fuel inputs due to the rate and spatial scale by which petroleum has been used as an energy source and chemical feedstock. The aim of this study was to assess the concentration levels and identify sources of hydrocarbons in the Upper Iguaçu Watershed and, in particular, in the area of influence of the President Getulio Vargas Refinery (REPAR). In addition to the factors of chronic pollution, the study area was the scenario of an acute accidental oil spill in July 2000. Numerous indicators in different environmental compartments (surface water, sediment, soil and groundwater) were assessed in the post spill phase and during the environmental monitoring programs over the course of several campaigns for more than a decade. Assessment efforts were concentrated on the following indicators: n-alkanes, alkanes isoprenoids, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), petroleum biomarkers and total petroleum hydrocarbons (TPH). The results identified as the main contribution of organic matter to surface waters of the Barigüi and Iguaçu Rivers the materials flows originated in the region upstream of the accident, reflecting chronic anthropogenic contribution of the city of Curitiba. In 2007 and 2008, the TPH and PAH concentrations in surface waters and sediments of the Barigüi and Iguaçu Rivers revealed a significant improvement in the conditions of these rivers when compared with 2000. Inside the refinery area (Point Zero), it was observed a clear natural decrease (attenuation) of the concentrations of TPH in the soil at all depths sampled over time in Marshes 1 and 4 and, in particular, an important decrease of concentrations between 2004 and 2007. Diagnostic ratios and chemometrics were used to identity hydrocarbon sources. The diagnostic ratios calculated from the concentrations of PAH suggested that, in the majority of sediments from the Barigüi and Iguaçu Rivers collected in 2000 and 2001 campaigns, the main source is petrogenic. Only in the station upstream the accident in the Barigüi River, the pyrolytic source predominated in these two campaigns. The diagnostic ratios that presented higher efficiency in identifying sources of hydrocarbons in sediments of the Barigüi and Iguaçu Rivers were: ΣC1- Phenantrenes/Phenanthrene; and (Σ3-6 rings parental PAH)/(Σ5 alkylated PAH series). The source identification through diagnostic ratios calculated from heights and areas of chromatographic peaks demonstrated its applicability establishing a relationship between the compounds found in soil samples of the internal area of the refinery and the sample of the oil spilled in the accident, after nearly a decade of occurrence of the spillage. The source identification through chemometric method based on principal components analysis (PCA) of preprocessed and combined sections of Selected Ion Chromatograms (SIC) showed that the most contaminated samples are inside the refinery area. These samples present a petrogenic pattern and different weathering degrees. Samples from outside the refinery area (Guajuvira, General Lúcio e Balsa Nova) are either less or not contaminated, and/or contain mixtures of diagenetic, pyrogenic and petrogenic inputs where different proportions predominate. The locations farthest away from industrial activity (Balsa Nova) contain, as expected, the lowest levels of PAH contamination. The biomarkers results do not show any evidences to conclude positive matches between the samples from outside the refinery area and the spilled Cusiana oil. The results along Barigüi and Iguaçu rivers and Point Zero demonstrated that emergency actions to contain the oil were appropriate for the rivers, and that the contamination resulting from the spill was mostly contained in the Point Zero and decreased significantly after one decade

O epitélio nasal é a primeira porção do sistema respiratório a entrar em contato com o ambiente externo. Partículas da poluição do ar, principalmente os compostos orgânicos absorvidos, podem atuar como liberadores endócrinos. O receptor aril hidrocarboneto (AhR) é um importante competidor dos receptores de estrógeno-beta (ERbeta) que regulam a transcrição do gene para enzimas de metabolização xenobióticas (enzimas do citocromo P450). O objetivo deste estudo é identificar e quantificar ERbeta, AhR, CYP1A1, CYP1A2, CYP1B1 e o perfil de muco no epitélio nasal de camundongos machos e fêmeas em diferentes fases do ciclo estral. Camundongos BALB/c machos (n=32) e fêmeas (n=84) foram expostos ao ar ambiente e ao MP2,5 concentrado a 600 ug.m-³ em um concentrador de partículas ambientais (CPAs). As fêmeas foram divididas de acordo com as fases do ciclo estral: proestro, estro e diestro. O epitélio nasal foi avaliado por RT-PCR e imuno-histoquímica para análise de expressão de ERbeta (proteína), Erbeta-1 e Erbeta-2 (gene), AhR (proteína e gene) e Cyp1a1, Cyp1a2 and Cyp1b1 (gene). A quantificação de muco neutro - Periodic Acid Schiff\'s (PAS+) e ácido - Alcian Blue (AB+) foi avaliada por morfometria. As exposições foram realizadas durante 5 dias/semana, por 45 ± 55 dias. A expressão de Erbeta-2 RNAm apresentou diferenças em resposta à exposição ao