Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-05-16T11:57:24Z No. of bitstreams: 1 ricardonevesdesouzalima.pdf: 14438682 bytes, checksum: a4f0c31e349dbc8f0f8d13c3a9fc6879 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-17T16:13:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ricardonevesdesouzalima.pdf: 14438682 bytes, checksum: a4f0c31e349dbc8f0f8d13c3a9fc6879 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-17T16:13:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ricardonevesdesouzalima.pdf: 14438682 bytes, checksum: a4f0c31e349dbc8f0f8d13c3a9fc6879 (MD5) Previous issue date: 2013-04-04 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Reservatórios são sistemas artificiais complexos influenciados pelas características de sua bacia hidrográfica que, submetidos a pressões de origem antrópica, sofrem desequilíbrios na dinâmica dos seus processos físico-químicos e hidrobiológicos, conduzindo a estados de degradação. A compreensão das interações entre o sistema terrestre (bacia hidrográfica) e o sistema aquático (reservatório) torna-se fundamental na adoção de estratégias de gerenciamento quali-quantitativo dos recursos hídricos. A análise de ecossistemas aquáticos utilizando métodos expeditos em associação com aquisição de dados in situ permite maior velocidade e abrangência no processamento das informações. No reservatório de Funil – RJ, o constante aporte de poluentes orgânicos provenientes de sua bacia hidrográfica promove a degradação da qualidade das águas, com o estabelecimento de condições eutróficas e o surgimento frequente de florações de algas. Nesse contexto, esta dissertação foi dividida em três capítulos desenvolvidos de acordo com os seguintes objetivos: 1) avaliar os fatores de pressão antrópica sobre o estado trófico do reservatório de Funil através da modelagem em SIG; 2) analisar suas características limnológicas através da coleta e análise de parâmetros de qualidade da água; e 3) utilizar técnicas de sensoriamento de campo e orbital para análise da concentração de clorofila-a na água. Os resultados indicaram que a concentração potencial de nutrientes ultrapassariam os limites estabelecidos na maior parte da bacia, com predominância para as cargas pontuais, porém com uma significativa contribuição de fontes não pontuais (difusas). Com relação às características limnológicas do reservatório de Funil, verificou-se a ocorrência predominante de um estado supereutrófico no período analisado, com um gradiente marcante de montante (pior condição) à jusante (melhor condição). As características espectrais da água, tanto as obtidas in situ quanto por satélite (sensor MERIS), demonstraram algumas feições características da presença de fitoplâncton no reservatório, especialmente nas regiões do vermelho e infravermelho próximo do espectro eletromagnético, indicado pelas correlações significativas entre o índice NDVI e as concentrações de clorofila-a na água. Concluise que a elevada carga potencial de nutrientes provenientes da bacia condiciona, em grande parte, o processo de eutrofização no reservatório de Funil e que métodos que utilizam o sensoriamento remoto para estimar a concentração fitoplanctônica podem ser de grande utilidade no estudo de sistemas aquáticos continentais. / Reservoirs are artificial complex systems influenced by watershed characteristics, and subjected to anthropogenic pressures suffer imbalances in the dynamics of their physical-chemical and hydrobiological processes, leading to degradation states. Understanding the interactions between the terrestrial system (watershed) and the aquatic system (reservoir) becomes crucial in the adoption of strategies for qualitative and quantitative management of water resources. The analysis of aquatic ecosystems using expedited methods in combination with in situ data acquisition allows for greater speed and coverage of information processing. In Funil-RJ reservoir the constant input of organic pollutants from its watershed promotes the degradation of water quality, with the establishment of eutrophic conditions and the emergence of frequent algal blooms. In this context, this dissertation is divided into three chapters developed in accordance with the following objectives: 1) to evaluate the factors of human pressure on the trophic status of the Funil reservoir through GIS modeling; 2) analyze their limnological characteristics through the collection and analysis of water quality parameters; and 3) using field and orbital remote sensing techniques to analyze the chlorophyll-a concentration in the water. The results indicated that the potential concentration of nutrients would exceed the limits established in most of the basin, predominantly to the point sources, but with a significant contribution from non-point sources (diffuse). With concerning to the limnological characteristics of Funil reservoir, was verified the predominant occurrence of a supereutrophic state over analyzed period, with a marked gradient upstream (worst condition) to downstream (best condition). The spectral characteristics of the water, both obtained in situ as satellite (MERIS sensor) showed some characteristic features of the presence of phytoplankton in the reservoir, especially in the red and near-infrared regions of the electromagnetic spectrum, indicated by significant correlations between NDVI index and the chlorophyll-a concentrations in the water. We conclude that the high potential for nutrient loading from the watershed affects largely the process of eutrophication in the Funil reservoir and methods that use remote sensing to estimate phytoplankton concentrations may be useful in the study of continental aquatic systems.

