O cádmio (Cd) é um elemento potencialmente tóxico para as plantas, animais e homens. O Cd é particularmente perigoso devido à sua mobilidade relativamente alta em solos e transferência para as plantas. Além disso, plantas que crescem em solos contaminados podem acumular Cd nos tecidos comestíveis em grandes quantidades sem qualquer sintoma visível de toxicidade. O Cd tem recebido atenção especial por sua associação com diversos problemas na saúde humana. Devido à crescente preocupação com a ingestão de Cd por alimentos, os riscos de sua entrada na cadeia alimentar precisam ser cuidadosamente considerados. Neste contexto, objetivou-se, com este estudo, avaliar a disponibilidade de Cd no solo, sua transferência e toxicidade para as culturas de alface, arroz e feijão, por meio de experimentos desenvolvidos em Latossolos com atributos contrastantes, contaminados com doses de Cd. Os experimentos foram desenvolvidos em casa de vegetação em PiracicabaSP. Cultivaram-se plantas de alface, arroz e feijão em vasos de 3 dm3 preenchidos amostras de um Latossolo Vermelho Eutrófico e um Latossolo Vermelho-Amarelo Distrófico. Adotou-se o delineamento experimental em blocos ao acaso, em esquema fatorial 5x2, com três repetições. Os tratamentos corresponderam a: 0,0; 0,5; 1,3; 3,0 e 6,0 mg dm-3 de Cd, definidos com base nos valores orientadores de qualidade do solo para Cd estabelecidos pela Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental CETESB, aplicados nos solos na forma de CdCl2.H2O. Os teores de Cd nos solos aumentaram linearmente em função das doses de Cd. Os extratores DTPA, Mehlich-1 e CaCl2 foram eficientes na avaliação dos teores disponíveis de Cd nos solos. O Cd esteve mais associado a frações menos estáveis (trocável e matéria orgânica). O aumento das doses de Cd promoveu diminuição da produção de biomassa e o aumento nos teores e nas quantidades acumuladas desse elemento nas partes vegetais estudadas. Contudo, não foram observados outros sintomas de toxicidade nas plantas. Os teores e acúmulos de P, Cu, Fe, Ni, Mn, Pb e Zn, nas raízes, parte aérea, folhas e grãos, foram diferentemente influenciados pelas doses de Cd. A distribuição de Cd nas partes das plantas variou em função da cultura: alface = folhas > raiz > caule; arroz = raiz > parte aérea > grãos, e feijão = parte aérea > raiz > vagem > grãos. O teor de Cd nos grãos de feijão está abaixo do limite máximo estabelecido para o consumo humano conforme a legislação brasileira. Entretanto, a concentração de Cd nas folhas de alface e nos grãos de arroz ultrapassa tal limite quando o teor de Cd no solo está acima do valor de referência de qualidade proposto pela CETESB. O valor da ingestão diária de Cd pelo consumo de alface e feijão está dentro do valor provisório de ingestão diária tolerável (PTDI) sugerido pela Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura FAO/WHO. No entanto, o valor da ingestão diária de Cd pelo consumo de arroz por adultos está acima do PTDI. Consequentemente, o consumo desse alimento poderá trazer riscos à saúde humana. / Cadmium (Cd) is potentially toxic element to plants, animals and humans. Cd is particularly dangerous due to its relatively high mobility in soils and transfer to plants. Moreover, plants growing in contaminated soils can accumulate Cd in edible tissues in large quantities without any visible signs. Cd has received considerable attention in view of its association with a number of human health problems. Due to increasing concern about the intake of Cd in foods, the risks of its potential entry in the food chain need to be carefully considered. The objective of this study was to evaluate the availability of Cd in soil, the uptake by plants and to estimate the daily intake of Cd from lettuce, rice and bean plants grown in Brazilian tropical soils. The experiment was carried out under greenhouse conditions in Piracicaba, state of São Paulo, Brazil. Lettuce, rice and bean plants were cultivated in pots filled with 3 dm3 of two Oxisols (Typic Hapludox and Rhodic Hapludox) using a randomized block design in a factorial scheme (5 x 2) with three replicates. The treatments consisted of: 0.0; 0.5; 1.3; 3.0 and 6.0 mg dm-3 rates of Cd (as CdCl2), based on the guideline established by the Environmental Agency of the State of Sao Paulo CETESB. Considering all the experiments it was found that the external loading of Cd linearly increased the concentration of Cd in both soils. DTPA, Mehlich-1 e CaCl2 were effective in predicting soil Cd availability. The Cd distributions in both soils were strongly associated with exchangeable and organic matter fractions, which are characterized by instable chemical bonds. The application Cd rates decreased the plant biomass. However, the crops did not display any other symptoms of Cd toxicity or of deficiency in other nutrients which might be caused by the presence of Cd in the soil. Loadings of Cd to soil linearly or quadratically increased the concentration and accumulation of Cd in different parts of the plants. The concentration and accumulation of P, Cu, Fe, Ni, Mn, Pb and Zn in the root, shoot, leaves and grain were influenced differentially by Cd treatments. Cadmium distribution in different parts of the plants varied depending on the crop: lettuce = leaves > root > stem, rice = root > shoot > grains, and bean = shoot > root > pod > grain. Cadmium concentration in bean remained below the threshold for human consumption established by Brazilian legislation. However, lettuce and rice Cd concentration in edible parts exceeded the acceptable limit when the soil Cd concentration is above the quality reference value proposed by CETESB. Daily intakes of Cd from lettuce and bean plants grown in both Oxisols are within the provisional tolerable daily intake (PTDI) of Cd determined by the Food and Agriculture Organization of the United Nations FAO/WHO. However, the daily intake of Cd from rice for adults is above the PTDI. Consequently, the consumption of this food can pose risks to human health.

