Neste trabalho foi estudado o comportamento químico e geoquímico dos íons cobre, chumbo, níquel e zinco em área impactada por efluente industrial. Foram também consideradas uma área de montante não impactada que possibilitou a caracterização de background e outras duas áreas de jusante que possibilitaram a verificação da extensão da contaminação. Em cada área foram coletadas amostras de solo da Zona Não Saturada, Franja Capilar e Zona Saturada. Amostras de água subterrânea também foram coletadas, nos períodos chuvosos e de seca. O solo é composto essencialmente por Quartzo e Caulinita. Os resultados das análises granulométricas das amostras estudadas indicam textura predominantemente areia siltica e silte arenoso, já as análises químicas apontam para quantidades quase nulas de matéria orgânica, baixo CTC e ?pH negativo. A água subterrânea apresenta características ácidas, sendo que a Área Fonte apresenta pH médio inferior a 4. Nas áreas de Montante e Jusantes os valores médios de pH são respectivamente 6,7 e 5,7. Os resultados do estudo demonstraram que os altos teores de íons metálicos observados na Área Fonte podem estar associados por adsorção e oclusão junto às partículas de solo na forma de oxi-hidróxidos de Fe, Al e Mn. As altas concentrações da solução, principalmente de íons cobre, causaram saturação dos sítios de adsorção da caulinita ali presente, explicando as altas concentrações de íons também em água subterrânea. As baixas concentrações catiônicas observadas nas águas subterrâneas à Jusante possivelmente estão relacionadas aos fenômenos de dispersão, resultando na diluição da solução por variação na velocidade de percolação, bem como no transporte de contaminante de zonas mais concentradas para menos concentradas, caracterizado pela difusão. Fenômenos de adsorção e precipitação também contribuem para as baixas concentrações nas áreas de jusante, onde o pH se apresenta mais alto e as soluções mais diluídas. Assim como o sistema DPE e a barreira hidráulica, através do fenômeno de advecção. / The chemical and geochemical behavior of copper, lead, nickel and zinc was studied in an impacted area. It was also considered a not affected area located up gradient and one down-gradient to evaluate the extent of contamination. In each area soil samples were collected from the unsaturated zone and capillary fringe and saturated zone. Groundwater samples were also collected, in rainy periods and drought. The soil consists mainly of quartz and kaolinite. Soil texture analysis indicate texture predominantly sand-loam and silt-loam. Chemical analyses do not show a significant amount of organic matter, low CEC and DpH negative. Groundwater has acidic characteristics; source area has an average pH of less than 4. In the areas up gradient and down-gradient the mean values of pH are respectively 6.7 and 5.7. Results demonstrate that the high metallic ions levels observed in the source area may be associated by adsorption and occlusion with the soil particles in the form of oxy- hydroxides of Fe , Al and Mn. High ion metals concentrations observed in the source area, mainly copper ion, caused saturation of the adsorption sites, elucidating the elevated ion concentrations in groundwater. The low cationic concentrations observed in down-gradient groundwater can be linked to the dispersion phenomenon, resulting in dilution by variation in speed, as well as transport of contaminant from more concentrated to less concentrated zones, characterized by molecular diffusion . Adsorption and precipitation phenomena are expected to be in place at down gradient areas, where pH is higher and solutions more diluted. Finally, it is understood that the DPE system and the hydraulic barrier have also contributed through advection phenomenon to reduce concentrations in groundwater.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2014-05-27T15:35:37Z No. of bitstreams: 1 2013_LeticiaStockVieira.pdf: 18600579 bytes, checksum: 14a54125f3b23d05237dce58119ad628 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-05-27T16:11:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_LeticiaStockVieira.pdf: 18600579 bytes, checksum: 14a54125f3b23d05237dce58119ad628 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-27T16:11:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_LeticiaStockVieira.pdf: 18600579 bytes, checksum: 14a54125f3b23d05237dce58119ad628 (MD5) / Canais iônicos (CIs) são proteínas transmembrânicas capazes de regular o fluxo de íons, para dentro e para fora das células, abrindo e fechando seus poros. Tal regulação se da em resposta a diferentes estímulos, como ligação de moléculas, diferenças de potencial eletrostático, estímulos mecânicos, etc. Além disso, em geral, CIs são altamente seletivos a um íon. Assim, em função do íon transportado pelo canal, estes podem ser denominados canais de Na+, K+, Ca++ ou Cl-. O funcionamento de CIs está relacionado a uma variedade de funções biológicas essenciais como: contração muscular, sinapses, geração e transmissão de impulsos nervosos, controle da pressão osmótica, secreção hormonal, percepção do ambiente e consciência, entre outros. Portanto, essas proteínas tem sido alvo de intensas investigações ao longo das ultimas décadas. Diversas estruturas cristalográficas de canais iônicos foram resolvidas nos últimos anos. Conjuntamente com avanços