Nas últimas décadas a Organização das Nações Unidas apontou que a escassez de água doce disponível para consumo poderia ser uma barreira para desenvolvimento de todos os países. Essa realidade torna-se ainda mais alarmante se for levado em conta o aumento na densidade demográfica, sobretudo nas megalópoles onde os recursos hídricos ainda sofrem por conta da contaminação pelas fontes de poluição pontuais. Nos países subdesenvolvidos esse panorama é ainda mais crítico. A falta de recursos para planejamento e execução de obras de saneamento faz com que a degradação dos corpos d\'água ocorra em ritmo ainda mais acelerado, trazendo um risco eminente para a população dessas regiões devido à disseminação de doenças, por exemplo. Face ao exposto, é premente a necessidade de formulação de projetos para monitorar os recursos hídricos, sobretudo aqueles inseridos em áreas urbanas, utilizados para o abastecimento de grande regiões metropolitanas, como é o caso do Complexo Billings-Guarapiranga, situado em São Paulo. Nessas regiões, os rios e reservatórios acabam perdendo a característica de patrimônio público e tornam-se elementos abióticos na paisagem, sem valor cultural ou como necessidade básica para a vida. Contudo, infelizmente o atual sistema de gestão pública no Brasil está em crise e, por conta disso, também é necessário inovar a maneira como os monitoramentos são realizados, visando reduzir os gastos com trabalhos de campo para coleta de amostras e análise das mesmas. Neste contexto, o uso das ferramentas de geoprocessamento aliadas aos produtos obtidos por sensores remotos pode contribuir efetivamente para a reversão do atual patamar de destruição dos ecossistemas aquáticos continentais. A ideia é criar processos que permitam não somente avaliar a qualidade dos reservatórios mas, também, auxiliar na criação e atualização dos atuais planos diretores e zoneamentos ecológicos-econômicos. O presente trabalho apresenta um conjunto de ferramentas capazes de auxiliar na gestão dos recursos hídricos, tanto na avaliação do estado trófico de reservatórios, como na análise do risco ecológico nas bordas das bacias de captação. Através da modelagem de biomassa fitoplanctônica pela concentração de Clorofila-A, da extração de redes de drenagem e da análise do uso e ocupação do solo nas bacias de captação é possível ter uma ideia bastante concreta do risco ecológico associado aos recursos hídricos. Os resultados obtidos neste trabalho, em comparação com trabalhos desenvolvidos por outros autores, aponta a potencialidade da metodologia proposta. Ainda, o processamento da série de imagens Landsat 5/TM auxiliou na identificação da dinâmica espacial da concentração de Clorofila-A, permitindo a identificação das áreas com contaminação persistente 2003 e 2010. Por fim, acredita-se que o leitor deve sentir-se encorajado no desenvolvimento de novos modelos e atualização dos modelos atuais. O conjunto de ferramentas propostas pode contribuir, efetivamente, para a gestão dos recursos hídricos / In recent decades the United Nations published that the scarcity of fresh water available for consumption could be a barrier to development of all countries. This reality becomes even more alarming considering the increased in population density, especially in megacities where water resources are still suffering because of punctual pollution sources. In underdeveloped countries this scenario is even more critical. Lack of financial resources for sanitation planning and implementation causes faster degradation of water bodies, bringing an imminent risk to these region populations due to disease spread, for example. In this way, its necessary to reformulate the water resources monitoring projects, especially those placed in urban areas, used for large metropolitan areas supply, such as the Billings-Guarapiranga Complex, located in São Paulo. In these regions, rivers and reservoirs end up losing the characteristic of public assets and become abiotic elements in the landscape without cultural value or as a basic need for life. However, unfortunately the Brazilian current public management system is in crisis and so on we need to innovate the way the monitoring projects is performed in order to reduce field work costs to collect samples and analyze them. In this context, the use of GIS tools, combined with the products obtained by remote sensors can effectively contribute to the reverse the current level freshwater ecosystems degradation. The idea is to create processes not only to assess the reservoirs quality, but also helps to create and update the current master plans and ecological-economic zoning. This paper presents a set of tools to assist the water resources management, both in assessing of reservoirs trophic status, as in the analysis of catchment basin border ecological risk. It is possible to have a very concrete idea of the ecological risk associated with water resources through the phytoplankton biomass modeling by concentration of chlorophyll-A, the extraction of drainage networks and the analysis of land use in the catchment basin can. The results obtained here compared to others, points out the potential of the proposed methodologies. Furthermore, processing of Landsat 5/TM series helped in identifying chlorophyll-A concentration spatial dynamics, allowing the identification persistent contamination areas in 2003 and 2010. Finally, we believed the reader should feel encouraged to develop new models and update the current ones. The set of proposed tools can effectively contribute to the water resources management

As represas construídas em cascata no rio Tietê (Barra Bonita, Bariri, Ibitinga, Promissão, Nova Avanhandava e Três Irmãos) constituem em sistemas artificiais com grande importância ecológica, econômica e social. Com base nos dados físico-químicos e biológicos das seis represas, foram avaliadas as condições limnológicas, abundância da comunidade fitoplanctônica e zooplanctônica e o estado de trofia dos reservatórios através da aplicação do índice do estado trófico, desenvolvido por Carlson (1977). A utilização da concentração de fósforo para determinação do índice é o que deu melhor resultado, mostrando uma redução gradual de sua concentração nas represas seqüenciais, principalmente no período do verão. Os reservatórios que se mostraram eutróficos como o de Barra Bonita, Bariri e Ibitinga apresentaram uma maior abundância e freqüência de florescimento das algas pertencentes a classe Cyanophyceae principalmente das espécies Microcystis aeruginosa. Algumas espécies de Rotifera, como Asplanchna sieboldi, Brachionus caliciflorus e Kellicottia bostoniensis, e de Copepoda Calanoida Notodiaptomus iheringi, também serviram de indicativos do estado trófico dos sistemas, já que esses estão associados a ambientes eutróficos. / Reservoirs built in cascade in Tietê river (Barra Bonita, Bariri, Ibitinga, Promissão, Nova Avanhandava and, Três Irmãos) constitute artificial systems with a high ecological, economic and social relevance. Based on the physical, chemical and biological data from the six reservoirs, limnological conditions were evaluated, the abundance of phytoplankton and zooplankton communities and the trophic state of reservoirs through the application of trophic state index, developed by Carlson (1977). The use of phosphorus concentration to determine the index gave the best result, showing a gradual reduction of its concentration in the sequential reservoirs, especially in summer period. The reservoirs that showed up to be eutrophic like Barra Bonita, Bariri and Ibitinga presented a higher abundance and frequency in development of algae belonging to the Cyanophyceae class, especially of Microcystis aeruginosa species. Some species of Rotifera such as Asplanchna sieboldi, Brachionus calyciflorus and, Kellicottia bostoniences, and of Copepoda Calanoida Notodiaptomus iheringi, also served as indicative of trophic state for these systems, since they are associated to eutrophic environments.