O Cd é um elemento pontecialmente tóxico que, em altas concentrações nos sistemas agrícolas, pode entrar na cadeia alimentar e causar malefícios ao homem. Quando um solo apresenta níveis de Cd acima do permitido ou estabelecido, sua disponibilidade pode estar acima das concentrações de origem no solo. Entre as medidas para a redução da sua disponibilidade está a aplicação de fontes de fósforo que, porém, podem apresentar uma determinada concentração de Cd como impureza oriunda da sua matéria prima (fosfato natural). Uma técnica que permite a obtenção de informações sobre a origem e o destino do Cd do solo e do fertilizante no sistema solo-planta é a técnica isotópica com auxilio do 109Cd. O presente estudo teve por objetivos: a) desenvolver e aplicar a metodologia com o radioisótopo 109Cd na avaliação da fitodisponibilidade de Cd; b) quantificar o Cd do solo e do contido no superfosfato triplo que foi absorvido pelas culturas de alface, feijão, milho e eucalipto; c) estudar o efeito do P na absorção de Cd por essas culturas; d) identificar, dentre as culturas estudadas, as espécies vegetais que apresentam eficiência na extração de Cd e estabelecer doses de fosfato para remediação. Foi conduzido na casa de vegetação do Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA/USP), em Piracicaba-SP, um experimento, com delineamento inteiramente casualizado, para a determinação da fitodisponibilidade de Cd em solo contaminado, com 43 mg kg-1, e tratado com cinco doses de fósforo (0, 250, 500, 1000, 2000 e 4000 mg kg-1 de P) na forma de superfosfato triplo. As culturas estudadas foram alface, feijão, milho e eucalipto. Amostras de solo do experimento antes da semeadura do experimento foram retiradas e analisadas em relação ao pH(CaCl2), fósforo disponível e teor de Cd extraído por método de DTPA e Mehlich-1 e valo L (109Cd e 32P). A adição de superfosfato triplo no solo contaminado promoveu diminuição do pH do solo e aumento do teor de fósforo disponível. O extrator DTPA indicou uma redução da disponibilidade do Cd no solo enquanto Mehlich-1 acusou o contrario. Apesar das condições adversas do solo as culturas da alface, milho e eucalipto responderam a doses de P, com aumentos na produção de matéria seca, com exceção do feijoeiro que teve seu desenvolvimento comprometido. Os teores de Cd na alface diminuíram nas doses de 250 a 500 mg kg-1 e na cultura do milho nas doses de 250 a 1000 mg kg-1. No feijão os teores de Cd aumentaram e no eucalipto os teores de Cd não apresentaram diferenças. O valor L de Cd aumentou nas quatro culturas estudadas com a adição de superfosfato triplo, em todas as doses aplicadas. Dos totais de Cd encontrados nas culturas, 2 a 40% foram provenientes do superfosfato triplo. Dentre as culturas estudadas as que apresentaram potencial para projetos de fitorremediação de Cd foram eucalipto e milho / Cadmium is one of potentially toxic element, which, in high concentrations in agricultural systems, may enter into the food chain and cause harm for man. When a soil presents Cd above the permitted or established level, its availability to the crops could be above the original concentration of the soil. Among the measures for reducing the availability of this element to the plant is the application of phosphorus sources, which, however, may present a certain concentration of Cd, as an impurity of raw material (phosphate rock). A technique which permit to obtain information on the origin and fate of Cd from the soil and of the fertilizer in soil plant systems is the isotopic technique using 109Cd. The present study had the objectives to: a) develop and apply of the methodology of 109Cd radioisotope on the evaluation of plant available soil Cd; b) quantity the soil Cd and of the triple superphosphate which was taken up by the lettuce, bean, corn and eucalyptus crops; c) study the effect of P on the Cd uptake by these crops; d) identify, among the crops studied, the plant species efficient in extracting Cd and establish rates of P for remediation. An experiment in a completely randomized design was conduced in the green house of Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA/USP), in Piracicaba-SP, to determine the plant availability of Cd in a contaminated soil with 43 mg kg-1 of this element treated with five rates of phosphorus (0, 250, 500, 1000, 2000 and 4000 mg kg-1 of P) as triple superphosphate. The crops studied were, lettuce, bean, corn and eucalyptus. Soil samples were analyzed for pH, available P and Cd using DTPA and Mehlich-1 extractants and L value (109Cd and 32P). The addition of the triple superphosphate to the contaminated soil promoted reduction in pH and increased available P. The DTPA extractant indicated reduction of Cd availability in the soil while the Mehlich-1 showed the opposite. In spite of soil adverse condition the lettuce, corn and eucalyptus plants responded to P rates, with increase in dry matter yield, except the bean, to which had the growth affected. The Cd content in the lettuce decreased in the rates of 250 to 500 mg kg-1 and for the corn crop in the rates of 250 to 1000 mg kg-1. For bean crop the Cd content increased but there was no difference for the eucalyptus. The L value for Cd increased in all four crops with the addition of triple superphosphate, in all rates. From the Cd accumulated in the crops, 2 to 40% was derived from the triple superphosphate. Among the crops studied, eucalyptus and corn presented potential for the phytoremediation purpose