no poder computacional, tais estruturas possibilitam a investigação de CIs com alta resolução, via simulações de dinâmica molecular (DM). Em 2011 foi publicada a primeira estrutura cristalográfica de canal de Na+: um CI bacteriano denominado NavAb (Payandeh et al., 2011). Observa-se que o poro de CIs apresenta uma estrutura geral comum. Em contrapartida, a região responsável pela discriminação dos íons, o chamado filtro de seletividade (FS), naturalmente mostra diferenças consideráveis. Segundo pode ser observado na estrutura cristalográfica, o FS de canais de Na+ e relativamente curto e amplo, sendo portanto capaz de acomodar íons hidratados no seu interior. Além disso, e sugerido que íons dispõem de certa mobilidade no interior desse FS. Tal descrição difere significativamente do ambiente constrito e pouco hidratado observado no FS de canais de K+. Frente a isso, espera-se que os mecanismos de condução em canais de Na+ e K+ sejam diferentes. Neste trabalho, cálculos de energia livre (via metadinâmica) e simulações de DM com aplicação de potenciais eletrostáticos transmembrânicos foram empregados na investigação do mecanismo de condução de canais de Na+, através do CI NavAb. Conjuntamente, ambas metodologias mostram que os íons ligam-se essencialmente a três sítios no interior do FS, chamados HFS, CEN e IN. Mostrou-se também que o movimento de íons e água no interior do filtro e pouco restrito. Em decorrência disso, e permitida a ocupação concomitante de um único sitio do FS por mais de um íon, o que implica em um mecanismo fundamentalmente distinto daquele observado em canais de K+. Outro resultado interessante aponta para uma assimetria nos mecanismos de condução de Na+ em condições de hiperpolarização ou equilíbrio (ΔV≤0) e de despolarização (ΔV>0). O mecanismo de condução predominante a ΔV ≤ 0 envolve essencialmente a participação de dois Na+. Em contrapartida, a ΔV > 0, o mecanismo conta com três íons, sendo que a chegada do terceiro estimula a liberação de um dos íons anteriormente presentes no canal. Perspectivas desse estudo impactam algumas das questões mais desafiantes da biofísica molecular atual, tais como: identificar os fatores determinantes da seletividade iônica; compreender melhor a relação estrutura-função de canais iônicos eucariotos, particularmente canais de Na+ e Ca++; mecanismo de ação de anestésicos e aplicações nanobiotecnológicas. _______________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Ion channels (ICs) are transmembrane (TM) protein pores, capable of regulating the flow of ions in and out of the cells by opening and closing the hydrated pathway they form. This can be done in response to various stimuli, such as binding of ligands, voltage, mechanical stimuli, etc. Moreover, most ICs are highly selective. Hence, according to the ion they selectively transport, ICs can be denominated either Na+, K+, Ca++ or Cl- channels. ICs functioning is essential to a variety of biological functions, e.g.: muscular contraction, electric signaling in neurons, control of the osmotic pressure, hormone secretion, consciousness, etc. Therefore have been the subject of intense research over the last 50 years. Several IC crystal structures have been resolved over the last few years. Along with improvements in computer processing power, such structures enable the investigation of ICs with atomic resolution, by means of molecular dynamics (MD) simulations. In 2011 the first crystal structure of a sodium channel (a bacterial channel named NavAb) was published (Payandeh et al., 2011). While ICs display a pore with overall conserved structure, significant differences can be seen in the so-called selectivity filter (SF): the pore region responsible for discriminating between different ionic species. As of its crystal structure, the Na+ channel SF is relatively short and wide, and thence can fit hydrated cations. Besides, ions and water molecules are expected to have a certain degree of mobility inside the SF. Such SF characteristics greatly differ from the narrow dehydrated environment described for the K+ channel SF. In this context, conduction mechanisms are also expected to be significantly different in these channels. Here, free energy calculations and MD simulations with an applied TM voltage were harnessed to investigate the conduction mechanisms of Na+ channels. Altogether, these methodologies indicate that Na+ ions can bind to three main sites within the SF, named HFS, CEN and IN. Because the movement of ions and water is less restricted, a side-by-side configuration of ions is permitted. This implies in a conduction mechanism fundamentally different from what is known for K+ channels. What is more, this study describes an asymmetry in the conduction mechanisms taking place under hyperpolarizing/neutral (ΔV≤0) and depolarizing (ΔV>0) conditions. Under ΔV≤0, conduction involves two Na+ ions bound to the filter. Contrastingly, under ΔV>0, 3 ions participate and the approach of the third ion triggers the conduction. Perspectives of this study can impart some of the most interesting questions in the molecular biophysics field, such as: identify the determinants of ion selectivity; better understand the structure-function interplay in eukaryotic ICs, specially Na+ and Ca++; the molecular mechanism of anesthetics action and nanobiotechnological applications.