No intuito de identificar as relações entre as variações espaciais e temporais da biomassa e produção primária fitoplanctônica frente às variáveis físicas e químicas da coluna de água, foram realizadas coletas mensais de parâmetros físicos, químicos (nutrientes inorgânicos), séston e biomassa fitoplanctônica em 4 estações oceanográficas localizadas na baía e 3 no canal de Santos no período entre novembro de 2004 a dezembro de 2005. O transporte de propriedades entre os canais estuarinos e a baía foi estimado através de medidas realizadas em estações fixas, nas entradas dos canais de Santos e São Vicente, durante um ciclo completo de maré (13h). Os principais fatores limitantes ao desenvolvimento da biomassa fitoplanctônica e da produtividade primária foram: a disponibilidade de luz, a estratificação da coluna de água e a temperatura. Os canais de Santos e São Vicente atuaram como importadores de sal, nutrientes e biomassa fitoplanctônica na maioria das ocasiões estudadas. Os elevados teores de nutrientes inorgânicos dissolvidos, associados à ausência de correlação entre nutrientes e biomassa, indicam que não há limitação nutricional, apesar das condições distróficas observadas. Os altos teores de Cl-a (média de 10,1 mg m-3) indicam que o ambiente continua apresentando características eutróficas, já reportadas em trabalhos realizados na área há mais de 30 anos. / The relationship between time-space variations of phytoplankton biomass and primary productivity and the variability in physical and chemical characteristics of the water column was investigated by monthly samplings of temperature, salinity, inorganic nutrients, seston and phytoplankton biomass in 4 oceanographic stations in Santos Bay and 3 stations in Santos Channel, during the period from November 2004 to December 2005. The transport of properties between estuarine channels and the bay was estimated by measurements conducted in fixed stations located at Santos and São Vicente Channels inlets throughout a complete tidal cycle (13h). The main limiting factors to phytoplankton biomass development were: light availability, water column stratification and temperature. Santos and São Vicente channels imported salt, nutrients and phytoplankton biomass in the majority of the studied cases. High levels of dissolved inorganic nutrients and biomass indicate no nutritional limitation, despite the dystrophic conditions observed. High chlorophyll-a concentrations (mean value 9.82 mg m-3) indicate the environment still displays the eutrophic characteristics already reported in former studies conducted in this area by more than 30 years ago.

A presente tese trata do desenvolvimento de uma língua eletrônica (LE) e da avaliação de seu uso na detecção de 2-metilisoborneol (MIB), geosmina (GEO) e isoborneol (ISO) em amostras de água. A água abastecida à região metropolitana de São Paulo provém de mananciais, os quais estão sujeitos à ploriferação de algas (eutrofização). Muitas delas podem ser tóxicas e ainda produzir compostos, como MIB e GEO, substâncias reconhecidas por provocar gosto e odor desagradáveis na água que consumimos. De fato, a presença de MIB e GEO na água é uma das maiores fontes de reclamação por parte dos consumidores junto à companhia de saneamento e abastecimento de São Paulo (SABESP). Apesar disso, ainda não existem tecnologias que possam ser aplicadas para a detecção in locu dessas substâncias. A LE usada nesta tese foi baseada em um arranjo de sensores químicos não-específicos, formados por microeletrodos interdigitados de ouro recobertos com filmes poliméricos nanoestruturados depositados pela técnica de automontagem e interrogados sob regime de corrente alternada. A calibração da LE foi realizada com soluções de concentração determinada de GEO, MIB e ISO preparadas em água destilada, mineral e de torneira. Foram avaliadas tanto soluções individuais contendo um único contaminante, quanto misturas contendo MIB e GEO. A resposta elétrica dos sensores (medidas de capacitância), foram interpretadas por análise das componentes principais (PCA) e por lógica Fuzzy, com as quais a LE consegue discriminar as diversas amostras com relativa facilidade e confiabilidade. Dentre as principais observações dessa investigação, notou-se que a LE desenvolvida consegue detectar MIB e GEO em amostras de água reais em concentrações tão baixas quanto 20 ng L-1. Os gráficos de PCA mostram a separação das amostras em clusters relativamente pequenos, bem separados e sem sobreposição. A LE é capaz de identificar de forma direta, a partir de variações na primeira componente principal, variações na razão molar nGEO/nMIB em misturas de MIB e GEO. Em um caso mais próximo da realidade, a LE consegue discriminar com relativa facilidade, amostras de água fornecidas pela SABESP, coletadas do sistema Guarapiranga antes e após a estação de tratamento. As taxas de acerto da LE usando os controladores Fuzzy desenvolvidos são próximas de 100% para a maioria das amostras. A menor taxa de acerto (93,33%) ocorreu com as amostras preparadas em água de torneira. Adicionalmente, nenhuma amostra de água pura foi classificada como contendo algum contaminante, ou seja, não houve falsos positivos. Conclui-se, portanto que a LE desenvolvida, tanto em termos de sensores quanto de análise de dados, apresenta potencial para monitoramento de MIB e GEO nos reservatórios de água, fornecendo em tempo real e in loco informações sobre a qualidade da água provinda da estação de tratamento. A tese também apresenta alguns resultados da preparação de filmes poliméricos com impressão molecular para aplicação em sensores específicos, obtidos durante o estágio na Universidade Autônoma de Barcelona. / Water from São Paulo metropolitan area comes from water reservoirs, which are prone to algae bloom (eutrophication). These algae can be toxic and produce compounds, such as geosmin (GEO) and 2-methylisoborneol (MIB) that give unpleasant taste and odour to the water supplied to consumers. In fact, their presence in water is one of the major complains of consumers to São Paulo\'s water company (SABESP). Despite that, technologies that can be applied for monitoring these substances in real time and in locu are still not available. In this sense, the