Vidros nas composições 26,66\'B IND.2\'O IND.3\'-16\'GE\'O IND.2\'-4\'BI IND.2\'O IND.3\'-(53,33-x)\'PB\'O\'-x\'PB\'F IND.2\' com x até 30% mol foram sintetizados e caracterizados com respeito as suas propriedades térmicas e espectroscópicas. A substituição de \'PB\'O\' por \'PB\'F IND.2\' desloca a janela de transmissão óptica no ultravioleta para maiores energia. Os espectros Raman e Infravermelho foram interpretados em conjunto, e a partir desta análise identificou-se a ocorrência de uma leve conversão de unidades \'BO IND.3\' a unidades \'BO IND.4\', concomitante com o aumento da concentração de \'PB\'F IND.2\'. Utilizando RMN de alta resolução em sólidos dos núcleos \'ANTPOT. 11 B\' e \'ANTPOT. 19 F\', e diferentes técnicas de dupla ressonância \'ANTPOT. 11 B\'/\'ANTPOT. 19 F\' (REDOR, CPMAS e 2D-CPMAS), foi possível realizar uma análise estrutural quantitativa desses materiais. A fração encontrada de unidades estruturais \'BO IND.4\' é moderadamente maior comparada com vidros que apresentam a mesma razão de \'Pb\'O\'/\'B IND.2\'O IND.3\', quando \'PB\'F IND.2\' é acrescido no sistema, sugerindo a participação de \'PB\'F IND.2\' no processo de transformação da rede. Essa sugestão é confirmada a partir dos espectros de RMN de \'ANTPOT. 19 F\'. A maior parte dos íons fluoretos encontra-se na sua forma iônica, mas aproximadamente 20% atua como modificador de rede, resultando na formação de unidades \'BO IND.3/2\'F POT.-\'. Essas unidades foram identificadas por experimentos REDOR \'ANTPOT.19 F\' . Esses resultados fornecem as primeiras evidências das ligações B-F em sistemas vítreos modificados por \'PB\'F IND.2\'. Além disso, verifica-se que a maioria dos íons fluoretos é encontrada em um ambiente dominado por chumbo. As medidas de segundo momento dipolar homonuclear \'ANTPOT. 19 F\'-\'ANTPOT. 19 F\' a partir de experimentos por espectroscopia de decaimento de eco de spin são quantitativamente consistentes com um modelo no qual esses íons estão aleatoriamente distribuídos no interior de um subdomínio constituído de \'PB\'O\', \'BI IND.2\'O IND.3\' and \'PB\'F IND.2\'. Este modelo, que implica na coordenação dos átomos de flúor às espécies formadoras da rede borato em adição ao surgimento de íons de flúor, com certo grau de agregação, é consistente com todas as observações experimentais. / A series of heavy metal oxide (HMOG) glasses with composition 26,66\'B IND.2\'O IND.3\'-16\'GE\'O IND.2\'-4\'BI IND.2\'O IND.3\'-(53,33-x)\'PB\'O\'-x\'PB\'F IND.2\' with x until 40% mol, has been prepared and characterized with respect to their bulk (glass transition and crystallization temperature, densities, molar volumes) and spectroscopic properties. Homogeneous glasses are formed up to x = 30, while crystallization of \'beta\'- \'PB\'F IND.2\' takes place at higher contents. Substitution of \'PB\'O\' by \'PB\'F IND.2\' shifts the optical band gap towards higher energies, thereby extending the UV transmission window significantly towards higher frequencies. Raman and infrared absorption spectra can be interpreted in conjunction with published reference data. Using \'ANTPOT. 11 B\' and \'ANTPOT. 19 F\' high-resolution solid state NMR as well as \'ANTPOT. 11 B\'/\'ANTPOT. 19 F\' double resonance methodologies, we developed a quantitative structural description of this material. The fraction of four-coordinated boron is found to be moderately higher compared to that in glasses with the same \'PB\'O\'/\'B IND.2\'O IND.3\' ratios, suggesting some participation of \'PB\'F IND.2\' in the network transformation process. This suggestion is confirmed by the \'ANTPOT. 19 F\' NMR spectra. While the majority of the fluoride ions is present as ionic fluoride, approximately 20% of the fluorine inventory acts as a network modifier, resulting in the formation of four-coordinate \'BO IND.3/2\'F POT.-\' units. These units can be identified by \'ANTPOT. 19 F\' rotational echo double resonance and \'ANTPOT. 11 B\' cross-polarization magic angle spinning (CPMAS) data. These results provide the first unambiguous evidence of B-F bonding in a \'PB\'F IND.2\'-modified glass system. The majority of the fluoride ions are found in a lead-dominated environment. \'ANTPOT. 19 F\'-\'ANTPOT. 19 F\' homonuclear dipolar second moments measured by spin echo decay spectroscopy are quantitatively consistent with a model in which these ions are randomly distributed within the network modifier subdomain consisting of \'PB\'O\', \'BI IND.2\'O IND.3\' and \'PB\'F IND.2\'. This model, which implies both the features of atomic scale mixing with the network former borate species and some degree of fluoride ion clustering is consistent with all of the experimental data obtained on these glasses.