Neste trabalho foi estudado o comportamento químico e geoquímico dos íons cobre, chumbo, níquel e zinco em área impactada por efluente industrial. Foram também consideradas uma área de montante não impactada que possibilitou a caracterização de background e outras duas áreas de jusante que possibilitaram a verificação da extensão da contaminação. Em cada área foram coletadas amostras de solo da Zona Não Saturada, Franja Capilar e Zona Saturada. Amostras de água subterrânea também foram coletadas, nos períodos chuvosos e de seca. O solo é composto essencialmente por Quartzo e Caulinita. Os resultados das análises granulométricas das amostras estudadas indicam textura predominantemente areia siltica e silte arenoso, já as análises químicas apontam para quantidades quase nulas de matéria orgânica, baixo CTC e ?pH negativo. A água subterrânea apresenta características ácidas, sendo que a Área Fonte apresenta pH médio inferior a 4. Nas áreas de Montante e Jusantes os valores médios de pH são respectivamente 6,7 e 5,7. Os resultados do estudo demonstraram que os altos teores de íons metálicos observados na Área Fonte podem estar associados por adsorção e oclusão junto às partículas de solo na forma de oxi-hidróxidos de Fe, Al e Mn. As altas concentrações da solução, principalmente de íons cobre, causaram saturação dos sítios de adsorção da caulinita ali presente, explicando as altas concentrações de íons também em água subterrânea. As baixas concentrações catiônicas observadas nas águas subterrâneas à Jusante possivelmente estão relacionadas aos fenômenos de dispersão, resultando na diluição da solução por variação na velocidade de percolação, bem como no transporte de contaminante de zonas mais concentradas para menos concentradas, caracterizado pela difusão. Fenômenos de adsorção e precipitação também contribuem para as baixas concentrações nas áreas de jusante, onde o pH se apresenta mais alto e as soluções mais diluídas. Assim como o sistema DPE e a barreira hidráulica, através do fenômeno de advecção. / The chemical and geochemical behavior of copper, lead, nickel and zinc was studied in an impacted area. It was also considered a not affected area located up gradient and one down-gradient to evaluate the extent of contamination. In each area soil samples were collected from the unsaturated zone and capillary fringe and saturated zone. Groundwater samples were also collected, in rainy periods and drought. The soil consists mainly of quartz and kaolinite. Soil texture analysis indicate texture predominantly sand-loam and silt-loam. Chemical analyses do not show a significant amount of organic matter, low CEC and DpH negative. Groundwater has acidic characteristics; source area has an average pH of less than 4. In the areas up gradient and down-gradient the mean values of pH are respectively 6.7 and 5.7. Results demonstrate that the high metallic ions levels observed in the source area may be associated by adsorption and occlusion with the soil particles in the form of oxy- hydroxides of Fe , Al and Mn. High ion metals concentrations observed in the source area, mainly copper ion, caused saturation of the adsorption sites, elucidating the elevated ion concentrations in groundwater. The low cationic concentrations observed in down-gradient groundwater can be linked to the dispersion phenomenon, resulting in dilution by variation in speed, as well as transport of contaminant from more concentrated to less concentrated zones, characterized by molecular diffusion . Adsorption and precipitation phenomena are expected to be in place at down gradient areas, where pH is higher and solutions more diluted. Finally, it is understood that the DPE system and the hydraulic barrier have also contributed through advection phenomenon to reduce concentrations in groundwater.

