A exaustão de um veículo de motor a diesel é uma importante fonte de poluentes atmosféricos, pois forma uma matriz complexa composta de poluentes regulados e não regulados pelos órgãos governamentais. Dentre os poluentes regulados podemos citar óxidos de nitrogênio (NOx) e material particulado. Os poluentes não regulados são pouco estudados até hoje e dentre estes encontra-se a classe dos hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e seus derivados nitrados (nitro-HPA). Estes são encontrados na exaustão do diesel na forma gasosa ou agregados ao material particulado. Hoje, o interesse em estudos destes compostos vem aumentando, devido às suas atividades carcinogênicas e mutagênicas às quais estão sujeitas as populações dos centros urbanos. O impacto causado pelos nitro-HPA emitidos por motores a ciclo diesel ao ambiente não está ainda completamente estabelecido. Este estudo consiste na modelagem e simulação do processo de combustão de hidrocarbonetos na faixa de C1 a C4 com o objetivo de descrever a formação de compostos aromáticos, principalmente HPA, e óxidos de nitrogênio a partir de modelos cinéticos de combustão propostos na literatura como referência e fazendo uso do software de simulação Kintecus. Este projeto tem como objetivo em longo prazo propor um modelo cinético para combustão do óleo Diesel. Foi iniciada a construção de um modelo cinético de combustão a partir de modelos de hidrocarbonetos simples de C1 a C4, com formação de aromáticos, HPA e óxidos de nitrogênio. Os modelos originais foram avaliados e modificados a fim de estudar como parâmetros do modelo afetam a concentração das espécies de interesse. Foi observado a tendência de formação de benzeno e fulveno em baixas temperaturas e a tendência de formação de antraceno, pireno, fenantreno a temperaturas mais altas. Foi avaliado que a conversão NO-NO2 ocorre em maiores proporções em reações iniciadas a baixas temperaturas, 600 K. Os resultados indicam que propano é o maior responsável por esta conversão. O modelo final obtido resultou da união dos modelos de combustão Hori e Marinov mais inclusão do GRI-Mech 3.0 e reações adicionais de NOx retiradas da base de dados NIST / The diesel engine exhaust is an important source of air pollutants, which comprises a complex matrix of regulated and unregulated pollutants. The nitrogen oxides (NOx) and the particulate material are examples of regulated pollutants found in the engine exhaust. The unregulated pollutants are poorly studied until today, being the polycyclic aromatic hydrocarbons and its nitrated derivatives (nitro-PAH) a class of unregulated pollutant observed in diesel exhaust. The nitro-PAHs are observed in gas phase or aggregated to the particulate material. At the present, the interest in those compounds raised due to their carcinogenic and mutagenic properties, which the population of urban centers are subject. The environmental impact caused by nitro-PAH is not fully established. This study consists in the modeling and simulation of the hydrocarbons combustion process comprising the C1 to C4 hydrocarbons using kinetic models proposed in the literature as reference models and the Kintecus software. The purpose of the present study is to describe the formation of aromatic compounds, mainly PAH, and nitrogen oxides. The long term goal is to build a combustion model to Diesel oil. The kinetic model was constructed based on known combustion models of C1 to C4 hydrocarbons, which includes the formation of aromatics, PAH and nitrogen oxides. The original models were evaluated and modified to analyze how the model parameters affects the species concentration. There is a trend to the formation of benzene and fulvene at low temperatures, and a tendency to formation of antracene, pyrene and antracene at high temperatures. The NO-NO2 conversion was evaluated and the high rates of conversion was obtained in simulations started at temperature. The results indicates that propene is the major hydrocarbon that promotes the NO-NO2 conversion. The final model proposed is based in the combination of Marinov and Hori models with the inclusion of GRI-Mech 3.0 plus additional reactions extracted from NIST database