CPAs (p=0,016), bem como uma diminuição em fêmeas, quando comparadas aos camundongos machos (p=0,036). A expressão de Cyp1b1 RNAm foi significantemente menor no grupo exposto ao CPAs, em relação ao grupo exposto ao ar ambiente nas fêmeas em diestro (p=0,036). A expressão de Erbeta foi aumentada no epitélio nasal de fêmeas em estro expostas ao CPAs (p=0,005) e a expressão de AhR foi menor em fêmeas em proestro expostas ao CPAs (p=0,048). A exposição ao CPAs levou ao aumento do conteúdo de muco ácido em camundongos machos (p=0,048), o qual diminuiu em fêmeas (p=0,040), quando comparados ao grupo ar ambiente. Este estudo mostrou que houve diferentes respostas à exposição à poluição do ar no epitélio nasal entre machos e fêmeas, e que essas diferenças podem estar relacionadas com a predisposição de fêmeas apresentarem maior suscetibilidade a doenças respiratórias das vias aéreas / The nasal epithelium is the first portion of the respiratory system to reach contact with the external environment. Air pollution particles, mainly the organic compounds absorbed into them, may act as endocrine releasers. The aryl hydrocarbon (AhR) receptor is an important competitor of estrogenic receptors-beta (ERbeta) that regulate transcription of gene coding for xenobiotic-metabolizing enzymes (cytochrome P450 enzymes). The aim of this study is to identify and quantify in the nasal epithelium of male and female mice in different estrous cycle phases related with ERbeta, AhR, CYP1A1, 1A2, 1B1 and the mucus profile. Male (n=32) and female (n=84) BALB/c mice were exposed to ambient air and PM2.5 concentrated at 600 ug.m-³ in an ambient particle concentrator with a particulate matter diameter of 2.5 um (PM2.5). Females were subdivided in three estrous cycles: proestrus, estrus and diestrus. Nasal epithelium was evaluated through RT-PCR and immunohistochemistry for the expression of ERbeta (protein), Erbeta-1 and Erbeta-2 (gene expression), AhR (protein and gene expression) and Cyp1a1, Cyp1a2 and Cyp1b1 (gene expression). Morphometry was applied for evaluation of mucus profile: acid - Alcian Blue (AB+) and neutral - Periodic Acid Schiff\'s (PAS+). Exposure happened for 5 days/week, for 45 ± 55 days. There were differences in Erbeta-2 mRNA in response to exposition to CPAs (p=0.016), and a significant decrease in female compared male mice (p=0.036). Cyp1b1 mRNA was significantly smaller in the CPAs-exposed group compared with the ambient air group in diestrus female mice (p=0.036). The ERbeta expression increased in the nasal epithelium of CPAs-exposed females in the estrus cycle (p=0.005), and the AhR expression decreased in the proestrus cycle of CPAs-exposed females (p=0.048). The exposure to the CPAs led to an increase in the acidic content of mucus in male mice (p=0.048), and decreased in female mice (p=0.040), compared to the ambient air group. This study showed there were different responses in the nasal epithelia of male and female mice exposed to air pollution, which could be related to the predisposition of the females to present more susceptibility to airway respiratory diseases

Durante la última década y paralelamente al incremento de la velocidad de computación, las técnicas de simulación molecular se han erigido como una importante herramienta para la predicción de propiedades físicas de sistemas de interés industrial. Estas propiedades resultan esenciales en las industrias química y petroquímica a la hora de diseñar, optimizar, simular o controlar procesos. El actual coste moderado de computadoras potentes hace que la simulación molecular se convierta en una excelente opción para proporcionar predicciones de dichas propiedades. En particular, la capacidad predictiva de estas técnicas resulta muy importante cuando en los sistemas de interés toman parte compuestos tóxicos o condiciones extremas de temperatura o presión debido a la dificultad que entraña la experimentación a dichas condiciones. La simulación molecular proporciona una alternativa a los modelos termofísicos utilizados habitualmente en la industria como es el caso de las ecuaciones de estado, modelos de coeficientes de actividad o teorías de estados correspondientes, que resultan inadecuados al intentar reproducir propiedades complejas de fluidos como es el caso de las de fluidos que presentan enlaces de hidrógeno, polímeros, etc. En particular, los métodos de Monte Carlo (MC) constituyen, junto a la dinámica molecular, una de las técnicas de simulación molecular más adecuadas para el cálculo de propiedades termofísicas. Aunque, por contra del caso de la dinámica molecular, los métodos de Monte Carlo no proporcionan información acerca del proceso molecular o las trayectorias moleculares, éstos se centran en el estudio de propiedades de equilibrio y constituyen una herramienta, en general, más eficiente para el cálculo del equilibrio de fases o la consideración de sistemas que presenten elevados tiempos de relajación debido a su bajos coeficientes de difusión y altas viscosidades. Los objetivos de esta tesis se centran en el desarrollo y la mejora tanto de algoritmos de simulación como de potenciales intermoleculares, factor