A utilização de ozônio como agente oxidante tem apresentado resultados positivos para a degradação de contaminantes orgânicos em subsuperfície. O ozônio apresenta alta reatividade, tanto com os compostos orgânicos de interesse quanto com os compostos inorgânicos presentes no meio, principalmente com os íons metálicos constituintes da matriz sólida, mobilizando os para a água subterrânea. Este estudo detectou e quantificou os íons metálicos de interesse presentes na matriz solida, sendo estes: Fe, Al, Mn, Cr, Pb, Ni e Zn. Também foram determinados os íons que foram mobilizados da matriz sólida, a partir da injeção do ozônio em solo proveniente de uma área contaminada por compostos orgânicos. / The use of ozone as an oxidizing agent has shown positive results for the degradation of organic contaminants in the subsurface. Ozone is highly reactive with both the organic compounds of interest as with inorganic compounds present in the environment, especially with the metal ions of the solid matrix constituents, mobilizing them into groundwater. This study detected and quantified the metal ions of interest present in the solid matrix, namely: Fe, Al, Mn, Cr, Pb, Ni and Zn. lons that have been mobilized from the solid matrix due to the ozone injection in soil from a contaminated area for organic compounds were also determined.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-08-15T16:06:54Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 734979 bytes, checksum: 939ac897d74118a0886adb12d640e38e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-15T16:06:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 734979 bytes, checksum: 939ac897d74118a0886adb12d640e38e (MD5) Previous issue date: 2015-12-28 / O movimento de solutos no solo depende de fatores relacionados às propriedades do meio poroso e suas interações, as propriedades do líquido percolante e as condições ambientais que influenciam nos parâmetros de transporte dos solutos. Os parâmetros usualmente obtidos para a compreensão dos processos envolvidos no deslocamento de um íon no solo são: a velocidade da água nos poros, o fator de retardamento, o coeficiente de dispersão e a dispersividade. O método mais comum de calculá-los é por meio do ajuste dos modelos teóricos aos dados experimentais obtidos em laboratório; para o ajuste são empregados programas computacionais como o DISP e o HYDRUS 1- Dque além de ajustar os parâmetros, são capazes de executar simulações para a variação espacial e temporal da concentração e do balanço de massa de solutos no perfil do solo.Diante do exposto, objetivou-se neste trabalho obter os parâmetros de transporte de potássio e fósforo, simular o deslocamento destes íons no solo utilizando programas computacionais (DISP e HYDRUS 1-D) e comparar a dados experimentais obtidos em colunas de dois diferentes solos com auxílio da TDR.A pesquisa foi conduzida em cinco etapas: A primeira etapa foi a coleta de dados relativos aos solos estudados em laboratório, um Latossolo Vermelho distrófico (LVd) e um Neossolo Quartzarênico órtico (NQo). Na segunda etapa confeccionou-se as colunas de solo e realizou-se um experimento para obter as curvas de eluição de potássio e fósforo variando o fluxo da solução que passa através dessas colunas de solo. Constatou-se que não houve variação significativa da condutividade hidráulica, com a variação da carga hidráulica e conquentemente do fluxo em ambos os solos. No LVd os fluxos variaram entre 27,56 a 36,19 cm h-1 quando aplicado potássio (K), e 27,41 a 34,72 cm h-1 quando aplicado fósforo (P). No NQo os fluxos variaram entre 37,04 a 45,31 cm h-1 quando aplicado potássio (K), e 38,36 a 45,05 cm h-1 quando aplicado fósforo (P). Na terceira etapa determinou-se os parâmetros de transporte por meio de soluções analíticas utilizando-se o programa computacional DISP. No LVd observou-se um maior retardamento na solução de potássio em relação a solução de fósforo, o que pode ser explicado pela concentração de fósforo na solução deslocadora ser muito superior a de potássio, saturando rapidamente a capacidade adsorção deste solo. Frente a isso, observou-se valores muito elevados do coeficiente dispersivo-difusivo, da dispersividade e do coeficiente de partição na solução de potássio, porém não houve diferença significativa com a variação das cargas hidráulicas em nenhuma das soluções deslocadoras. No NQo, comparando as soluções de potássio e fósforo, observou-se diferença significativa apenas quando utilizou-se carga hidráulica de 11 cm nas colunas, no fator de retardamento e no coeficiente de partição. Já em relação ao coeficiente dispersivo- difusivo e a dispersividade, observou-se diferença significativa quando utilizou-se as cargas hidráulicas de 8 cm e 11 cm nas colunas. Comparando-se cargas hidráulicas diferentes na mesma solução deslocadora, observou-se que não houve diferença significativa com a variação das cargas hidráulicas em nenhuma das soluções deslocadoras para o coeficiente dispersivo-difusivo e a dispersividade, enquanto que, para o fator de