Neste trabalho foi estudada a oxidação eletroquímica da seguinte série de substratos: (Ver no arquivo PDF). Para tanto foram empregadas a voltametria cíclica e eletrólises preparativas (diretas e indiretas), a potencial ou corrente controlados, em celas de um ou dois compartimentos. Os estudos voltamétricos foram realizados em MeCN/0,1M NaClO4 ou MeOH/0,2M NaClO4/0,2M NaOMe com anodo de platina, utilizando Ag/AgI (0,04M TBAI) ou Ag/Ag+ (0,01M AgNO3) respectivamente como sistemas de referência. Os experimentos eletrolíticos foram conduzidos em MeCN/0,1M NaClO4 ou MeOH/0,2M NaClO4/0,2M NaOMe utilizando anodo de platina, catodo de platina ou tungstênio e os mesmos sistemas de referência citados acima. Nas eletrólises a potencial controlado, efetuadas em acetonitrila, foram obtidos os 4,4\' ,5,5\' -tetrametóxi-bifenilos-2,2\' -substituídos correspondentes dos substratos 3 e 5-12, na faixa de 50-74% de rendimento e do substrato (13) em 12%. Este processo é sensível à concentração de base, sendo dificultado à medida que a concentração de 2,6-lutidina aumenta. Na eletrólise indireta, realizada em MeCN contendo piridina, com o substrato 2, mediada por Fe(bpy)3(PF6)2 foi obtida acetona (1) em 70%; nas realizadas com o substrato 3, mediadas por Fe(bpy)3(PF6)2, [Fe(dafipy)2](PF6)2 ou (4-Br-C6H4)3N, foi obtido o dímero correspondente na faixa de 26-53%, em ausência de base. Na presença de base e do mediador Fe(bpy)3(PF6)2, a eletrólise de 3 em acetonitrila levou à mistura de cetona 1 - 6,6% e álcool 2 - 28,2%. Nas eletrólises a corrente controlada, em MeOH/NaOMe, realizadas com os substratos 1, 3, 4 e 14 foram obtidos produtos resultantes da metoxilação do anel aromático como por exemplo o 1 -acetil-4,5,5,6-tetrametóxi-cicloexa-1,3-dieno, isolado em 71 % na eletrólise do substrato 1. Com base nos tipos de produtos obtidos, em exemplos da literatura e em cálculos semi-empíricos, foram formuladas propostas mecanísticas para explicação dos resultados eletrolíticos. / In the present work the electrochemical oxidation of the following 4-substituted-1,2-dimethoxybenzenes was investigated: (See file PDF). The compounds listed above were studied using cyclic voltammetry and preparative electrolyses, carried out under potential or current control, in divided or undivided cells. The voltammetric experiments were performed in MeCN/0.1M NaClO4 or MeOH/0.2M NaClO4/0.2M NaOMe using platinum anode; as reference systems Ag/AgI (0,04M TBAI) or Ag/Ag+ (0,01M AgNO3) were employed. The electrolytic experiments were carried out in MeCN/0.1M NaClO4 or MeOH/0.2M NaClO4/0.2M NaOMe using platinum anode and platinum or tungsten cathodes and the same reference systems mentioned above. Current controlled electro1yses of substrates 3, 5-13 in MeCN afforded 2,2\' disubstituted-4,4\'-5,5\' - tetramethoxy-biphenyls in 50-74% yields except 13 (12%). This process showed to be base sensitive, and, increasing 2,6-lutidine concentration dimerization was progressively suppressed. Indirect electrolysis of substrate 2 in MeCN containing pyridine, mediated by Fe(bpy)3(PF6)2, afforded ketone (1) in 70% yield. Under similar conditions but absence of base, in the presence of Fe(bpy)3(PF6)2, [Fe(dafipy)2](PF6)2 or (4-Br-C6H4)3N the corresponding dimeric product was isolated in 26-53% yields. Using Fe(bpy)3(PF6)2 as mediator and 2,6-lutidine as base, the electrolysis of 3 in acetonitrile led to a ketone 1/ alcohol 2 mixture (6.6 and 28.2%). Current controlled electrolyses carried out in MeOH/NaOMe, with substrates 1, 3, 4 and 14 afforded only nuclear methoxylation products, e.g. l-acetyl-4,5,5,6-tetramethoxy-cyclohexa-1,3-diene, isolated in 71 % yield from the electrolysis of substrate 1. Mechanistic proposals for the electrochemical oxidation of the examined substrates were made based on electrochemical methods, product analysis and semi-empirical molecular orbital ca1culations.