present thesis work has focused on the development of an electronic tongue system (ET) and evaluate its performance on detecting MIB, GEO and isoborneol (ISO) in water samples. The ET is based on an array of non-specific chemical sensors, which are made of gold interdigitated microelectrodes covered with nanostructured polymeric films deposited via the layer-by-layer technique and interrogated in alternate current regime. The ET calibration was conducted by analyzing distilled, mineral and tap water samples tainted with known concentrations of MIB, GEO and ISO. The samples were solutions with a single tainting compound and solutions containing MIB and GEO mixed together. The sensors\' electrical response (capacitance measurements) was interpreted by principal component analysis (PCA) and Fuzzy logic. Among the main features of this work, the present ET presents a detection limit of about 20 ng L-1 for both tainting compounds. The ET can also discriminate with great easiness and confiability individual and mixture samples. PCA plots show that samples are grouped into relatively small and well-separeted clusters (no overlapping). The ET is also capable of detect, based on changes on the first principal component, changes in the nGEO/nMIB molar ratio of mixed samples. Also, the ET can discriminate with great easiness, water samples supplied by SABESP, collected at Guarapiranga\'s reservoir, before and after the water treatment plant. The influence of the water type on the sensors\' response has little significance when the Fuzzy controller is employed. The ET with the Fuzzy controller presents an excellent performance with very low error rates: 0.25% (distilled water), 5% (mineral water) and 6.66% (tap water). Besides that, Fuzzy logic results can be displayed in simpler plots which ensures easier readings of hit and error rates of the ET. Also, the numeric values (compound concentration) can be replaced by linguistic variables such as proper and improper. Finally, it can be concluded that the ET developed herein, when considering sensor and data analysis, shows a great potential for monitoring MIB and GEO in water reservoirs, providing in real time and in locu information about water quality in treatment stations. This thesis also presents the study on the assembly of molecularly imprinted polymeric films to be used in specific chemical sensors, carried out during the internship at the Universidade Autonoma de Barcelona.

Made available in DSpace on 2016-08-10T10:44:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SILVIA MOREIRA DOS SANTOS.pdf: 6306361 bytes, checksum: e51992308d1bf5bdde4febb0cd7e0277 (MD5) Previous issue date: 2012-03-02 / João Leite Stream consists on an approximate area of 765 km ², in which its main watercourse has a length of 135 km. The chosen study area was the reservoir implanted in João Leite Stream, situated in the upstream of Goiania, along with Balm hill. The sampling points were: P1 (situated in the upstream of Terezópolis reservoir), P2 (reservoir), P3 (situated in the downstream of bus reservoir) and P4 (catchment - SANEAGO). This study aimed at data attainment to evaluate the changes in the reservoir, as well as at correlating the results of hydrobiological and abiotic components through statistical analysis. The variables studied were: climatic (air temperature and precipitation), physicochemical (water temperature, transparency, pH, energy conductivity, turbidity, dissolved oxygen, organic matter, total phosphorus and nitrate) and hydrobiological (chlorophyll a, pheophytin a and phytoplankton density). During the study, the amount of rainfall recorded was 1529 mm. In the reservoir, the temperature varied from 26.3°C to 28.2ºC in the dry season, and from 22.6°C to 26.8°C during the rains, exceeding the amounts recorded for the other locations in the same period. The reservoir lentic waters environment favored the retention of cleaner waters, with low turbidity amounts compared to other sampling locations. The lowest concentrations of DO saturation were observed in P2. The highest concentrations of oxygen were detected in March/2010 at points P1, P2 and P3. The organic matter at all sampling locations was the highest from January/10 to April/10 and the lowest amounts recorded were in January/11 at all locations (0.4 mg / L to 0.5 mg / L). The t test applied to the data, demonstrated the existence of significant differences between the sampling locations, except for the variables in phosphate, organic matter and cyanobacteria that suggested amounts closer to the records of the sampled locations. Mostly, the parameters analyzed were classified among the minimum required by CONAMA 357/2005. Predominantly, it was at the reservoir that occurred the largest temporal and seasonal variations, demonstrating the particular characteristics of the lentic environments in relation to lotic environments. The richness of the total Chlorophyceae exceeded 34%, followed by the Cyanophyceae, with over 18% at all locations, whereas all other classes contributed less than 5% of the total rate of richness. In P2 the richness of the rate recorded was higher when compared with the other locations. During March 2010, it was recorded the first occurrence of flowering, being the dominant species Cylindrospermopsis raciborskii, a cyanobacterium with toxicity showed in other studies. The distance of 10.42 kilometers traveled by the water to the point of catchment may explain the low density of Cylindrospermopsis raciborskii in catchment (P4), in the same period in which flowering was occurring in P2. The rating of P2 regarding the degree of hypertrophy ranged from oligotrophic to mesotrophic using chlorophyll a parameter during the sampling period. / O Ribeirão João Leite apresenta uma área aproximada de 765 km², sendo que o seu curso d água principal tem uma extensão de 135 km. A área de estudo escolhida foi o reservatório implantado neste ribeirão, à montante da cidade de Goiânia, junto ao morro do Bálsamo. Os pontos amostrados foram: P1 (à montante do reservatório em Terezópolis), P2 (reservatório), P3 (à jusante do reservatório) e P4 (captação na SANEAGO). O objetivo foi avaliar as alterações ocorridas no ambiente lótico para