retardamento e o coeficiente de partição, observou-se diferença significativa somente quando aplicou-se a carga hidráulica de 14 cm, tanto na solução de potássio quanto na de fósforo, o que indica um menor retardamento. Na quarta etapa realizou-se um segundo experimento, onde foram feitos testes de lixiviação em colunas com os mesmos solos (LVd e NQo) para se obter as concentrações de K e P em diferentes profundidades ao longo do tempo. Foram aplicadas as soluções deslocadoras durante 1 hora. Comparando a movimentação do íon potássio em relação ao fósforo no Latossolo Vermelho distrófico, após 15 min aplicando as soluções deslocadoras, verifica-se a 5 cm de profundidade, uma concentração relativa maior de potássio na solução do solo, cerca de 0,6 enquanto para o fósforo chegou em torno de 0,53. Decorridos 30 min, à 15 cm de profundidade verifica-se uma concentração relativa de 0,25 para o potássio e 0,15 para o fósforo. Após 45 min, à 25 cm de profundidade a concentração relativa de potássio chegou a 0,1 e no fósforo a 0,03. Observa-se apenas no início dos testes uma facilidade maior do íon potássio movimentar-se no solo, principalmente na frente de avanço da solução deslocadora. Após cerca de 40 minutos aplicando as soluções deslocadoras, observa-se que a camada mais superficial já está mais próxima da saturação do íon fósforo, devido a uma concentração maior de P na solução deslocadora, e partir daí nesta camada, a concentração de fósforo na solução do solo passa a ser maior em relação ao potássio.Analisando a movimentação do íon potássio em relação ao fósforo no Neossolo Quartzarênico órtico, verifica-se uma movimentação um pouco menor, já nos primeiros minutos, prevalescendo até o final do teste, podendo ser explicado pela capacidade de adsorção do NQo ser menor do que a do LVd, saturando-o a fração sólida mais rápido. Comparando-se os deslocamentos do potássio e do fósforo nos dois solos observa-se uma movimentação muito maior no NQo, resultado já esperado em função da textura do solo. Na quinta e última etapa utilizou-se os parâmetros de transporte obtidos no DISP para simular o deslocamento dos solutos no próprio programa, e no programa computacional HYDRUS 1-D e comparar com os resultados comos obtidos experimentalmente, além da comparação das simulações entre os dois programas. Utilizando os parâmetros de transporte determinados por soluções analíticas (DISP), pode-se concluir que as simulações do transporte de solutos por meio dos programas computacionais DISP e HYDRUS 1-D apresentaram ótima correlação em relação aos valores encontrados experimentalmente, assim como quando comparado entre os dois programas. Os programas computacionais DISP e HYDRUS 1-D se mostraram como boas opções de ferramentas de simulações da movimentação de íons no solo, podendo-se inclusive ser estudados em conjunto para futuras pesquisas. / The solutes movement in soil depends on factors related to the properties of the porous medium and their interactions, the properties of the percolating liquid and environmental conditions that influence the solute transport parameter. The parameters usually obtained for the understanding of the processes involved in the displacement of an ion in the soil are: the speed of the water in the pores, the retardation factor, the coefficient of dispersion-diffusion. The most common method of calculating them is through the adjustment of theoretical models to experimental data obtained in the laboratory; for adjustment are used software DISP and HYDRUS 1-D which in addition to adjusting the parameters, are able to run simulations for the spatial and temporal variation of concentration and solute mass balance in the soil profile. In this light, the aim of this work was to obtain potassium and phosphorus transport parameters, simulate the movement of these ions in the soil using software (DISP and HYDRUS 1-D) and compare with experimental data obtained in two different soil columns aid of TDR. The research was conducted in five stages: The first stage was the collection of data on soils studied in the laboratory, an Oxisol (clay soil) and a Dystric Quartzarenic Neosol (sandy soil). The second step is fashioned soil columns, and made an experiment to obtain the potassium and phosphorus elution curves varying the flow of solution passing through these soil columns. It was found that there was no significant variation in the hydraulic conductivity with variation of the hydraulic load and consequently the flow in both soils. In clay soil flows the varied between 27.56 the 36.19 cm h-1 when applied potassium (K), and 27.41 the 34.72 cm h-1 when applied phosphorus (P). In sandy soil flows ranged between 37.04 h the 45.31 cm-1 when applied potassium (K), and 38.36 the 45.05 cm h-1 when applied phosphorus (P). In the third stage it was determined transport parameters by means of analytical solutions using the software DISP. In clay soil observed a greater delay (retardation factor) in the solution of potassium relative to phosphorus solution, which can be explained