considerado clave para el desarrollo de las técnicas de simulación de Monte Carlo. En particular, en cuanto a los algoritmos de simulación, la localización de puntos críticos de una manera precisa ha constituido un problema para los métodos habitualmente utilizados en el cálculo de equlibrio de fases, como es el método del colectivo de GIBBS. La aparición de fuertes fluctuaciones de densidad en la región crítica hace imposible obtener datos de simulación en dicha región, debido al hecho de que las simulaciones son llevadas a cabo en una caja de simulación de longitud finita que es superada por la longitud de correlación. Con el fin de proporcionar una ruta adecuada para la localización de puntos críticos tanto de componentes puros como mezclas binarias, la primera parte de esta tesis está dedicada al desarrollo y aplicación de métodos adecuados que permitan superar las dificultades encontradas en el caso de los métodos convencionales. Con este fin se combinan estudios de escalado del tamaño de sitema con técnicas de "Histogram Reweighting" (HR). La aplicación de estos métodos se ha mostrado recientemente como mucho mejor fundamentada y precisa para el cálculo de puntos críticos de sistemas sencillos como es el caso del fluido de LennardJones (LJ). En esta tesis, estas técnicas han sido combinadas con el objetivo de extender su aplicación a mezclas reales de interés industrial. Previamente a su aplicación a dichas mezclas reales, el fluido de LennardJones, capaz de reproducir el comportamiento de fluidos sencillos como es el caso de argón o metano, ha sido tomado como referencia en un paso preliminar. A partir de simulaciones realizadas en el colectivo gran canónico y recombinadas mediante la mencionada técnica de "Histogram Reweighting" se han obtenido los diagramas de fases tanto de fluidos puros como de mezclas binarias. A su vez se han localizado con una gran precisión los puntos críticos de dichos sistemas mediante las técnicas de escalado del tamaño de sistema. Con el fin de extender la aplicación de dichas técnicas a sistemas multicomponente, se han introducido modificaciones a los métodos de HR evitando la construcción de histogramas y el consecuente uso de recursos de memoria. Además, se ha introducido una metodología alternativa, conocida como el cálculo del cumulante de cuarto orden o parámetro de Binder, con el fin de hacer más directa la localización del punto crítico. En particular, se proponen dos posibilidades, en primer lugar la intersección del parámetro de Binder para dos tamaños de sistema diferentes, o la intersección del parámetro de Binder con el valor conocido de la correspondiente clase de universalidad combinado con estudios de escalado. Por otro lado, y en un segundo frente, la segunda parte de esta tesis está dedicada al desarrollo de potenciales intermoleculares capaces de describir las energías inter e intramoleculares de las moléculas involucradas en las simulaciones. En la última década se han desarrolldo diferentes modelos de potenciales para una gran variedad de compuestos. Uno de los más comunmente utilizados para representar hidrocarburos y otras moléculas flexibles es el de átomos unidos, donde cada grupo químico es representado por un potencial del tipo de LennardJones. El uso de este tipo de potencial resulta en una significativa disminución del tiempo de cálculo cuando se compara con modelos que consideran la presencia explícita de la totalidad de los átomos. En particular, el trabajo realizado en esta tesis se centra en el desarrollo de potenciales de átomos unidos anisotrópicos (AUA), que se caracterizan por la inclusión de un desplazamiento de los centros de LennardJones en dirección a los hidrógenos de cada grupo, de manera que esta distancia se convierte en un tercer parámetro ajustable junto a los dos del potencial de LennardJones.En la segunda parte de esta tesis se han desarrollado potenciales del tipo AUA4 para diferentes familias de compuesto que resultan de interés industrial como son los tiofenos, alcanoles y éteres. En el caso de los tiofenos este interés es debido a las cada vez más exigentes restricciones medioambientales que obligan a eliminar los compuestos con presencia de azufre. De aquí la creciente de necesidad de propiedades termodinámicas para esta familia de compuestos para la cual solo existe una cantidad de datos termodinámicos experimentales limitada. Con el fin de hacer posible la obtención de dichos datos a través de la simulación molecular hemos extendido el potencial intermolecular AUA4 a esta familia de compuestos. En segundo lugar, el uso de los compuestos oxigenados en el campo de los biocombustibles ha despertado un importante interés en la industria petroquímica por estos compuestos. En particular, los alcoholes más utilizados en la elaboración de los biocombustibles son el metanol y el etanol. Como en el caso de los tiofenos, hemos extendido el potencial AUA4 a esta familia de compuestos mediante la parametrización del grupo hidroxil y la inclusión de un grupo de cargas electrostáticas optimizadas de manera que reproduzcan de la mejor manera posible el potencial electrostático creado por