A exaustão de um veículo de motor a diesel é uma importante fonte de poluentes atmosféricos, pois forma uma matriz complexa composta de poluentes regulados e não regulados pelos órgãos governamentais. Dentre os poluentes regulados podemos citar óxidos de nitrogênio (NOx) e material particulado. Os poluentes não regulados são pouco estudados até hoje e dentre estes encontra-se a classe dos hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e seus derivados nitrados (nitro-HPA). Estes são encontrados na exaustão do diesel na forma gasosa ou agregados ao material particulado. Hoje, o interesse em estudos destes compostos vem aumentando, devido às suas atividades carcinogênicas e mutagênicas às quais estão sujeitas as populações dos centros urbanos. O impacto causado pelos nitro-HPA emitidos por motores a ciclo diesel ao ambiente não está ainda completamente estabelecido. Este estudo consiste na modelagem e simulação do processo de combustão de hidrocarbonetos na faixa de C1 a C4 com o objetivo de descrever a formação de compostos aromáticos, principalmente HPA, e óxidos de nitrogênio a partir de modelos cinéticos de combustão propostos na literatura como referência e fazendo uso do software de simulação Kintecus. Este projeto tem como objetivo em longo prazo propor um modelo cinético para combustão do óleo Diesel. Foi iniciada a construção de um modelo cinético de combustão a partir de modelos de hidrocarbonetos simples de C1 a C4, com formação de aromáticos, HPA e óxidos de nitrogênio. Os modelos originais foram avaliados e modificados a fim de estudar como parâmetros do modelo afetam a concentração das espécies de interesse. Foi observado a tendência de formação de benzeno e fulveno em baixas temperaturas e a tendência de formação de antraceno, pireno, fenantreno a temperaturas mais altas. Foi avaliado que a conversão NO-NO2 ocorre em maiores proporções em reações iniciadas a baixas temperaturas, 600 K. Os resultados indicam que propano é o maior responsável por esta conversão. O modelo final obtido resultou da união dos modelos de combustão Hori e Marinov mais inclusão do GRI-Mech 3.0 e reações adicionais de NOx retiradas da base de dados NIST / The diesel engine exhaust is an important source of air pollutants, which comprises a complex matrix of regulated and unregulated pollutants. The nitrogen oxides (NOx) and the particulate material are examples of regulated pollutants found in the engine exhaust. The unregulated pollutants are poorly studied until today, being the polycyclic aromatic hydrocarbons and its nitrated derivatives (nitro-PAH) a class of unregulated pollutant observed in diesel exhaust. The nitro-PAHs are observed in gas phase or aggregated to the particulate material. At the present, the interest in those compounds raised due to their carcinogenic and mutagenic properties, which the population of urban centers are subject. The environmental impact caused by nitro-PAH is not fully established. This study consists in the modeling and simulation of the hydrocarbons combustion process comprising the C1 to C4 hydrocarbons using kinetic models proposed in the literature as reference models and the Kintecus software. The purpose of the present study is to describe the formation of aromatic compounds, mainly PAH, and nitrogen oxides. The long term goal is to build a combustion model to Diesel oil. The kinetic model was constructed based on known combustion models of C1 to C4 hydrocarbons, which includes the formation of aromatics, PAH and nitrogen oxides. The original models were evaluated and modified to analyze how the model parameters affects the species concentration. There is a trend to the formation of benzene and fulvene at low temperatures, and a tendency to formation of antracene, pyrene and antracene at high temperatures. The NO-NO2 conversion was evaluated and the high rates of conversion was obtained in simulations started at temperature. The results indicates that propene is the major hydrocarbon that promotes the NO-NO2 conversion. The final model proposed is based in the combination of Marinov and Hori models with the inclusion of GRI-Mech 3.0 plus additional reactions extracted from NIST database

Plantea evaluar levaduras, aisladas de ambientes mineros, con posible uso potencial en la degradación del TNT. Para ello, un total de 29 cepas de levaduras fueron seleccionadas para la evaluación de tolerancia frente a TNT; de las cuales 5 cepas no manifestaron cambios en el crecimiento celular en concentraciones altas de TNT de hasta en 1500 mg/L, más si un cambio en el patrón morfológico (levadura-hifa-pseudohifa). Luego, las levaduras seleccionadas fueron caracterizadas molecularmente, mediante la amplificación y secuenciación de la región D1/D2 del gen LSU 28S rDNA. A partir del análisis bioinformático y filogenético confirmamos la identidad de las cepas 8TS-500Z, MD3-S1, MD10-A1 y MD10-A3 como Candida orthopsilosis, Candida maltosa, Candida maltosa y Debaryomyces hansenii, respectivamente. Posteriormente, se realizó la evaluación de cada cepa de levadura en la degradación de TNT, como única fuente de nitrógeno, monitoreando la degradación de TNT, el crecimiento celular y la liberación de nitrito. Las cepas Debaryomyces hansenii MD10-A3 y Candida maltosa MD3-S1 lograron valores superiores en el porcentaje de remoción, 71.1±0.5 % y 67.7±2.6 %, respectivamente. Mientras que, las cepas Candida maltosa MD10-A1, Yarrowia lipolytica 9TS-500-1 y Candida orthopsilosis 8TS-500Z presentaron porcentajes de 57±4.1 %, 52.6±1.2 % y 47.4±3.1 %, a