by the phosphorus concentration in the solution is much greater than the displacer potassium, rapidly saturating the adsorption capacity of the soil. Because of that, there were very high values of the dispersive- diffusion coefficient (D), in the dispersivity (λ) and in the partition coefficient (Kd) in potassium solution, but there was no significant difference in the variation of hydraulic loads in any of the displacer solutions. In sandy soil comparing the potassium and phosphorus solutions, there was a significant difference only when we used hydraulic load of 11 cm in the columns, the retardation factor and the partition coefficient. In relation to the dispersive-diffusion coefficient and dispersivity, there was significant difference when we used the hydraulic loads of 8 cm and 11 cm in columns. Comparing different hydraulic loads in the same displacer solution, it was observed that there was no significant difference in the variation of the hydraulic loads in any of the displacer solutions to the dispersive-diffusion coefficient and dispersivity, while for the retardation factor and partition coefficient, there was a significant difference only when applied to hydraulic load of 14 cm in both potassium solution as in the match, which indicates a smaller delay (retardation factor). In the fourth step was performed a second experiment where leaching tests were made in columns with the same soil (clay soil and sandy soil) to give concentrations of K and P at different depths over time. The displacer solutions were applied for 1 hour. Comparing the movement of potassium ions in relation to the phosphorous in clay soil, after 15 min by applying the displacer solutions, it appears to 5 cm deep, a greater relative concentration of potassium in the soil solution, about 0.6 while for the match came around 0.53. After 30 min at 15 cm depth there is a relative concentration of 0.25 to 0.15 for potassium and phosphorous. After 45 min at 25 cm depth relative to the potassium concentration reached 0.1 to 0.03, and phosphorus. It is observed only at the beginning of testing greater ease of potassium ion to move on the ground, especially in front of the feed displacer solution. After about 40 minutes applying the displacer solutions, it is observed that the most superficial layer is now closer to the phosphorus ion saturation due to a greater concentration of P in the displacer solution, and thereafter this layer, the concentration of phosphorus in soil solution becomes higher compared to potassium. Analyzing the changes in the potassium ion relative to the phosphorus in sandy soil, there is a slightly smaller drive, since the first minutes until the end of test, may be explained by adsorption capacity of the sandy soil be less than the clay soil, saturating it faster solid fraction. Comparing the potassium and phosphorus shifts in both soils observes a much larger movement in sandy soil, result to be expected depending on the soil texture.In the fifth and last step was used transport parameters obtained in DISP to simulate the movement of solutes in the software itself, and the software HYDRUS 1-D and compare the results with those obtained experimentally, and the comparison of the simulations between two programs. Using the transport parameters determined by analytical solutions (DISP), it can be concluded that the simulations of solute transport through the DISP and HYDRUS 1-D showed good correlation concerning the values found experimentally, and compared between the two programs. The software DISP and HYDRUS 1-D proved as good options tools simulations of the movement of ions in the soil, being able to even be studied together for future research.

A utilização de ozônio como agente oxidante tem apresentado resultados positivos para a degradação de contaminantes orgânicos em subsuperfície. O ozônio apresenta alta reatividade, tanto com os compostos orgânicos de interesse quanto com os compostos inorgânicos presentes no meio, principalmente com os íons metálicos constituintes da matriz sólida, mobilizando os para a água subterrânea. Este estudo detectou e quantificou os íons metálicos de interesse presentes na matriz solida, sendo estes: Fe, Al, Mn, Cr, Pb, Ni e Zn. Também foram determinados os íons que foram mobilizados da matriz sólida, a partir da injeção do ozônio em solo proveniente de uma área contaminada por compostos orgânicos. / The use of ozone as an oxidizing agent has shown positive results for the degradation of organic contaminants in the subsurface. Ozone is highly reactive with both the organic compounds of interest as with inorganic compounds present in the environment, especially with the metal ions of the solid matrix constituents, mobilizing them into groundwater. This study detected and quantified the metal ions of interest present in the solid matrix, namely: Fe, Al, Mn, Cr, Pb, Ni and Zn. lons that have been mobilized from the solid matrix due to the ozone injection in soil from a contaminated area for organic compounds were also determined.

