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Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2017-08-04T13:34:04Z No. of bitstreams: 1 PDF - Maria Virgínia da Conceição Albuquerque.pdf: 34293201 bytes, checksum: 16d11d4f3076b9e3ed56169d002e3185 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-04T13:34:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Maria Virgínia da Conceição Albuquerque.pdf: 34293201 bytes, checksum: 16d11d4f3076b9e3ed56169d002e3185 (MD5) Previous issue date: 2017-06-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Among the deleterious effects caused by the process of eutrophication of natural waters, an important highlight should be the appearance of cyanobacterial blooms and the consequent generation of cyanotoxins with a potent hepatotoxic effect (eg microcystin- LR). In general, conventional treatments for water purification are inefficient for the removal of these micropollutants, which has stimulated the study of new treatment alternatives. The advanced oxidative processes have been an interesting alternative because of their potential as alternatives or complements to conventional processes of water treatment, since the hydroxyl radicals generated are highly reactive and not selective, and can act in the chemical oxidation of a wide range Of substances. These processes generally involve the generation of highly oxidizing and non-selective species, such as the hydroxyl radical (• OH) and, in some cases, oxygen, thus being efficient in the removal of various contaminants. The main objective of this work was to verify the potential of two advanced oxidative processes: UV/H2O2 and Fenton in relation to the treatment of water destined for public supply contaminated by microcystin-LR. For this, the research was divided into three stages. In the first stage, the validation of the analytical method was carried out using high-performance liquid chromatography coupled to massspectrometry (HPLC-MS) for identification and quantification of the toxin described in Chapter 1. Chapter 2 describes the efficiency of conventional treatment Followed by the advanced oxidative process (UV/H2O2) in relation to the treatment of water intended for public supply with emphasis on the efficiency of a low cost photocatalytic reactor for microcystin-LR degradation. Then, the third and final chapter presents the use of Fenton reagent as coagulant, followed by flocculation, sedimentation and filtration, with the purpose of removing turbidity, apparent and true color and microcystin-LR also presente in public water supply. / Dentre os efeitos deletérios provocados pelo processo de eutrofização de águas naturais, importante destaque deve ser dado ao surgimento de florações de cianobactérias e a consequente geração de cianotoxinas de potente efeito hepatotóxico (ex. microcistina- LR). Em geral, tratamentos convencionais para potabilização da água se mostram ineficientes para a remoção destes micropoluentes, o que tem estimulado o estudo de novas alternativas de tratamento. Os processos oxidativos avançados têm sido uma alternativa de grande interesse devido ao seu potencial como alternativas ou complementos aos processos convencionais de tratamento de água, uma vez que os radicais hidroxila gerados são altamente reativos e pouco seletivos, podendo atuar na oxidação química de uma vasta gama de substâncias. Estes processos geralmente envolvem geração de espécies altamente oxidantes e não seletivas, como o radical hidroxila (•OH) e, em alguns casos, o oxigênio, sendo assim, eficientes na remoção de diversos contaminantes. O principal objetivo deste trabalho foi verificar a potencialidade de dois processos oxidativos avançados: o UV/H2O2 e Fenton em relação ao tratamento de águas destinada a abastecimento público contaminadas por microcistina-LR. Para isso, a pesquisa foi dividida em três etapas. No primeiro momento foi realizado a validação de método analítico por meio da cromatografia líquida de alta eficiência acoplada à espectrometria de massas (CLAE-EM) para identificação e quantificação da toxina citada, descrito no capítulo 1. O capítulo 2 descreve a eficiência do tratamento convencional seguido do processo oxidativo avançado (UV/H2O2) em relação ao tratamento de água destinada a abastecimento público com ênfase na eficiência de um reator fotocatalítico de baixo custo para degradação de microcistina-LR. Em seguida, o terceiro e último capítulo apresenta a utilização de reagente Fenton como coagulante, seguido de floculação, sedimentação e filtração, com objetivo de remoção de turbidez, cor aparente e verdadeira e microcistina-LR também presente em água de abastecimento público.