correspondencia, durante 84 h de incubación. El análisis de las constantes de velocidad de reacción (k) mediante modelos cinéticos de primer y segundo orden, la tasa específica de crecimiento (μ) y concentración de nitrito liberado durante la remoción de TNT a las 84 h de incubación, identificaron a la cepa Debaryomyces hansenii MD10-A3 como la mejor en eliminación máxima de TNT; debido a una mayor constante de velocidad de reacción k1=0.0159 ± 0.0012 h-1 (r2=0.9735) y crecimiento μ = 0.0136 ± 0.0025 h-1 (r2=0.8724); además de presentar la concentración más alta de nitrito de 2.5 ± 0.18 mg/L a las 84 h de incubación. Después, se utilizó un diseño factorial fraccionado 25-1, para evaluar qué factores influyen en la eficiencia de degradación de TNT por la cepa Debaryomyces hansenii MD10-A3 Los factores seleccionados fueron: glucosa (2.52 - 7.56 g/L), NH4Cl (0 - 0.2 g/L), tween 80 (0.1 - 0.5 %), inóculo inicial (0.3 - 0.7 DO) y pH (4.5 - 7.5). Los análisis ANOVA mostraron como los factores más influyentes, en el porcentaje de remoción de TNT, a glucosa, NH4Cl y pH con valores-P < 0.05. Además, se encontró que el efecto de estos factores en la remoción de TNT puede expresarse adecuadamente mediante un modelo polinómico de primer orden (r2 = 0.998). Finalmente, se validó el modelo determinado en condiciones óptimas, logrando un incremento en la eficiencia de remoción de hasta un 140 % a las 24 horas; además de incrementar su constante de velocidad de remoción en un 132.5 % (k1 = 0.0379). / Tesis

Neste trabalho estudamos o processo de absorção de dois fótons em compostos azoaromáticos, abordando tanto aspectos fundamentais quanto aplicados. Moléculas azo-aromáticos têm recebido especial atenção nos últimos anos devido as suas potencias aplicações em dispositivos para armazenamento óptico de informação, modulação da luz e geração de relevos em superfície, processes estes associados ao mecanismo de foto isomerização. Os trabalhos apresentados nessa tese tiveram como principal foco explorar o fenômeno de absorção de dois fótons, utilizando a propriedade de foto-isomerização das moléculas azo-aromáticas. Nosso objetivo foi estudar as vantagens que podem ser obtidas pela utilização de pulsos intensos de luz, que interagem de maneira não linear com a matéria, para desenvolver aplicações utilizando compostos azo-aromáticos. Inicialmente, estudamos o processo de absorção de dois fótons em uma nova família de compostos azo-aromáticos, denominados Salen Dyes. Investigamos a influencia da presença de íons metálicos no processo de absorção de dois fótons dessas moléculas. Nossos resultados mostraram que, devido a ausência de conjugação entre as estruturas azo-aromáticas conectadas pelo metal, este tem pouca influência no processo não linear estudado. Pelo uso de um modelo de soma de estado para a seção de choque de absorção de dois fótons, fomos capazes de determinar os momentos de dipolo de transição destas moléculas. Em seguida, implementamos uma técnica para estudar o processo de armazenamento óptico, induzido através da orientação molecular dos compostos azo-aromáticos, via absorção de dois fótons. Observamos que de fato é possível se observar birrefringência induzida por dois fótons nestas moléculas, a qual esta confinada ao volume focal, conforme demonstrado pela obtenção de armazenamento tri-dimensional. Finalmente, exploramos o processo de controle coerente via formatação de pulsos ultra-curtos para manipular o processo de birrefringência induzida por dois fótons em compostos azo-aromáticos. Foi demonstrado que apenas a através da manipulação da fase do pulso ultra-curto, é possível modular a birrefringência induzida em filmes de compostos azo-aromáticos. / Here we investigated fundamental and applied aspects of the two-photon absorption process in azoaromatic compounds. Azoaromatic molecules have been studied in the last few years due to their applications in optical storage devices, light modulators and surface relief gratings, processes related to the photo-isomerization mechanism. The main focus of the results presented in this thesis was to explore the two-photon absorption process, taking advantage of the intrinsic photo-isomerization of the azo-aromatic chromophores. Our main goal was to study the advantages of utilizing intense pulses, which promote nonlinear excitation, to develop application with azo-aromatic compounds. Initially, we studied the two-photon absorption process in a new class of azo-aromatic compounds, named Salen Dyes. We investigated the influence of metal ions, presented in the Salen Dyes structure, on the two-photon absorption spectrum. Our results revealed that the metals have practically no influence in the nonlinear optical properties due to the lack of conjugation between the azo-moieties in the Salen Dyes. Through a theoretical model based on a sum-over-states calculation, we were able to determine the transition dipole moment of these molecules. Subsquently, we implememnted a technique to study the two-photon induced birefringence, resulting from the molecular re-orientation, in azo-aromatic compounds. We observed that the two-photon induced birefringence is confined to the focal volume, s demonstrated in a three dimensional optical storage experiment. Finally, we used coherent control processes to manipulate the two-photon induced birefringence in azo-compounds. It was demonstrated that it is possible to modulate the optically induced birefringence by manipulating the phase of the ultra-short pulses, via pulse shaping techniques.