Orientador: Fábio Cesar Gozzo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T16:25:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_AlexandreFerreira_M.pdf: 4503232 bytes, checksum: 318fe49b4915757d84f962093d8e4a25 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A aplicação da espectrometria de massas (MS) em análises proteômicas tem evoluído extensivamente, a ponto de se tornar rotineira no seqüenciamento e identificação de proteínas e determinação de modificações pós-traducionais. Entretanto, o uso de MS na análise de estruturas tridimensionais de proteínas é restrito, apesar das inúmeras vantagens potenciais que poderia apresentar nessa área. Nesse âmbito, a metodologia de ligação cruzada acoplada a MS visa obter informações estruturais de proteínas e complexos protéicos pela determinação de restrições espaciais de distância entre resíduos de aminoácidos, mediante reação com compostos bifuncionais, proteólise enzimática e análise dos peptídeos resultantes por MS. A primeira parte deste trabalho descreve a aplicação de um novo agente de ligação cruzada (ALC) heterobifuncional e clivável, contendo um grupo fotoativável do tipo diazirina, para formar ligações cruzadas em peptídeos e proteínas. O emprego desse ALC permitiu obter ligações cruzadas únicas nos alvos estudados, e os peptídeos modificados assim formados foram caracterizados por MS/MS, possibilitando a descoberta de um íon marcador característico para peptídeos ligados por esse ALC. A segunda parte do trabalho envolveu a aplicação da técnica de mobilidade iônica TWIM acoplada a MS na análise de íons de proteínas antes e após modificação por ALC, visando avaliar o efeito dessas modificações em termos de variações de seção de choque de colisão (CCS). Análises assim feitas demonstraram a presença de estruturas mais rigidas e com menor CCS após a adição de moléculas de ALC, evidenciando a existência de conformações mais compactas em fase gasosa após a reação de ligação cruzada para proteínas. Para validar a metodologia, os valores de CCS experimentais foram comparados com valores teóricos calculados computacionalmente para estruturas disponíveis. / Abstract: The use of mass spectrometry (MS) in proteomics has evolved extensively, up to the point where it became routinely employed in protein sequencing and determination of post-translational modifications. However, the use of MS in structural studies of proteins is limited, despite the many advantages it could bring to the area. In this sense, chemical cross-linking coupled to mass spectrometry for structural studies of proteins aims to obtain structural information in terms of spatial distance restrictions, determined by intra- and intermolecular cross-links between side chains of amino acid residues. This is achieved by reaction of the target protein system with bifunctional compounds, followed by proteolysis and analysis of the modified peptides by MS. The first part of this work describes the application of a novel, heterobifunctional and cleavable cross-linker, containing a diazirine photoactivatable group, for cross-linking of peptides and proteins. Reaction with this cross-linker yielded unique cross-links for peptides and proteins, and such modified peptides where characterized by MS/MS, allowing the discovery of a marker ion, that may be used to identify cross-linked peptides. The second part of the work focused on the application of traveling-wave ion mobility (TWIM) coupled to MS for a comparative analysis of protein ions both before and after cross-linking reactions, aiming to evaluate the effect of these modifications on protein structures in terms of variation of collision cross sections (CCS) of their ions. TWIM-MS analysis of these systems demonstrated the presence of compact gas phase conformations of lower CCS after the cross-linking reaction and formation of intramolecular cross-links, indicating that chemical cross-linking restricts the structural dynamics of gas phase protein ions. To validate this method, experimental CCS values were then compared with theoretical values obtained computationally for available crystallographic or NMR structures. / Mestrado / Quimica Organica / Mestre em Química

Orientador: Fábio Cesar Gozzo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T09:14:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_LuizFernandoArruda_D.pdf: 7340905 bytes, checksum: 51f81b49c01047e52881271fa910fada (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A função de uma proteína está diretamente relacionada com sua estrutura e conhecendo a estrutura de uma proteína é possível verificar onde estão localizados e como agem seus sítios ativos e de interação. Dentre os métodos empregados para análise estrutural de proteínas por espectrometria de massas (MS), experimentos de ligação cruzada vêm recebendo grande destaque. Nestes experimentos, após digestão enzimática três tipos de peptídeos contendo agentes de ligação cruzada (ALCs) podem ser formados: espécies intramoleculares, quando o ALC está ligado entre dois resíduos do mesmo peptídeo; espécies intermoleculares, quando o ALC une dois peptídeos distintos e dead-end, quando o ALC liga-se apenas a um resíduo, sendo que o outro lado de sua cadeia normalmente sofre hidrólise. A etapa crucial em experimento de ligação cruzada consiste na correta atribuição e identificação dos peptídeos modificados por ALC, etapa que pode ser facilitada conhecendo a fragmentação destes peptídeos. Desse modo, o foco principal deste trabalho foi realizar experimentos de fragmentação das diferentes espécies de peptídeos