lêntico (reservatório), nos período de janeiro de 2010 a janeiro de 2011, assim como correlacionar os resultados hidrobiológicos e componentes abióticos por meio de análises estatísticas. As variáveis estudadas foram: climatológicas (temperatura do ar e precipitação), físico-químicas (temperatura da água, transparência, pH, condutividade elétrica, turbidez, oxigênio dissolvido, matéria orgânica, fosfato e nitrato total) e hidrobiológicas (clorofila a, feofitina a e densidade fitoplanctônica). Durante o estudo, a precipitação total registrada foi de 1529 mm. No reservatório a temperatura variou entre 26,3ºC a 28,2ºC no período de estiagem e 22,6ºC a 26,8°C durante as chuvas, superando os valores registrados para os ambientes lóticos. O ambiente lêntico favoreceu a permanência de águas limpas, claras e baixa turbidez em comparação aos demais pontos amostrados. O teste t demonstrou a existência de diferença significativa entre os pontos de amostragem, a exceção da variável fosfato, matéria orgânica e cianobactérias que sugeriram valores mais próximos entre os registros dos pontos amostrados. Em sua maioria os parâmetros analisados estiveram enquadrados dentro do mínimo exigido pelo CONAMA 357/2005. Predominantemente foi no reservatório que ocorreram as maiores variações temporais e sazonais, demonstrando a característica particular do ambiente lêntico em relação aos ambientes. lóticos. A riqueza total da classe Chlorophyceae superou 34%, seguida pela classe Cyanophyceae, com mais de 18%, em todos os pontos, enquanto que todas as outras classes contribuíram com menos de 5% do total de riqueza de taxa. No P2 a riqueza de taxa registrada foi maior quando comparada com os demais pontos. Durante o mês de março de 2010 foi registrada a primeira ocorrência de floração, sendo a espécie dominante Cylindrospermopsis raciborskii, uma cianobactéria com toxicidade já comprovada em outros estudos. A distância de 10,42 km percorrida pela água até o ponto de captação pode explicar a baixa densidade de Cylindrospermopsis raciborskii na captação (P4), no mesmo período em que estava ocorrendo floração no P2. A classificação do P2 quanto ao grau de trofia variou de oligotrófico a mesotrófico utilizando o parâmetro da clorofila a durante o período amostrado.

Este trabalho busca otimizar a utilização de biomassa de macrófitas aquáticas na produção de adobe (tijolos de terra crua, secos ao sol), baseado na determinação e estudo de suas características físicas e mecânicas, assim como nas características físicas e químicas destas plantas. A pesquisa foi desenvolvida no reservatório de Salto Grande, no município de Americana - SP. Este lago está localizado em uma área com déficit de habitações de interesse social, apresentando altos índices de urbanização e industrialização, o que acarreta no seu avançado processo de eutrofização artificial, decorrente das ações antrópicas. As macrófitas aquáticas predominantes no reservatório (Brachiaria arrecta, Eichhornia crassipes e Pistia stratiotes) apresentam níveis elevados de metais pesados e nutrientes (nitrogênio e fósforo), o que torna inviável sua utilização como forragem ou fertilizante. A utilização desta biomassa em materiais de construção é aqui apresentada como uma alternativa de manejo integrado do lago, na forma de encapsulamento (ou solidificação / estabilização) destas substâncias químicas, além de possibilitar a autoconstrução de habitações de baixo custo. Uma outra função do uso da biomassa no adobe é a estabilização do solo, que apresenta alto teor de argila (59 %, com 21 % de silte e 20 % de areia, classificado como A-7-6 HRB) e sofreria grandes retrações durante o processo de secagem, com surgimento de fissuras excessivas e conseqüente redução de resistência mecânica dos tijolos. A adição da biomassa contribuiu com a redução destas fissuras e da massa específica dos tijolos. Os resultados demonstraram ser esta utilização perfeitamente viável, com expressiva retirada de biomassa (juntamente com os metais e nutrientes) do sistema, além de significativas melhorias na qualidade do adobe, tanto físicas como mecânicas. Em linhas gerais, Eichhornia crassipes se mostrou a mais eficiente neste aspecto. Além de tudo, os resultados da pesquisa mostram que, apesar do adobe ser talvez o mais antigo material de construção manufaturado, sua aplicação se mostra perfeitamente viável, numa perspectiva mais ampla de sustentabilidade, se apresentando como um material completamente ecológico e adequado para regiões tropicais. / This work intends to optimise the utilization of aquatic macrophyte biomass in the adobe (a sun-dried mud brick) production, based on the study of the physical and mechanical characteristics of these bricks and the macrophytes biomass estimate as well as their chemical characteristics. The research was developed in the Salto Grande Reservoir region, in Americana (a town in São Paulo State, Brazil). This lake is located in an area of high urbanization and industrialization level, with common dwelling deficit, which is in advanced artificial eutrophication process by human activity action. The aquatic macrophytes found in that place (Brachiaria arrecta, Eichhornia crassipes and Pistia stratiotes) present a high level of heavy metals and nutrients that make impracticable their utilization as forage or fertilizer. The biomass utilization in the construction of materials appears here as an alternative of integrated management of the lake in the stabilization/solidification (or “encapsulation") of these chemical substances, in addition to the fact that it makes possible the self-building of low cost dwellings. The other biomass function is to stabilize the soil that has a high clay concentration (59%, with 21% silt and 20% sandy) and would suffer a large drawing back during the drying process, with the introduction of excessive fissures. This biomass addition was made to reduce these fissures and the specific mass of the bricks. Besides, the research results show that, even though the adobe bricks are perhaps the oldest manufactured building material, their application persists practicable mainly in the sustainability hopes for being a completely ecological building material and adequate for the tropical regions.