Dependendo das etapas de produção, a aguardente de cana de açúcar, pode ser contaminada por Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) que apresentam propriedades carcinogênicas e/ ou mutagênicas. Neste trabalho se determinou os teores de HPAs em aguardentes acondicionadas em tonéis de carvalho sem tostar e tostados por 1, 2 e 3 minutos. Os dados obtidos em função do tempo de envelhecimento e do tempo de tosta do tonel foram correlacionados. Após períodos variados, as amostras foram coletadas e submetidas a processos de extração em cartuchos de SPE (C18) e analisadas por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC) com detector de fluorescência. Dos 16 HPAs monitorados pela Agencia de Proteção Americana (USEPA) foram analisados: Naftaleno, Acenafteno, Fluoreno, Fenantreno, Antraceno, Fluoranteno, Pireno, Benzo(a)Antraceno, Criseno, Benzo(b)fluoranteno, Benzo(k)fluoranteno, Benzo(a)pireno, Dibenzo(a,h)antraceno, Benzo(g,h,i)perileno e Indeno(1,2,3 c,d)pireno. Os HPAs nas aguardentes armazenadas, apresentaram um perfil comum, atingindo teores máximos entre o 4° e o 12° dia de armazenamento, começando a diminuir até atingir a valores em alguns casos próximos ao do Branco. Realizaram-se dois experimentos de armazenamento, o 1º experimento ao longo de 553 dias e o 2º experimento por um período de 57 dias. As amostras armazenadas no 2º experimento (tonéis re-utilizados) apresentaram teores inferiores de HPAs em relação ao 1º experimento. A soma dos teores médios máximos dos 15 HPAs, nas amostras de aguardente armazenada no 1º e 2º experimento respectivamente foram: 1 min. de tosta (27,76 -14,45 &micro;/L ), sem tosta (20,34 -9,02 &micro;g/L), 2 min. de tosta (15,45 -10,38 &micro;g/L) e 3 min. de tosta (14,25 -12,89 &micro;g/L). Os valores do Branco para o 1º e 2 º experimento foram: 10,88 &micro;g/L e 6,89 &micro;g/L, respectivamente. Com respeito ao Benzo(a)pireno (BaP), os teores médios máximos alcançados em aguardentes envelhecidas em tonéis tostados por 1, 2 e 3 minutos foram respectivamente: 0,0094 &micro;g/L, 1,401 &micro;g/L, 0,119 &micro;g/L e 0,051 &micro;g/L, atingindo teores maiores que o teor do Branco do BaP (0,014&micro;g/L). / During the different steps of production, the sugarcane spirits can be contaminated with Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) which have carcinogenic and/or mutagenic properties. The scope this work is to determine the levels of PAHs in aged sugarcane spirits in oak barrels with and without toasting for later correlation of results depending on the aging time and the time of the burning barrel. The samples were stored in barrels without and with toasting for 1, 2 and 3 minutes. After varying periods, samples were collected and subjected to extraction processes using SPE (C18) cartridges and analyzed by using High Efficiency Liquid Chromatography (HPLC) coupled with a fluorescence detector. We analyzed the following PAHs: naphthalene, acenaphthene, fluorene phenanthrene, anthracene, fluoranthene, pyrene, benzo(a)anthracene, chrysene, benzo(b)fluoranthene, benzo(k)fluoranthene, benzo(a)pyrene, dibenzo(a,h)anthracene, benzo(g,h,i)perylene and indeno(1,2,3-c,d)pyrene. PAHs in aged spirits had a common profile, reaching maximum levels between the 4th and 12th day of aging, starting to decrease the values, in some cases, lower than blank. There were two storage experiments, experiments 1 through 553 days and the 2nd experiment for a period of 57 days. Samples stored in the 2nd experiment (re-used barrels) had lower levels of PAHs compared to the 1st experiment. The sum of the maximum average levels of 15 PAHs in the samples spirit stored in the 1st and 2nd respectively experiment were: 1 min. of toast (27.76 -14.45 &micro;/L) without toast (20.34 -9.02 &micro;g/L), 2 min. toasting (15.45 -10.38 &micro;g/L), and 3 min. toasting (14.25 -12.89 &micro;g/L). The blank values for the 1st and 2nd experiment were: 10.88 &micro;g/L and 6.89 &micro;g/L, respectively. With respect to Benzo(a)pyrene (BaP), the maximum average levels achieved in spirit aged in barrels toasted by 1, 2 and 3 minutes were respectively: 0.0094 &micro;g/L, 1.401 &micro;g/L, 0.119 &micro;g/L and 0.051 &micro;g/L, reaching higher levels than the blank content of BaP (0,014 &micro;g/L)