Made available in DSpace on 2015-09-25T12:19:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Josue da Silva Buriti.pdf: 1828134 bytes, checksum: 34ba27d07ee2de7c2319fe96621f414c (MD5) Previous issue date: 2012-08-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This study aimed to evaluate at bench-scale the removal of microcystin-LR from water for public supply using Fenton's reagent, coagulation, flocculation, sedimentation and filtration by columns of granular activated carbon (GAC). The water used in this study was prepared by adding 20 mL of microcystin-LR extract (obtained from a pure culture of Microcystis aeruginosa after three consecutive freeze / thaw cycles), in 1L of untreated water from the Acauã reservoir and which corresponded to a concentration of microcystin-LR of aproximately 19 µg.L . The experiments were conducted in three stages. The first step was to determine the best conditions for coagulation obtained via diagrams of coagulation based on remaining turbidity and apparent colour after treatment with Fenton's reagent at concentrations between 5 mg.L-1 and 100 mg.L-1 f eSO4.7H2O and 1.83 mg.L-1 to 36.70 mg.L of H2O and pH varying between 3 and 9 at a settling time of 5 min. In the second stage the fastest sedimentation time was determined after coagulation based on the control parameters of remaining turbidity, apparent colour and microcystin-LR concentration. The third stage evaluated the adsorption of microcystin-LR in columns of GAC (particle size between 1.40 mm and 0.42 mm) after the conditions defined in steps I and II. The GAC columns were constructed from PVC tubing with an internal diameter of 21 mm and a functional height of GAC of 15 cm and 20 cm, corresponding to two different contact times. The fixed flow rate for each GAC column was 2 L.h2-1. The optimum conditions for coagulation were 15 mg.L FeSO4.7H2O and 5.5 g.L-1 H2O, at pH 8.4 and coagulation and sedimentation times of 15 min. After coagulation, flocculation and sedimentation turbidity decreased from 5.8 to 3.0 uT, apparent color of 115 uH to 81 uH and a reduction in microcystinLR concentration from 18.52 µg.L2-1 to 9.59 µg.L-1, with percentage removals of 48%, 30% and 48%, respectively. Break-through occurred in the shorter length column of GAC with the shorter contact time (CC1) after 2 hours of operation, resulting in a smaller q e (1.85 μg.g-1) and higher usage rate (3.82 g.L-1) compared o the GAC column with the greater contact time (CC2), with a break-through after 6 hours operation. Thus the longer GAC column (CC2) gave a better performance both in terms of q e (4.15 μg.g-1) and rate of use (1.70 g.L-1), ensuring effluent oncentration below the maximum allowable value of 1 µg.L-1 required by Ordinance 2914/11, Ministry of Health, with a longer operational life and an economy in GAC usage. / Este trabalho teve como objetivo avaliar em escala de bancada a remoção de microcistina-LR de água destinada ao abastecimento público utilizando coagulação com reagente de Fenton, floculação, decantação e filtração seguido de colunas de carvão ativado granular (CAG). A água de estudo foi preparada pela adição de 20 mL de extrato de microcistina-LR (após congelamento/descongelamento