una molecula de referencia en el vacío. Finalmente, y de manera análoga al caso de los alcanoles, el último capítulo de esta tesis la atención se centra en el desarrollo de un potencial AUA4 capaz de reproducir cuantitativamente las propiedades de coexistencia de la familia de los éteres, compuestos que son ampliamente utilizados como solventes. / Parallel with the increase of computer speed, in the last decade, molecular simulation techniques have emerged as important tools to predict physical properties of systems of industrial interest. These properties are essential in the chemical and petrochemical industries in order to perform process design, optimization, simulation and process control. The actual moderate cost of powerful computers converts molecular simulation into an excellent tool to provide predictions of such properties. In particular, the predictive capability of molecular simulation techniques becomes very important when dealing with extreme conditions of temperature and pressure as well as when toxic compounds are involved in the systems to be studied due to the fact that experimentation at such extreme conditions is difficult and expensive.Consequently, alternative processes must be considered in order to obtain the required properties. Chemical and petrochemical industries have made intensive use of thermophysical models including equations of state, activity coefficients models and corresponding state theories. These predictions present the advantage of providing good approximations with minimal computational needs. However, these models are often inadequate when only a limited amount of information is available to determine the necesary parameters, or when trying to reproduce complex fluid properties such as that of molecules which exhibit hydrogen bonding, polymers, etc. In addition, there is no way for dynamical properties to be estimated in a consistent manner.In this thesis, the HR and FSS techniques are combined with the main goal of extending the application of these methodologies to the calculation of the vaporliquid equilibrium and critical point of real mixtures. Before applying the methodologies to the real mixtures of industrial interest, the LennardJones fluid has been taken as a reference model and as a preliminary step. In this case, the predictions are affected only by the omnipresent statistical errors, but not by the accuracy of the model chosen to reproduce the behavior of the real molecules or the interatomic potential used to calculate the configurational energy of the system.The simulations have been performed in the grand canonical ensemble (GCMC)using the GIBBS code. Liquidvapor coexistences curves have been obtained from HR techniques for pure fluids and binary mixtures, while critical parameters were obtained from FSS in order to close the phase envelope of the phase diagrams. In order to extend the calculations to multicomponent systems modifications to the conventional HR techniques have been introduced in order to avoid the construction of histograms and the consequent need for large memory resources. In addition an alternative methodology known as the fourth order cumulant calculation, also known as the Binder parameter, has been implemented to make the location of the critical point more straightforward. In particular, we propose the use of the fourth order cumulant calculation considering two different possibilities: either the intersection of the Binder parameter for two different system sizes or the intersection of the Binder parameter with the known value for the system universality class combined with a FSS study. The development of transferable potential models able to describe the inter and intramolecular energies of the molecules involved in the simulations constitutes an important field in the improvement of Monte Carlo techniques. In the last decade, potential models, also referred to as force fields, have been developed for a wide range of compounds. One of the most common approaches for modeling hydrocarbons and other flexible molecules is the use of the unitedatoms model, where each chemical group is represented by one LennardJones center. This scheme results in a significant reduction of the computational time as compared to allatoms models since the number of pair interactions goes as the square of the number of sites. Improvements on the standard unitedatoms model, where typically a 612 LennardJones center of force is placed on top of the most significant atom, have been proposed. For instance, the AUA model consists of a displacement of the LennardJones centers of force towards the hydrogen atoms, converting the distance of displacement into a third adjustable parameter. In this thesis we have developed AUA 4 intermolecular potentials for three different families of compounds. The family of ethers is of great importance due to their applications as solvents. The other two families, thiophenes and alkanols, play an important roles in the oil and gas industry. Thiophene due to current and future environmental restrictions and alkanols due ever higher importance and presence of biofuels in this industry.