Este trabalho é a continuação de uma linha de pesquisa iniciada com a Tese de Mestrado da autora. Trata-se do estudo do polimorfismo de alguns nitrocompostos aromáticos com o emprego da espectroscopia vibracional. Foram analisadas as seguintes substâncias: Seleneto de o-nitrodifenila; Sulfeto de metila e o-nitrofenila; Seleto de metila e o-nitrodifenila; Éter de p,pdinitrodifenila; Sulfeto de p,p-dinitrodifenila; Seleto de p,p-dinitrodifenila. Foram obtidas e caracterizadas as formas metaestáveis de cada composto e medidos os pontos de fusão. Através dos espectros foram identificadas as diferenças entre as variedades polimórficas e atribuídas as frequências aos modos normais de vibração. O tratamento matemático das coordenadas normais para o sulfeto e seleneto de p,p-dinitrodifenila foi feito com o uso do programa MM-2 modificado, após atribuição das frequências experimentais e utilização do modelo de forças de valências adaptado do nitrobenzeno. O programa permitiu obter um conjunto aceitável de constantes de força. Foi também obtida a distribuição relativa das energias potenciais pelos modos de vibração. Ainda como resultado das diferenças polimórficas e cálculo de coordenadas normais, foram evidenciados os modos de vibração mais afetados pelo empacotamento diferente das formas cristalinas. Sugerem-se também, através do cálculo e dos espectros, os ângulos de torção mais favoráveis para as formas estável e metaestável

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A Colômbia tem uma das maiores reservas de carvão do mundo, sendo o quinto exportador mundial do carvão de tipo térmico. Nos processos de extração de carvão a céu aberto, uma grande quantidade de material particulado (PM), constituído por partículas de pó, hidrocarbonetos e metais pesados, é liberada à atmosfera, onde pode formar misturas complexas e constituir um risco significativo para a saúde, tanto dos indivíduos com exposição ocupacional quanto dos que habitam em proximidade das áreas de mineração. No entanto, em populações humanas, a grande maioria dos dados sobre os efeitos da exposição ao carvão tem sido gerada a partir de estudos em populações com exposição ocupacional, o que faz com que os possíveis efeitos sobre as populações com exposição ambiental sejam desconhecidos. Considerando a pouca informação sobre o tipo de efeitos gerados pela exposição ambiental à resíduos de mineração de carvão, e com a finalidade de melhorar o conhecimento sobre o possível mecanismo do dano em diferentes tecidos, este trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos genotóxicos e citotóxicos em populações de indivíduos com exposição ambiental à misturas complexas geradas nos sistemas de mineração de carvão a céu aberto do Departamento de Guajira, Colômbia. Para isso, foram coletados sangue e mucosa oral de 98 indivíduos residentes nas proximidades de uma mina de carvão a céu aberto e de 41 indivíduos não expostos ao carvão. O teste de CBMN-Cyt em linfócitos e BMNCyt em mucosa oral, o ensaio cometa alcalino convencional e modificado com endonucleases (FPG, ENDO III), imunocoração com anticorpos anti-centrômero (CREST), bem como o conteúdo de elementos traço e metais pesados foram avaliados nas amostras. Adicionalmente, as concentrações de PM10 e PM2.5 nas áreas de coleta nas proximidades da mina foram estabelecidas e avaliadas para a presença de metais e matéria orgânica. A análise dos biomarcadores do CBMN-Cyt em linfócitos evidenciou um aumento significativo na frequência de micronúcleos em células binucleadas (MNBN) e células mononucleadas (MNMONO) dos indivíduos com proximidade residencial às áreas de exploração de carvão a céu aberto. As análises sobre a origem dos MN demostraram um aumento significativo de 45.27% na frequência de CREST+ MN nos indivíduos expostos, sugerindo a exposição à substâncias com potencial aneugênico. Particularmente, as frequências de MNBN e a indução de CREST+ MN em residentes expostos demonstraram uma correlação altamente significativa com os níveis de PM2.5, mas não com as concentrações de PM10. A análise geoespacial demonstrou que esta correlação é proporcional à distância entre as populações e as zonas de mineração e que o relevo e a velocidade do vento estão envolvidos na distribuição do PM e o nível de efeito observado em algumas áreas avaliadas. A composição química do PM2.5, avaliada pela técnica de PIXE, evidenciou