Devido à persistência de metais pesados em solos, a contaminação por estes elementos é considerada permanente resultando no impacto agravante da degradação das propriedades químicas e biológicas do solo. As técnicas de estabilização para remediação de solos contaminados com metais pesados têm se destacado como uma opção eficaz, além de resultar num custo/benefício mais acessível quando comparado aos métodos de descontaminação tradicionais. Quando associada à fitoestabilização, constitui uma das técnicas mais promissoras, pois além de promover a reabilitação da área impactada, diminui os riscos ambientais, na medida em que protege o solo da erosão hídrica e reduz a lixiviação dos contaminantes. O conhecimento da distribuição dos metais nas frações do solo é essencial à predição do comportamento geoquímico destes no ambiente e, permite ainda avaliar a eficiência dos procedimentos remediadores e sua longevidade. Cd, Pb, Cu, Ni e Zn são de grande interesse na regulamentação por agências governamentais, visto que em concentrações elevadas em águas, solos e ar representam riscos à saúde humana. Neste contexto, o presente trabalho avaliou o potencial de imobilização de superfosfato triplo, lama vermelha e zeólitas para um solo contaminado com resíduo industrial rico em Cd, Pb, Cu, Ni e Zn, por meio de ensaio de incubação em vasos. Posteriormente, a capacidade de promover o crescimento vegetal em cada tratamento foi avaliada através de ensaios com milho (Zea mays), em vasos, e pelo método de Neubauer, em placas de Petri, utilizando o arroz (Oryza sativa). O comportamento e distribuição dos metais foram avaliados pelo método de extração seqüencial de Tessier. De maneira geral, todos os remediadores reduziram os teores disponíveis dos metais no solo, com variações sobre as doses e os elementos. O superfosfato triplo reduziu, principalmente, a disponibilidade de Pb, Cu e Zn. Zeólitas e lama vermelha apresentaram maior redução sobre os teores disponíveis de Cd e Ni. O superfosfato triplo promoveu redução de pH e, no sentido oposto, a lama vermelha elevou o pH do solo. Os dados de extração seqüencial apontaram o deslocamento dos metais para a fração oxi-hidróxidos de ferro e manganês, após os tratamentos. O superfosfato triplo foi o tratamento que mais promoveu o crescimento vegetal e produção de matéria seca. / Due to the heavy metal persistence in soils, the contamination by these elements is considered permanent and might result in great impact causing a degradation of the chemical and biological properties of the soil. Stabilization techniques have been used as an efficient tool for the remediation of soils that are contaminated by heavy metals, and they show also a cost/benefice relationship more accessible when compared with the traditional methods of decontamination. The association of stabilization and phytostabilization constitute a prominent technique because decrease the environmental risk besides recovering and rehabilitating the impacted area, protecting the soil from water erosion and leaching of the contaminants. The knowledge of the heavy metal distribution in the soil fractions is essential to the prediction of the geochemical behavior these metals in the environmental and allows also evaluate the efficacy of the remediation procedures and their longevity. Cd, Pb, Cu, Ni and Zn are of great interest to the regulamentation by the governmental agencies because if they are found in high concentration in water, soils and air they represent risk to the human health. In this context, this work evaluated the potential of the immobilization for triple superphosphate, red mud and zeolites in a contaminated soil with industrial residues rich in Cd, Pb, Cu, Ni and Zn, by using vase soil incubation experiment. Later, it was evaluated the capacity to promote the vegetal growth in each treatment through corn (Zea mays) experiment in vases and also by Neubauer method in Petri plates, using rice (Oryza sativa). The behavior and distribution of heavy metals were evaluated by the sequential extraction of Tessier. In general, all remediates reduced the available concentration of the heavy metals in the soil, varying with doses and the elements. The triple superphosphate reduced mainly the availability of Pb, Cu and Zn. Zeolites and red mud presented higher reduction in the available concentration of Cd and Ni. The triple superphosphate promoted pH reduction and in an opposite way the red mud increased the soil pH. The sequential data extraction showed the heavy metals moving to the iron and manganese oxi-hydroxide fractions after the treatments. The triple superphosphate was the treatment that has promoted higher vegetal growth.