O epitélio nasal é a primeira porção do sistema respiratório a entrar em contato com o ambiente externo. Partículas da poluição do ar, principalmente os compostos orgânicos absorvidos, podem atuar como liberadores endócrinos. O receptor aril hidrocarboneto (AhR) é um importante competidor dos receptores de estrógeno-beta (ERbeta) que regulam a transcrição do gene para enzimas de metabolização xenobióticas (enzimas do citocromo P450). O objetivo deste estudo é identificar e quantificar ERbeta, AhR, CYP1A1, CYP1A2, CYP1B1 e o perfil de muco no epitélio nasal de camundongos machos e fêmeas em diferentes fases do ciclo estral. Camundongos BALB/c machos (n=32) e fêmeas (n=84) foram expostos ao ar ambiente e ao MP2,5 concentrado a 600 ug.m-³ em um concentrador de partículas ambientais (CPAs). As fêmeas foram divididas de acordo com as fases do ciclo estral: proestro, estro e diestro. O epitélio nasal foi avaliado por RT-PCR e imuno-histoquímica para análise de expressão de ERbeta (proteína), Erbeta-1 e Erbeta-2 (gene), AhR (proteína e gene) e Cyp1a1, Cyp1a2 and Cyp1b1 (gene). A quantificação de muco neutro - Periodic Acid Schiff\'s (PAS+) e ácido - Alcian Blue (AB+) foi avaliada por morfometria. As exposições foram realizadas durante 5 dias/semana, por 45 ± 55 dias. A expressão de Erbeta-2 RNAm apresentou diferenças em resposta à exposição ao CPAs (p=0,016), bem como uma diminuição em fêmeas, quando comparadas aos camundongos machos (p=0,036). A expressão de Cyp1b1 RNAm foi significantemente menor no grupo exposto ao CPAs, em relação ao grupo exposto ao ar ambiente nas fêmeas em diestro (p=0,036). A expressão de Erbeta foi aumentada no epitélio nasal de fêmeas em estro expostas ao CPAs (p=0,005) e a expressão de AhR foi menor em fêmeas em proestro expostas ao CPAs (p=0,048). A exposição ao CPAs levou ao aumento do conteúdo de muco ácido em camundongos machos (p=0,048), o qual diminuiu em fêmeas (p=0,040), quando comparados ao grupo ar ambiente. Este estudo mostrou que houve diferentes respostas à exposição à poluição do ar no epitélio nasal entre machos e fêmeas, e que essas diferenças podem estar relacionadas com a predisposição de fêmeas apresentarem maior suscetibilidade a doenças respiratórias das vias aéreas / The nasal epithelium is the first portion of the respiratory system to reach contact with the external environment. Air pollution particles, mainly the organic compounds absorbed into them, may act as endocrine releasers. The aryl hydrocarbon (AhR) receptor is an important competitor of estrogenic receptors-beta (ERbeta) that regulate transcription of gene coding for xenobiotic-metabolizing enzymes (cytochrome P450 enzymes). The aim of this study is to identify and quantify in the nasal epithelium of male and female mice in different estrous cycle phases related with ERbeta, AhR, CYP1A1, 1A2, 1B1 and the mucus profile. Male (n=32) and female (n=84) BALB/c mice were exposed to ambient air and PM2.5 concentrated at 600 ug.m-³ in an ambient particle concentrator with a particulate matter diameter of 2.5 um (PM2.5). Females were subdivided in three estrous cycles: proestrus, estrus and diestrus. Nasal epithelium was evaluated through RT-PCR and immunohistochemistry for the expression of ERbeta (protein), Erbeta-1 and Erbeta-2 (gene expression), AhR (protein and gene expression) and Cyp1a1, Cyp1a2 and Cyp1b1 (gene expression). Morphometry was applied for evaluation of mucus profile: acid - Alcian Blue (AB+) and neutral - Periodic Acid Schiff\'s (PAS+). Exposure happened for 5 days/week, for 45 ± 55 days. There were differences in Erbeta-2 mRNA in response to exposition to CPAs (p=0.016), and a significant decrease in female compared male mice (p=0.036). Cyp1b1 mRNA was significantly smaller in the CPAs-exposed group compared with the ambient air group in diestrus female mice (p=0.036). The ERbeta expression increased in the nasal epithelium of CPAs-exposed females in the estrus cycle (p=0.005), and the AhR expression decreased in the proestrus cycle of CPAs-exposed females (p=0.048). The exposure to the CPAs led to an increase in the acidic content of mucus in male mice (p=0.048), and decreased in female mice (p=0.040), compared to the ambient air group. This study showed there were different responses in the nasal epithelia of male and female mice exposed to air pollution, which could be related to the predisposition of the females to present more susceptibility to airway respiratory diseases