por três vezes consecutivas da cultura pura de Microcystis aeruginosa) em 1 L de água bruta do reservatório de Acauã, que correspondeu a concentração de microcistina-LR em torno de 19 μg.L-1 . O experimento foi realizado em três etapas. Na primeira etapa foi definida a melhor condição de coagulação através de diagramas de coagulação para turbidez remanescente e cor aparente remanescente com concentração de reagente de Fenton entre 5 mg.L-1 - 100 mg.L-1 de FeSO4.7H2O e 1,83 mg.L de H2O para pH de coagulação entre 3 e 9 com tempo de sedimentação de 5 min. Na segunda etapa foi definido o melhor tempo de sedimentação conforme as condições de coagulação estabelecidas na etapa I e os parâmetros de controle foram turbidez remanescente, cor aparente remanescente e microcistina-LR remanescente. Na terceira etapa foi avaliada a adsorção da microcistina-LR em colunas de CAG (granulometria entre 1,40 mm e 0,42 mm) utilizando as condições definidas nas etapas I e II. As colunas de CAG foram construídas com tubos de PVC com diâmetro interno de 21 mm e altura útil de CAG de 15 cm e 20 cm, correspondendo a dois tempos de contato distintos. A vazão fixada para cada coluna de CAG foi de 2 L.h2-1-1. A melhor condição de coagulação foi 15 mg.L de FeSO4.7H2O; 5,5 mg.L-1 de H2O , pH de coagulação de 8,4 e tempo de sedimentação de 15 min. Após a coagulação, floculação e sedimentação a turbidez reduziu de 5,8 uT a 3,0 uT, cor aparente de 115 uH a 81 uH e concentração de microcistina-LR de 18,52 µg.L-12 a 9,59 µg.L-1, com percentuais de remoção de 48%, 30% e 48%, respectivamente. O transpasse na coluna de CAG de menor tempo de contato (CC1) ocorreu após 2 horas de funcionamento do sistema, refletindo em menor qe (1,85 μg.g-) e maior taxa de uso (3,82 g.L-1) quando comparada a coluna de CAG de maior tempo de contato (CC2), que ocorreu o transpasse após 6 horas de funcionamento do sistema, a qual apresentou melhor desempenho tanto em relação ao qe (4,15 g.g-1) como em relação a taxa de uso (1,70 g.L), garantindo efluente com concentração inferior ao valor máximo permitido de 1 µg.L exigido pela Portaria 2914/11 do Ministério da Saúde por mais tempo e utilizando uma menor quantidade de CAG. - 36,70 mg.L

Microcystin-LR is a hepatotoxin produced by cyanobacteria. Aeromonas hydrophila and Edwardsiella piscicida infections are leading causes of losses in market-sized channel catfish (Ictalurus punctatus). These older fish should have natural immunity in place and a predisposing factor is likely a prerequisite for these disease outbreaks. While microcystin-LR rarely causes mortality in warm-water aquaculture, we believe it may be a predisposing factor that leads to bacterial disease outbreaks during the summer months due to its ability to damage the liver. Our study investigated microcystin-LR’s effects on channel catfish susceptibility to these pathogens. We found that a sublethal dose of microcystin-LR induced substantial damage to multiple immune organs. In our challenges with both the toxin and bacteria, we saw a significant increase in mortality of fish. Our findings suggest that microcystin-LR increases channel catfish susceptibility to Aeromonas hydrophila and Edwardsiella piscicida infections.