Thesis (MTech (Chemistry))--Cape Peninsula University of Technology, 2016. / Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are an alarming group of organic substances for humans and environmental organisms due to their ubiquitous presence, toxicity, and carcinogenicity. They are semi-volatile substances which result from the fusion of carbon and hydrogen atoms and constitute a large group of compounds containing two to several aromatic rings in their molecule. Natural processes and several anthropogenic activities involving complete or incomplete combustion of organic substances such as coal, fossil fuel, tobacco and other thermal processes, generally result in the release of the PAHs into the environment. However, the fate of the PAHs is of great environmental concern due to their tendency to accumulate and their persistence in different environmental matrices and their toxicity. Animal studies have revealed that an excessive exposure to PAHs can be harmful. Evidence of their carcinogenic, mutagenic, and immune-suppressive effects has been reported in the literature. In the soil environment, they have the tendency to be absorbed by plants grown on soil being contaminated by the PAHs. It is, therefore, important to evaluate their occurrence levels in different environmental matrices such as soil concentrations.

No estudo da contaminação ambiental utilizando sedimento superficial é preciso diferenciar a componente antrópica da litogênica. A fim de minimizar a influência litogênica e facilitar a interpretação dos resultados, normalizações e a utilização de índices de qualidade ambiental são normalmente aplicados. O objetivo deste estudo foi calcular, através dos teores de metais, diferentes tipos de índices e avaliar sua aplicabilidade em regiões estuarinas degradadas, tais como a região da Baixada Santista, na qual apresenta intensa urbanização, industrialização e atividades turísticas exercendo pressão do sistema como um todo. Para isso, níveis de metais e As foram quantificados por ICP-OES e parâmetros geoquímicos como COT, porcentagem de finos, NT e δ13C e δ15N também foram obtidos. Foram aplicados oito Índices de Qualidade Ambiental e a porcentagem de finos mostrou-se essencial no cálculo destes índices, visto que é o fator que mais influencia no controle da distribuição natural de metais no sedimento. De uma maneira geral, a contaminação existente se restringe no interior do estuário, na região do Complexo Industrial de Cubatão, e sua utilização é adequada para regiões estuarinas degradadas. No estudo da contaminação em sedimentos, características como normalização pelo tamanho de grão e por um valor de referência resultando em um único valor mostraram-se essenciais. O índice Sediment Pollution Index considera todos estes, mostrando-se completo para esta finalidade. / To study trace metal contamination in superficial sediment samples it is necessary to distinguish the anthropogenic and lithogenic contributions. Normalization methods and environmental quality indices are applied in order to minimize the lithogenic influence and simplify the interpretation. The aim of this study is to apply environmental quality indices, using levels of metals, and evaluate their applicability on estuarine environments as Baixada Santista in which industrial, touristic activities and urbanization exert pressure on the system as a whole. Levels of metals and As were analyzed by ICP-OES and geochemical parameters as TOC, NT, mud content, δ13C and δ15N were also obtained. A total of eight indices were applied and the mud content was essential on environmental studies, since it is the main factor on controlling the natural distribution of trace metals in sediments. In general, the prevailing contamination was confined in the inner part of the estuary around Cubatão Industrial Complex and the use of indices are suitable for estuarine system studies. On sediment contamination studies, features as normalization using a background value and the grain size, gathering all levels in one showed essential. The Sediment Pollution Index considers all, being a good index to this purpose.