O principal objetivo deste estudo foi investigar a influência das alterações nas condições climáticas e hidrodinâmicas sobre a estabilidade física, a disponibilidade de recursos, a estrutura da comunidade zooplanctônica e os padrões de heterogeneidade espacial dos açudes Pacajus e Gavião, amostrados bimestralmente entre nov. 1988 e dez. 1998. Nos dois reservatórios os pontos foram distribuídos ao longo dos respectivos eixos longitudinais principais, sendo 06 no açude Pacajus e 05 no Gavião. As medidas de temperatura da água, condutividade elétrica, turbidez, pH e oxigênio dissolvido (OD) foram realizadas em intervalos regulares da coluna d\'água com o uso de sonda multiparamétrica (HORIBA U-10). Amostras para determinação de alcalinidade total, nutrientes inorgânicos dissolvidos e fósforo total foram coletadas em profundidades correspondentes à superfície, meio e fundo da coluna d´água. A determinação de clorofila a foi realizada em amostras de superfície. A estrutura vertical dacoluna d\'água dos reservatórios foi caracterizada por pequenos gradientes térmicos e salinos, especialmente durante o segundo semestre, quando o vento atuou como principal forçante indutora de mistura turbulenta. Nessa época do ano as concentrações de OD foram típicas de supersaturação nos dois reservatórios. A dinâmica de nutrientes nos açudes Pacajus e Gavião dependeu das contribuições alóctones durante o período chuvoso e dos processos de regeneração e carga interna durante o período de estiagem. O maior grau de enriquecimento e biomassa algal observados no açude Pacajus classificou-o como eutrófico-hipereutrófico, enquanto que o açude Gavião foi classificado como meso-eutrófico. A heterogeneidade espacial dos reservatórios foi condicionada pelo regime hidrológico do rio barrado, no caso do açude Pacajus, pelos gradientes hidráulicos ao longo ) do eixo longitudinal, pela influência dos procedimentos de transferências hídricas internas, especialmente no açude Gavião, e pela irregularidade na distribuição espacial do fitoplâncton, acompanhando gradientes tróficos. De modo geral, pode-se afirmar que as espécies do zooplâncton identificadas nos açude Pacajus e Gavião são bem representativas da fauna de microinvertebrados planctônicos Neotropical, com amplo espectro de distribuição geográfica no Brasil. A dominância dos Rotifera no açude Pacajus em dez. 1998 foi indicativo das condições hipereutróficas da maioria dos pontos amostrados. Espacialmente, os organismos desse grupo, representados principalmente por espécies dos gêneros Brachionus e Keratella, indicadores de ambientes nutriente-enriquecidos, foram mais abundantes nos compartimentos com estado trófico superior. Comportamento similar foi observado para o Copepoda Cyclopoida Thermocyclops decipiens, espécie indicadora de condições eutróficas, a qual colonizou, preferencialmente, regiões com maior concentração de nutrientes. Ao contrário, organismos dos grupos Copepoda e Cladocera foram mais abundantes nas regiões menos enriquecidas dos reservatórios, apresentando gradientes longitudinais inversos em relação àqueles dos Rotifera e Cyclopoida. Portanto, a distribuição e os padrões de dominância do zooplâncton nos açudes Pacajus e Gavião foram condicionadas, principalmente, pela variabilidade espaço-temporal dos gradientes tróficos. / The main aim of this research was to investigate the influence of climatic and hydrodynamics\' alterations about physical stability, resources availability, zooplankton community structure and spatial heterogeneity standard of Pacajus and Gavião dams, collected at two-month period between Nov. 1988 and Dec. 1998. In the reservoirs, the sample stations were distributed along the main longitudinal axis, being six on Pacajus dam and five on Gavião dam. Water temperature, electric conductivity, turbidity, pH and dissolved oxygen were measured in regular intervals in water column using a multiparametric probe (HORIBA U-10). Sample for total alkalinity, inorganic dissolved nutrients and total phosphorous determination were collected in the corresponding depth in water column (surface, middle and deep). Chlorophyll a determination was measured in surface samples. Vertical structure of water column in reservoirs was characterized by little thermal and saline gradients, especially duringsecond semester, when wind was the main induced force of turbulent mixture. At this same period dissolved oxygen concentrations were typical supersaturated on both reservoirs. Nutrients dynamic on both dams were dependent on allocthonous contributions during rainy season and on regeneration processes and internal load during dry season. The greatest rank of enrichment and algal biomass measured in Pacajus\' dam classified it as eutrophic or hipereutrophic while Gavião\'s dam was mesotrophic or eutrophic. Spatial heterogeneity of reservoirs was controlled by hydrological regime of the dammed river in case of Pacajus\' dam, by hydraulic gradients along main axis and the influence of internal hydraulic transferences proceedings in the case of Gavião\'s dam and by irregularity on phytoplankton spatial distribution according to trophic gradients. In general, it can be said that zooplankton species ) identified on both dams are representative of Neotropical plankton micro invertebrate fauna, with large geographic distribution in Brazil. The dominance of rotifers in Pacajus\' dam on Dec. 1998 was favored by hipereutrophic conditions in most of sample stations. Especially, this group of organisms, represented mainly by Brachionus and Keratella, indicators of nutrient enriched environments, were abundant in segments with higher trophic state. Similar behavior was observed to the copepod Thermocyclops decipiens, an indicator of eutrophic conditions, which has colonized regions with higher nutrient concentrations. On the other hand, Copepoda and Cladocera were more abundant on poorer nutrient compartiments of reservoirs, presenting inverse longitudinal gradients in relation with those of Rotifera and Cyclopoida. Therefore, distribution and patterns of zooplankton dominance in Pacajus and Gavião dams were conditioned mainly by spatial-temporal variability of trophic gradients.