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Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-15T14:54:18Z No. of bitstreams: 1 TeseNDM.pdf: 2605858 bytes, checksum: bff58bf7890c21ba2d47c2079816f268 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-16T19:26:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseNDM.pdf: 2605858 bytes, checksum: bff58bf7890c21ba2d47c2079816f268 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-16T19:26:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseNDM.pdf: 2605858 bytes, checksum: bff58bf7890c21ba2d47c2079816f268 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-16T19:26:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseNDM.pdf: 2605858 bytes, checksum: bff58bf7890c21ba2d47c2079816f268 (MD5) Previous issue date: 2015-03-10 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Cyanobacteria, under favorable conditions can form large superficial masses of green color called blooms. Some genera of cyanobacteria are toxins producers, and during the bloom, there may be risks of water bodies contamination and thus of those organisms that depends on this. Among the toxins produced by cyanobacteria, stands the microcystin. This type of toxin has pronounced effects on the liver, although it can exhibit its effects in several organs. Moreover, it is the cyanotoxin which is more widely distributed in various types of ecosystems. In addition to the phosphatases inhibition, microcystins may also affect DNA repair systems and gene expression, and appear to interact with the mitochondria of animal tissues leading to oxidative stress and apoptosis. The aim of this study was to evaluate the cardiorespiratory responses during graded hypoxia and also the biomarkers of oxidative stress in two species of Neotropical teleost, traíra, Hoplias malabaricus, and matrinxã, Brycon amazonicus in control condition and 48 h after of an intraperitoneal injection of lyophilized extract containing microcystin -LR (MC-LR - 100 μg.Kg-1 body weight). The results indicate that exposure to MC-LR induced oxidative stress in liver and gills, and changed the cardiorespiratory responses of both species. In traíra, the exposure to MC-LR increased PCO2 values, caused hyperventilation, increased metabolic rate, increased heart rate values and decreased oxygen extraction, it was also observed oxidative stress in the gill tissue. In matrinxã was observed hyperventilation, increased metabolic rate and PCO2, and reduction in oxygen extraction. This specie was more sensitive to the effects of MC-LR, due to the occurrence of oxidative stress in both tissues (gills and liver), and the death of some animals during the development of graded hypoxia. Therefore, our results indicate that exposure to MC-LR has harmful effects on the two species analyzed, both in cardiorespiratory responses, as in the establishment of oxidative stress, however the magnitude of this effect appears to be species-specific indicating major susceptibility of the specie Brycon amazonicus to the effect of this cyanotoxin. / As cianobactérias, em condições favoráveis podem formar grandes massas superficiais de coloração verde intensa, denominadas florações. Alguns gêneros de cianobactérias são produtoras de toxinas, e durante as florações, pode haver riscos de contaminação da água e consequentemente dos organismos dependentes desta. Dentre as toxinas produzidas pelas cianobactérias, destaca-se a microcistina. Esse tipo de toxina apresenta efeitos pronunciados sobre o fígado, embora possa exibir seus efeitos em diversos órgãos. Ademais, é a cianotoxina que se encontra mais amplamente distribuída nos mais variados tipos de ecossistemas. Além da inibição das fosfatases, as microcistinas podem também afetar os sistemas de reparo de DNA e expressão de genes, e parecem poder interagir com as mitocôndrias de tecidos animais e causar estresse oxidativo e apoptose celular. O objetivo deste estudo foi avaliar as respostas cardiorrespiratórias durante hipóxia gradual e os biomarcadores do estresse oxidativo em duas espécies de teleósteos Neotropicais, a traíra, Hoplias malabaricus e o matrinxã Brycon amazonicus em situação controle e após 48 h de injeção intraperitoneal de extrato liofilizado contendo microcistina-LR (MC-LR - 100 μg.Kg-1 de massa corpórea). Os resultados indicam que a exposição à MC-LR induziu ao estresse oxidativo em fígado e brânquias, bem como alterou as respostas cardiorrespiratórias de ambas as espécies. Na traíra a exposição a MC-LR aumentou os valores de PcO2, causou hiperventilação, aumento da taxa metabólica, aumento dos valores de frequência cardíaca e redução da extração de oxigênio, também foi observado estresse oxidativo no tecido branquial. Em matrinxã foi observada hiperventilação, aumento da taxa metabólica e da PcO2, e redução na extração de oxigênio. Essa espécie se mostrou mais sensível ao efeito da MC-LR, devido a ocorrência de estresse oxidativo em ambos os tecidos analisados (brânquias e fígado) e a morte de alguns animais durante o desenvolvimento da hipóxia gradual. Portanto, nossos resultados indicam que a exposição à MC-LR tem efeitos prejudiciais sobre as duas espécies analisadas, tanto nas respostas cardiorrespiratórias, quanto no estabelecimento de estresse oxidativo, entretanto a magnitude desse efeito parece ser espécie-específica com indicação de maior susceptibilidade da espécie Brycon amazonicus ao efeito dessa toxina.