Nas últimas décadas tem havido uma grande preocupação com os níveis de poluição ambiental, uma vez que esta tem causado problemas à saúde humana e perdas significativas na produção agrícola. A contaminação do ambiente por metais pesados vem se tornando um problema global, sendo uma ameaça cada vez mais presente em muitos ecossistemas, especialmente próximo a áreas industriais e urbanas. A poluição por metais pesados, particularmente pelo cádmio (Cd), considerado um dos mais tóxicos é gerada principalmente pelas atividades de mineração e industriais, (manufatura de baterias, produção de fertilizantes, estabilização de plásticos), além da utilização de lodo de esgoto e fertilizantes fosfatados. Quando há exposição aos metais pesados, danos oxidativos freqüentemente ocorrem, devido à intensificação na produção de espécies ativas de oxigênio (EAOs), as quais estimulam a produção de enzimas responsáveis por sua desintoxicação, dentre elas as peroxidases, superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), glutationa redutase (GR), guaiacol peroxidase e outras. O estudo dessas variações pode fornecer dados importantes relativos aos níveis de tolerância, especificidade da resposta e níveis de poluição no ambiente. Esses dados também podem ser úteis para obtenção de microrganismos mais tolerantes, além de estudos relacionados a biorremediação, técnica que consiste na remoção de íons tóxicos do ambiente com o auxílio de organismos vivos. Há pouca informação na literatura com referência à resposta antioxidante de fungos ao efeito do metal pesado cádmio. O objetivo desse trabalho foi estudar variações nas enzimas antioxidantes em resposta à exposição a diferentes concentrações de Cd em uma linhagem do fungo Aspergillus sp., a CadG1, por possuir tolerância ao cádmio. Para conhecer o comportamento enzimático dessa linhagem em resposta ao Cd, foram realizados experimentos para determinação de massa seca e para estudar as respostas enzimáticas, nas concentrações de 0; 0,2; 0,6; 1,2 e 2,0 mM de cloreto de cádmio (CdCl2), e tempos de exposição de 6, 9, 12, 24 e 48 horas, a partir de um crescimento de 12 horas em meio mínimo. A linhagem CadG1 apresentou variações nas atividades de SOD e CAT e GR nos tempos de exposição e concentrações estudados. Observou-se um efeito significativo de tempo, concentraçao e da interação entre esses fatores sobre o crescimento da linhagem e também sobre a quantidade de proteínas totais extraídas do micélio da linhagem CadG1. Os resultados obtidos sugerem o cádmio induziu a formação de peróxido de hidrogênio (H2O2), que por sua vez, induziu a atividade de CAT e GR. / In the last decades there has been a great deal of concerning towards environmental pollution levels, due to the problems it has caused to the human health and also contributing to agricultural yield decreasing. Contamination of the environment with heavy metals is becoming a serious global problem, threatening seriously different ecosystems, particularly those near urban and industrial areas. Heavy metal pollution, caused mainly by cadmium (Cd), is considered one of the more toxic, which is generated by mining and industrial activities (battery manufacturin) and the usage of sewage sludge and phosphate fertilizers. When things are exposed to heavy metals, oxidative damage often occurs, due to the generation of reactive oxygen species (ROS), which can stimulate enzymes responsible for their detoxification, such as peroxidases, superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione reductase (GR), guaiacol peroxidase and others. The study of these variations may allow obtaining the tolerance levels evaluation, specificity of response and levels of pollution in the environment. These data may be useful in breeding programs to select tolerant microrganisms, besides the studies related to the bioremediation, technique that involves the toxic ions removal, by living organisms, from the environment. There is little information in literature about the antioxidant response of fungus to the effects of the heavy metal cadmium. This work aims to study the variation of antioxidant enzymes in response to different concentrations of cadmium in one Aspergillus sp. strain, CadG1, which is cadmium tolerant. To know the enzymatic behaviour of this strain in response to cadmium, experiments were conducted to determine the dried mass and to study the enzymatic responses in concentrations of 0; 0,2; 0,6; 1,2 and 2,0 mM of CdCl2, and in different times of exposure, 6, 9, 12, 24 e 48 hours, after initial growth for 12 hours in minimum medium. The CadG1 strain show variation in the activities of SOD, CAT and GR in the exposure and concentrations studied periods. It has observed a significant effect on the time, concentration and interaction among these factors on the strain growing and the total proteins amount extracted from the strain mycelium. The results suggest that cadmium induced the formation of hydrogen peroxide (H2O2), which induced the activities of CAT and GR as well.

CopA, a thermophilic membrane ATPase from Archaeoglobus fulgidus, drives the outward movement of Cu+ across cellular membranes. CopA contains at least two metal binding domains, a regulatory N-terminal Metal Binding Domain (N-MBD) and an occlusion/coordinating metal binding site in the 6th, 7th and 8th transmembrane segments. Previous studies showed that the presence of millimolar concentration of Cys is essential for CopA activity. The high affinity of CopA for metal in the presence of millimolar concentration of Cys suggests a multifaceted interaction of the enzyme with Cys. To elucidate the role of Cys, we studied its effect on the partial reactions of the catalytic cycle of CopA. We observed that 2-50 mM Cys accelerates enzyme turnover with little effect on the Cu+ affinity of CopA. Cys accelerates enzyme phosphorylation, but has no effect on the dephosphorylation rates. Thus, Cys increases steady state phosphoenzyme levels. Besides, Cys has no significant effect on E1¡ÃƒÂªE2 equilibrium. Similar results were observed in truncated CopA lacking the N-MBD suggesting that enzyme activation by Cys is independent of the regulatory metal binding sites. These results and the kinetic analysis of activation curves suggest that while Cu+ is delivered to the transport site as a Cu-Cys complex, Cys in the mM range stimulates the ATPase acting as a non-essential activator.