a presença de elementos traço altamente enriquecidos como o S, e metais pesados moderadamente enriquecidos como Cr, Cu e Zn. O PM2.5 das regiões de mineração também apresentou altas concentrações de matéria orgânica (EOM) com características apolares. Da mesma forma que nos linfócitos, a mucosa oral também mostrou um aumento significativo na frequência de todos os parâmetros do BMNCyt, enquanto que a %Tail DNA, avaliadas no ensaio Cometa convencional e modificado com o uso de endonucleases (FPG e ENDO III), também mostrou um aumento significativo em indivíduos com proximidade residencial às minas de exploração de carvão à céu aberto. Entre os indivíduos expostos, foram detectadas elevadas concentrações sanguíneas de Cr, Ni, Mn e Br quando comparados com os indivíduos não expostos. Os valores de %Tail DNA no ensaio Cometa convencional foram altamente correlacionados com as concentrações de Al, Mn e Br no sangue, enquanto que o %Tail DNA no ensaio Cometa modificado com FPG foi relacionado com as concentrações de Mn. Assim, o dano ao DNA observado nos indivíduos com exposição ambiental à resíduos de mineração de carvão pode ser consequência do dano oxidativo resultante da exposição aos resíduos do carvão, especialmente metais e matéria orgânica contidos na fração fina do material particulado. / Colombia has one of the world's largest coal reserves being the fifth biggest thermal coal exporter world-wide. In opencast coal mining extraction, large amounts of particulate matter (PM) constituted by dust particles, hydrocarbons and heavy metals are released into the atmosphere, where they can form complex mixtures, representing a significant health risks to both, occupationally exposed workers and populations living in proximity to mining areas. However, in human populations, most of the data on the effects of exposure to coal residues have been obtained from studies involving occupationally exposed populations, causing a scarcity of data examining the impact of these industrial operations in populations with environmental exposure. Considering the lack of information in regard to the effects of environmental exposure to coal mining residues, and in order to improve our knowledge on the possible damaging mechanism, the aim of this study was to evaluate the genotoxic and cytotoxic effects caused by environmental exposure to complex mixtures generated in open-cast coal mining systems located in the Department of Guajira-Colombia. We collected blood and oral mucosa cells from 98 individuals residents in proximity to an open-pit coal mine and 41 unexposed individuals. We assessed the CBMN-Cyt parameters in lymphocytes and BMNCyt parameters in oral mucosa, the alkaline and endonucleases modified comet assay (FPG, ENDO III), the immunofluorescent antikinetochore staining (CREST) and trace and heavy metals content in samples from exposed individuals. Additionally, PM10 and PM2.5 concentrations were established in sampling areas around the mining zone and metals and organic matter content determined. Analysis of CBMN-Cyt parameters revealed a significant increase in micronuclei frequency in binucleated (MNBN) and mononucleated (MNMONO) cells of individuals with residential proximity to open-pit coal mines compared to residents from non-mining areas. Results on the mechanism of micronucleus formation, showed a statistically significant increase in CREST+ MN (45.27%) in exposed individuals, suggesting the exposure to aneuploidy-inducing substances. Particularly, MNBN frequency and CREST+ MN induction were highly correlated to PM2.5 levels but not to PM10. Spatial interpolation analysis showed that this correlation is proportional to the distance between populations and mining areas. Local wind speed and topography were identified as major contributors to PM dispersion and damage distribution in some areas. Chemical composition of PM2.5 by PIXE demonstrated the presence of highly enriched elements like S and moderate enrichment of heavy metals like Cr, Cu and Zn. Mining regions had also higher concentrations of extractable organic matter (EOM) related to nonpolar and polar compounds. Like in lymphocytes, oral mucosa cells also showed a significant increase of all BMNCyt parameters, while %TailDNA in conventional and endonuclease modified comet assay (FPG and ENDO III) also showed a significant increase in individuals living in proximity to open-pit coal mining areas. Exposed individuals showed higher concentrations of Cr, Ni, Mn and Br in blood compared to unexposed controls. %Tail DNA in conventional Comet assay was highly correlated with Al, Mn and Br concentrations, while %Tail DNA in the FPG Comet assay was correlated to Mn concentrations. These results suggest that DNA damage detected in environmentally exposed individuals may be caused by oxidative damage caused by exposure to coal mining residues, particularly metals and organic matter contented in the fine fraction of the particulate matter.