Made available in DSpace on 2015-09-25T12:20:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sativa Barbosa de Brito Lelis Villar.pdf: 821851 bytes, checksum: b1c26304b9ae92f8fe9dbc59a9c0a15c (MD5) Previous issue date: 2012-12-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O objetivo deste estudo foi avaliar a remoção de microcistina-LR de água utilizando carvão ativado granular de casca de coco de dendê. A água de estudo utilizada foi preparada a partir da diluição, em água deionizada, de extrato proveniente do cultivo de Microcystis aeruginosa. Realizou-se um planejamento fatoral 23, no qual foram estudados os seguintes fatores e níveis: concentração inicial de microcistina-LR (14,56 e 29,26 µg.L-1), pH (6,4 e 8,3) e tempo de contato (60 e 90 s). Dessa forma, foram monitorados oito tratamentos em triplicata, totalizando 24 experimentos. Cada tratamento consistia na operação de três colunas, alimentadas com mesma água de estudo e com mesmo tempo de contato, sendo que os tratamentos com tempo de contato de 60 s eram compostos por colunas de 20 gramas de carvão ativado granular, enquanto os experimentos que foram realizados com tempo de contato de 90 s, eram compostos por colunas com 30 gramas do carvão. Cada coluna foi monitorada durante 15 horas e as amostras eram coletadas a cada hora. A concentração de microcistina-LR era determinada com o auxílio de kits ELISA. Concentrações efluentes de MC-LR acima do volume máximo permitido (VMP) de 1µg.L-1, determinado pela Portaria 2914/2011, foram detectadas em colunas operadas a partir dos tratamentos 3 e 7. Esses tratamentos apresentavam concentração afluente de MC-LR de 29,26 µg.L-1 e tempo de contato de 60 s. A capacidade adsortiva e a taxa de uso nessas condições foi de 21,2 µg.g-1 e 1,33g.L-1 respectivamente. O tempo de contato foi o fator que mais influenciou no processo de adsorção de microcistina-LR, este comportamento foi observado a partir de 6 horas de monitoramento e se manteve até o final do monitoramento. O pH foi o fator que menos exerceu influência significativa na adsorção de microcistina-LR.

Cyanobacteria are one of the oldest forms of photosynthetic life and may have contributed significantly to the evolution of oxygen into the then anoxic environment. Cyanobacteria are also one of the best sources of natural secondary metabolites (cyanopeptides) some of which have harmful effects on the ecosystem, while others may be beneficial. It is known that these secondary metabolites are continuously produced during growth, however, it is not known whether the producing cyanobacteria actually benefit from these metabolites. The overarching aim of this study was to answer the question ‘Why do cyanobacteria produce secondary metabolites?’. With this aim in mind, preliminary work focused on understanding the growth and secondary metabolite production characteristics of Microcystis aeruginosa PCC7806. The technique of labelling secondary metabolites with 15N was successfully employed in differentiation and quantification of ex-novo and de-novo metabolites. The effect of exogenous cyanopeptides such as microcystins, aerucyclamides, anabaenopeptins, aeruginosamide, cyanopeptolin and aeruginosin on M. aeruginosa PCC7806 was evaluated using a rapid bioassay approach along with an automated cell enumeration technique. The results indicate that at least some cyanopeptides (microcystins-LR, microcystin-LF, aeruginosamide, anabaenopeptin B and aerucyclamide A) induce significant changes to cell division and metabolite production rate. In an ecological scenario, the release of such secondary metabolites by lysing cells (such as when blooms collapse), may be perceived as an alarm signal by surrounding live cells, which may in turn slow cell division and prepare for re-invasion. This may be a strategy for species survival and dominance. While the results from this study do not confirm a role for cyanopeptides, it is thought that the results are clearly indicative of the role played by cyanopeptides for the producing organism. In order to confirm a role, it is recommended that monitoring ribosomally synthesised metabolites (e.g. aerucyclamides) along with chlorophyll-a gene expression, with sophisticated techniques such as qPCR are used.