Com o crescimento urbano e industrial houve considerável aumento na geração de resíduos, tais como os biossólidos provenientes de estações de tratamento de esgoto. Diversas estratégias de utilização desse resíduo tem sido propostas, e o uso agrícola como fertilizante tem se tornado prática comum. Entretanto, os biossólidos podem apresentar caráter poluente, dependendo, dentre outro fatores, dos níveis de metais pesados no resíduo. A concentração total de metais nos solos pode ser utilizada como indicativo dos efeitos da aplicação agrícola de biossólidos, porém pode não refletir sua biodisponibilidade. A determinação das espécies em solução, bem como a distribuição dos metais na fase sólida, obtida por meio da extração seqüencial, são ferramentas úteis para avaliar as mudanças no comportamento desses elementos nos solos em resposta à aplicação de biossólidos. Os objetivos desse trabalho foram adaptar um método de extração seqüencial adequado para Latossolos tratados com biossólidos; avaliar o efeito do pH e da força iônica na retenção e distribuição de Zn, Cu e Cd nas fases sólidas (solo e biossólido) e em solução; testar os efeitos de condicionadores químicos de solo, na imobilização de metais. A modificação do método de extração seqüencial de metais foi adequado para obter a distribuição de Zn, Cu e Cd em Latossolos e biossólidos. Nas amostras originais de solo, o Zn e o Cu estavam presentes em frações pouco móveis (residual e ligado aos óxidos de Fe), enquanto o Cd foi encontrado ligado, principalmente, às superfícies dos óxidos. Nos biossólidos, os óxidos de Mn e de Fe tiveram papel importante na retenção de metais. A redução do pH da solução ocasionou aumento na quantidade de metais em solução, sobretudo nas formas livres, e na fração trocável nos solos. Esse efeito foi mais acentuado para Zn e Cd, em relação ao Cu. O efeito da força iônica não foi acentuado. Os condicionadores de solos foram eficientes na imobilização de Zn, Cu e Cd, porém a elevação do pH favoreceu a redução na concentração de metais em solução ou ligados à fração prontamente disponível (trocável). Em contrapartida, a quantidade de metais ligados à fração carbonatos/superfície dos óxidos foi aumentada com o uso dos condicionadores. Em geral, o uso do CaCO3 (pH 7) promoveu a menor disponibilização de metais do biossólido para solução. / The production of residues such as biosolids has been increased in urban and industrial societies. Many alternatives of their disposal have been proposed, and the agricultural application as a fertilizer has been more common. However, depending on the heavy metal contents, the biosolids may have a toxic effect in the environment. The metal total concentration in soils is an indicative related to the effects of agricultural application of biosolids, even though, it can not reflect their bioavailability. The determination of the species in solution, as well as the distribution of the metals in the solid phase, using the sequential extraction method, are useful tools for evaluating the changes in the metal behavior in the soils in response to the biosolid application. The objectives of this work were to: (i) develop a method of sequential extraction suitable for Oxisols treated with biosolids; (ii) evaluate the pH and the ionic strenght effect on the retention and distribution of Zn, Cu and Cd in the solid phases (soil and biosolid) and on the solution; to test the efficiency of different amendments in the immobilization of metals. The modified sequential extraction procedure was appropriate to assess Zn, Cu and Cd distribution in Oxisols and biosolids. In the original samples, Zn and Cu were associated with non-mobile fractions (residual and iron oxides), while Cd was found to be related with surface oxides fraction. The Mn and Fe oxide fractions played an important role in the metal retention by biosolids. As pH decreased, an increase in the metal concentrations in solution was observed, mainly as free-ions, and associated with the exchangeable fraction in the soils. The effect was more evident for Zn and Cd, comparing to Cu. The effect of the ionic force was not pronounced. The amendments were efficient in the immobilization of Zn, Cu and Cd. However, the pH elevation decreased the metal concentration either in solution or associated with the fraction readily available (exchangeable). On the other hand, the amount of metals found in the carbonate/surface oxide was increased with the use of amendments. In general, CaCO3 (pH 7) decreased the biosolid dissolution and, consequently, the release of metals to solution.