A presente tese trata do desenvolvimento de uma língua eletrônica (LE) e da avaliação de seu uso na detecção de 2-metilisoborneol (MIB), geosmina (GEO) e isoborneol (ISO) em amostras de água. A água abastecida à região metropolitana de São Paulo provém de mananciais, os quais estão sujeitos à ploriferação de algas (eutrofização). Muitas delas podem ser tóxicas e ainda produzir compostos, como MIB e GEO, substâncias reconhecidas por provocar gosto e odor desagradáveis na água que consumimos. De fato, a presença de MIB e GEO na água é uma das maiores fontes de reclamação por parte dos consumidores junto à companhia de saneamento e abastecimento de São Paulo (SABESP). Apesar disso, ainda não existem tecnologias que possam ser aplicadas para a detecção in locu dessas substâncias. A LE usada nesta tese foi baseada em um arranjo de sensores químicos não-específicos, formados por microeletrodos interdigitados de ouro recobertos com filmes poliméricos nanoestruturados depositados pela técnica de automontagem e interrogados sob regime de corrente alternada. A calibração da LE foi realizada com soluções de concentração determinada de GEO, MIB e ISO preparadas em água destilada, mineral e de torneira. Foram avaliadas tanto soluções individuais contendo um único contaminante, quanto misturas contendo MIB e GEO. A resposta elétrica dos sensores (medidas de capacitância), foram interpretadas por análise das componentes principais (PCA) e por lógica Fuzzy, com as quais a LE consegue discriminar as diversas amostras com relativa facilidade e confiabilidade. Dentre as principais observações dessa investigação, notou-se que a LE desenvolvida consegue detectar MIB e GEO em amostras de água reais em concentrações tão baixas quanto 20 ng L-1. Os gráficos de PCA mostram a separação das amostras em clusters relativamente pequenos, bem separados e sem sobreposição. A LE é capaz de identificar de forma direta, a partir de variações na primeira componente principal, variações na razão molar nGEO/nMIB em misturas de MIB e GEO. Em um caso mais próximo da realidade, a LE consegue discriminar com relativa facilidade, amostras de água fornecidas pela SABESP, coletadas do sistema Guarapiranga antes e após a estação de tratamento. As taxas de acerto da LE usando os controladores Fuzzy desenvolvidos são próximas de 100% para a maioria das amostras. A menor taxa de acerto (93,33%) ocorreu com as amostras preparadas em água de torneira. Adicionalmente, nenhuma amostra de água pura foi classificada como contendo algum contaminante, ou seja, não houve falsos positivos. Conclui-se, portanto que a LE desenvolvida, tanto em termos de sensores quanto de análise de dados, apresenta potencial para monitoramento de MIB e GEO nos reservatórios de água, fornecendo em tempo real e in loco informações sobre a qualidade da água provinda da estação de tratamento. A tese também apresenta alguns resultados da preparação de filmes poliméricos com impressão molecular para aplicação em sensores específicos, obtidos durante o estágio na Universidade Autônoma de Barcelona. / Water from São Paulo metropolitan area comes from water reservoirs, which are prone to algae bloom (eutrophication). These algae can be toxic and produce compounds, such as geosmin (GEO) and 2-methylisoborneol (MIB) that give unpleasant taste and odour to the water supplied to consumers. In fact, their presence in water is one of the major complains of consumers to São Paulo\'s water company (SABESP). Despite that, technologies that can be applied for monitoring these substances in real time and in locu are still not available. In this sense, the present thesis work has focused on the development of an electronic tongue system (ET) and evaluate its performance on detecting MIB, GEO and isoborneol (ISO) in water samples. The ET is based on an array of non-specific chemical sensors, which are made of gold interdigitated microelectrodes covered with nanostructured polymeric films deposited via the layer-by-layer technique and interrogated in alternate current regime. The ET calibration was conducted by analyzing distilled, mineral and tap water samples tainted with known concentrations of MIB, GEO and ISO. The samples were solutions with a single tainting compound and solutions containing MIB and GEO mixed together. The sensors\' electrical response (capacitance measurements) was interpreted by principal component analysis (PCA) and Fuzzy logic. Among the main features of this work, the present ET presents a detection limit of about 20 ng L-1 for both tainting compounds. The ET can also discriminate with great easiness and confiability individual and mixture samples. PCA plots show that