Cubatão, o maior pólo industrial da américa latina também já foi uma das cidades mais poluídas do mundo. Os 30 anos de intensa atividade industrial vêm pressionando o meio ambiente com substâncias tóxicas e afetando gravemente a saúde da população. Dentre as substâncias contaminantes mais importantes da região estão os derivados de petróleo como o benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos. Conhecidos como BTEX, eles são produzidos e utilizados em larga escala e a contaminação ocorre frequentemente através de vazamentos. Nos solos, devido à sua solubilidade em água, essas substâncias podem se espalhar por longas distâncias a partir do ponto afetado contaminando locais distantes. Já foi comprovada a capacidade de micro-organismos de sobreviver e até utilizar BTEX como fonte de carbono. Os micro-organismos adaptados catabolizam os contaminantes transformando-os em substâncias menos tóxicas e até mesmo eliminando-os do ambiente, capacidade de grande interesse econômico e ambiental. Nessa linha, nossa proposta visa o estudo das comunidades microbianas de solos afetados e não afetados por BTEX. Para isso foi utilizada a metagenômica como abordagem de estudo identificando-se diferenças qualitativas e quantitativas nas estruturas microbianas de três diferentes locais do município de Cubatão, sendo um deles afetado diretamente por BTEX. Pelo método utilizado e aqui desenvolvido, foi possível identificar um panorama metabólico geral identificando-se genes relevantes e o potencial de degradação de hidrocarbonetos aromáticos de micro-organismos conhecidos e desconhecidos, revelando melhor o potencial metabólico dos solos identificados. Os resultados apresentados podem contribuir para um melhor entendimento da dinâmica in situ de uma comunidade microbiana afetada por BTEX assim como melhorar o conhecimento sobre a comunidade microbiana de um local altamente impactado como Cubatão. / Cubatão is the largest industrial site in Latin America and was in the past one of the most polluted cities in the world. 30 years of intense industrial activity has pushed environmental limits with toxic substances and has severely affected the inhabitants\' health. Among the contaminants found in the region, the petroleum derivatives benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes are the most important. Known collectively as BTEX, they are produced and used at a large scale and contamination frequently occurs. Because it is highly soluble in water, when in soil BTEX can spread long distances from the original contamination site, thus affecting large areas. Some microorganisms are known to live in contaminated environments and use contaminants such as BTEX as a unique carbon source for energy production. They catabolize contaminants into less dangerous products or even eliminate them from environment, a feature which has great commercial and environmental interest. We therefore compared the microbial communities in soils which were affected and un-affected by BTEX contamination. To this end, we used a metagenomics approach and developed a comparison method to identify microorganisms and degradation potential of soils studied. We found qualitative and quantitative differences in microbial structures from three different sites in Cubatão County, one of which is contaminated with BTEX. We constructed a metabolic overview identifying important genes, degradation potential and microorganisms related to BTEX degradation. The results presented here could contribute to understanding the in situ dynamics of a BTEX affected microbial community as well as improving our knowledge of the microbial community of Cubatão, a highly environmentally impacted place.