O cádmio (Cd) é importante poluente ambiental, que prejudica a produtividade das plantas e traz consequências graves à saúde humana. Uma das possíveis estratégias para mitigar os danos provocados pelo Cd na planta é o suprimento adequado de potássio (K), uma vez que esse nutriente atua na modulação de processos fisiológicos e mecanismos antioxidantes dos vegetais. Objetivou-se avaliar a importância do K nos mecanismos envolvidos na tolerância do capim tanzânia (Panicum maximum cv. Tanzânia) ao estresse oxidativo induzido pelo Cd. As plantas foram cultivadas em casa de vegetação com delineamento de blocos completos ao acaso, em esquema fatorial 3x4, com três doses de K (0,4; 6,0 e 11,6 mmol L-1) combinadas com quatro doses de Cd (0,0; 0,5; 1,0 e 1,5 mmol L-1) fornecidas em solução nutritiva, com seis repetições, sendo três destinadas à avaliação dos parâmetros produtivos e nutricionais e outras três aos parâmetros fisiológicos e metabólicos. Foram avaliados dois períodos de crescimento das plantas, sendo o primeiro corte aos 35 dias após o transplantio das mudas e o segundo aos 27 dias após o primeiro. No segundo crescimento não foi adicionado Cd na solução nutritiva. O aumento do fornecimento de K resultou em incremento na produção de massa seca da parte aérea do capim tanzânia exposto às doses de Cd até 1,0 mmol L-1, no segundo corte. O acúmulo de Cd na parte aérea do capim foi mais elevado em condições de alta disponibilidade de Cd (1,5 mmol L-1) e de K (11,6 mmol L-1). O aumento das doses de Cd resultou em mais baixas concentrações de cálcio, magnésio, enxofre e manganês e mais elevadas concentrações de K, cobre, ferro e zinco na parte aérea do capim, no segundo corte. O maior fornecimento de K proporcionou mais elevadas taxas de assimilação de CO2 e de transpiração, condutância estomática, eficiência quântica do fotossistema II e taxa de transporte de elétrons em plantas expostas a doses intermediárias de Cd (0,5 a 1,0 mmol L-1). As concentrações de malondialdeído (MDA), peróxido de hidrogênio (H2O2) e prolina na parte aérea das plantas foram mais altas em condições de altas disponibilidades de Cd. As mais altas doses de K para plantas submetidas ao estresse por Cd resultaram em mais baixas concentrações de MDA devido ao incremento proporcionado por esse nutriente na atividade das enzimas antioxidantes superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), guaiacol peroxidase (GPX), ascorbato peroxidase (APX) e glutationa redutase (GR), avaliadas no segundo corte. O K promoveu aumento das concentrações de espermidina e espermina em plantas sob toxidez por Cd. Portanto, o K ameniza os efeitos tóxicos induzidos pelo Cd no capim tanzânia, reduzindo o estresse oxidativo por meio do aumento da atividade das enzimas antioxidantes e da concentração de poliaminas, o que resulta em maior produção de massa seca da parte aérea e maior acúmulo de Cd, aumentando a capacidade de fitoextração de Cd pelo capim tanzânia. / Cadmium (Cd) is an important environmental pollutant, which damages plant productivity and has serious consequences for human health. One of the possible strategies to mitigate the damage caused by Cd in the plant is the supply of potassium (K), since this nutrient acts in the modulation of the physiological processes and antioxidant mechanisms of the plants. The aim of this study was to evaluate the importance of K in the mechanisms involved in the tolerance of tanzania guinea grass (Panicum maximum cv. Tanzania) to the oxidative stress induced by Cd. Plants were grown in a greenhouse, in randomized complete block design, using a 3x4 factorial, with three rates of K (0.4, 6.0 and 11.6 mmol L-1) combined with four rates of Cd (0.0, 0.5, 1.0 and 1.5 mmol L-1) provided in nutrient solution, with six replications, three for the evaluation of productive and nutritional parameters and three for physiological and metabolic parameters. Two plant growth periods were evaluated, with the first harvest done at 35 days after seedlings transplanting and the second at 27 days after the first. In the second growth, Cd was not added to the nutrient solution. High K supply increased dry matter yield of tanzania guinea grass receiving Cd rates up to 1.0 mmol L-1, at the second harvest. The accumulation of Cd in the shoots of the grass was high in the conditions of high availability of Cd (1.5 mmol L-1) and K (11.6 mmol L-1). The increase in Cd rates resulted in low concentrations of calcium, magnesium, sulfur and manganese and high concentrations of K, copper, iron and zinc in the shoots of the grass at the second harvest. High K supply provided high rates of CO2 assimilation, transpiration, stomatal conductance, quantum efficiency of photosystem II and rate of electron transport in plants grown in intermediate rates of Cd (0.5 to 1.0 mmol L-1). The concentrations of malondialdehyde (MDA), hydrogen peroxide (H2O2) and proline in the shoots were high in conditions of high availability of Cd. High rates of K in plants submitted to Cd stress resulted in low concentrations of MDA due to the activities superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), guaiacol peroxidase (GPX), ascorbate peroxidase (APX) and glutathione reductase (GR) determined in the second harvest. K resulted in high concentrations of spermidine and spermine in plants under the toxic effect of Cd. Therefore, K alleviates the toxic effects induced by Cd in tanzania guinea grass, reducing oxidative stress by increasing the activity of antioxidant enzymes and the concentration of polyamines, which results in high shoot dry mass production and high Cd accumulation, increasing the capacity of Cd phytoextraction by tanzania guinea grass.