samples are grouped into relatively small and well-separeted clusters (no overlapping). The ET is also capable of detect, based on changes on the first principal component, changes in the nGEO/nMIB molar ratio of mixed samples. Also, the ET can discriminate with great easiness, water samples supplied by SABESP, collected at Guarapiranga\'s reservoir, before and after the water treatment plant. The influence of the water type on the sensors\' response has little significance when the Fuzzy controller is employed. The ET with the Fuzzy controller presents an excellent performance with very low error rates: 0.25% (distilled water), 5% (mineral water) and 6.66% (tap water). Besides that, Fuzzy logic results can be displayed in simpler plots which ensures easier readings of hit and error rates of the ET. Also, the numeric values (compound concentration) can be replaced by linguistic variables such as proper and improper. Finally, it can be concluded that the ET developed herein, when considering sensor and data analysis, shows a great potential for monitoring MIB and GEO in water reservoirs, providing in real time and in locu information about water quality in treatment stations. This thesis also presents the study on the assembly of molecularly imprinted polymeric films to be used in specific chemical sensors, carried out during the internship at the Universidade Autonoma de Barcelona.

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2017-02-10T13:02:18Z No. of bitstreams: 1 Elvidio Landim do Rego Lima.pdf: 1105868 bytes, checksum: 6e2ae1a2b589a8183eb42000f88d5e6a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-10T13:02:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elvidio Landim do Rego Lima.pdf: 1105868 bytes, checksum: 6e2ae1a2b589a8183eb42000f88d5e6a (MD5) Previous issue date: 2010-02-22 / Water and food are the main inputs in semi-intensive and intensive aquaculture. With increasing biomass, increases the food supply, nutrients and other substances that may compromise the water quality and producing effluents that can impact the receiving water body. The Fish Culture Station of Paulo Afonso has the condition of the Operating License to deploy a monitoring plan for its effluents. It also needs to attend to the granting of water availability and sewage discharge. Thus, the present work support the preparation of the Effluent Monitoring Plan of the Fish Culture Station of Paulo Afonso. The objective of the present study was to evaluate the water quality along the growing period and of effluents during draining and harvest in ponds of Astyanax lacustris (Reinhardt, 1874). Three contiguous ponds of 2000 m2 each were fertilized with cattle manure and supplied with water from the Moxotó reservoir. Water quality was evaluated during the supply and fortnightly at different depths. After nursery period (64±1 days), ponds were drained for the harvest of fingerlings, during which the quality of effluents was evaluated at every 25 cm of pond water level lowering. During culture period, pond water quality variables were within acceptable standards for the cultivation of tropical aquatic organisms, and no significant differences among depths were detected. However, significant differences were found among fortnights and ponds. With regard to effluent quality, it differed among ponds, but not among depths during draining. The effluents from the production of A. lacustris in EPPA are unsuitable to environmental standards for release in natural aquatic environments, with regard to phosphate forms, chlorophyll a and pH. / Água e ração são os principais insumos na aquicultura semi-intensiva e intensiva. Com o aumento da biomassa, aumenta o fornecimento de ração, nutrientes e outras substâncias que podem comprometer a qualidade da água gerando efluentes que podem impactar o corpo de água receptor. A Estação de Piscicultura de Paulo Afonso (EPPA) tem como condicionante da Licença de Operação implantar um Plano de Monitoramento de seus efluentes. Também, necessita atender às outorgas de disponibilidade hídrica e de lançamento de efluentes. Desta forma, o presente trabalho visa dar suporte à elaboração do plano de monitoramento dos efluentes da EPPA.Objetivou-se avaliar a qualidade da água de cultivo e o perfil de efluentes durante a drenagem e despesca em viveiros de Astyanax lacustris (Reinhardt, 1874). Selecionaram-se três viveiros contíguos, de 2000m2 cada, que foram adubados com esterco bovino e abastecidos com água do reservatório de Moxotó. Realizaram-se avaliações da qualidade da água no abastecimento e quinzenalmente nos viveiros em diferentes profundidades. Após o período de cultivo (64±1 dias), os viveiros foram drenados para a despesca dos alevinos, sendo a qualidade dos efluentes avaliada a cada 25 cm de rebaixamento da água. Durante o cultivo, as variáveis de qualidade da água estiveram dentro dos padrões aceitáveis para o cultivo de organismos aquáticos tropicais. Não se observou diferenças significativas entre as profundidades, mas foram detectadas diferenças significativas entre os períodos quinzenais e entre os viveiros. Com relação à qualidade dos efluentes, houve diferença entre viveiros, mas não entre as profundidades durante a drenagem e despesca. Os efluentes da produção de A. lacustris na EPPA não se adequam às normas ambientais para serem lançados em ambientes aquáticos naturais, com relação às formas fosfatadas, clorofila a e pH.