modificados por ALCs utilizando metodologias baseadas na técnica de espectrometria de massas, como dissociação induzida por colisão (CID), dissociação multifotônica por infravermelho (IRMPD) e dissociação por captura de elétrons (ECD). Os estudos realizados proporcionaram a visualização de um padrão de fragmentação de espécies inter e intramoleculares, bem como a presença de íons diagnósticos, capazes de auxiliar na identificação de peptídeos modificados por ACLs. Além disso, a técnica de mobilidade iônica, que consiste na separação de íons baseado em suas seções de choque, acoplada à espectrometria de massas (IMMS), foi emprega para realizar estudos para caracterização de peptídeos modificados por ALCs. Utilizando IMMS foi possível realizar a separação de espécies isoméricas do tipo dead-end, bem como verificar que peptídeos lineares e modificados por ALC, com m/z próximos possuem seções de choque semelhantes / Abstract: There are several advantages associated with the use of mass spectrometry (MS) applied to structural studies of proteins, such as unlimited mass of target protein or protein complex, very low time and sample consumption, ease of manipulation and interpretation of the data obtained. In chemical cross-linking coupled to MS, bifunctional reagents (cross-linkers, XL) are used to generate covalent bonds between the side chains of specific residues (usually lysine) and the distance constraints obtained are then used to model the structure of the protein and reveal interacting regions in the case of protein complexes. After enzymatic digestion, three types of peptides modified by the XL can be generated: intramolecular cross-linked, in which the cross-linker is linked to two residues of the same peptide; intermolecular cross-linked, when the reagent connects two peptides; and ¿dead-end¿, that occurs when the cross-linker is bound to only one residue and the other side is usually hydrolyzed. The critical step in a cross-linking experiment is the correct attribution and identification of the modified peptides, which is in turn based on the fragmentation of such species. So, the main focus of this work is to perform fragmentation studies of cross-linked peptides and rationalize fragmentation models to aid in the correct identification and attribution of modified peptides. In our studies we verified a fragmentation pattern of modified peptides, as well as diagnostic fragment ions, able to help in the identification of cross-linked peptides. Studies of ion mobility (IMS) coupled to mass spectrometry (IMMS) to analyze cross-linked peptides were also performed. It was possible to separate dead-end isomers and it was verified that linear and modified peptides, of similar m/z have similar collision cross-section / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Ciências

Orientador: Marcos Nogueira Eberlin / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-15T19:01:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lalli_PriscilaMicaroni_M.pdf: 4223184 bytes, checksum: 852704419d68edf5bd13623379abf7b4 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Na espectrometria de mobilidade iônica, íons de diferentes tamanhos ou conformações espaciais em fase gasosa são separados de acordo com o tempo que levam para atravessar um gás sob a influência de um campo elétrico. O acoplamento dessa técnica à espectrometria de massas (IMMS) resulta numa ferramenta extremamente versátil, capaz de investigar a estrutura molecular e separar amostras complexas, incluindo isômeros. No capítulo I, diferentes gases foram utilizados na separação dos isômeros N-butil anilina e p-butil anilina a fim de investigar a interação íon/molécula durante o processo de mobilidade iônica. Mostramos que as moléculas do drift gas não atuam apenas como barreiras físicas que atrasam os íons, como geralmente são consideradas, mas podem interagir quimicamente com os íons. No caso desses isômeros, gases mais polarizáveis como eteno e CO2 mostraram melhorar consideravelmente a separação. Acredita-se que a grande diferença de polarizabilidade entre os isômeros esteja relacionada com este fato, pois o gás mais polarizável interagiria melhor com o isômero também mais polarizável atrasando-o numa intensidade maior. Gases mais massivos e pressões maiores também ajudam a melhorar consideravelmente a separação de isômeros. No capítulo II, a IMMS foi usada para determinar pela primeira vez a mobilidade intrínseca de uma série de agregados catiônicos e aniônicos de líquidos iônicos na fase gasosa. Os resultados são condizentes com as medidas feitas em solução por RMN, que mostram uma aparente anomalia em que os cátions, mais volumosos, viajam mais rápido do que os ânions. Esse comportamento ainda não é muito bem compreendido, entretanto, pode estar relacionado à orientação dos íons pelo campo ou a diferença de dureza entre cátions e ânions / Abstract: Ion mobility spectrometry separates ions with different sizes or spacial conformations in gas phase according to the time they take to travel through a gas under the influence of an electrical field. Coupling this technique to mass spectrometry provides an extremely versatile tool, able to investigate molecular structure and separate complex samples, including isomers. In Chapter I, different gases were used to separate the isomers N-butyl aniline and p-butil aniline in order to investigate the ion/molecule interaction during the ion mobility process. We have shown that drift gas molecules don¿t act only as physical barriers that slow down the ions, as they are usually considered, but they may interact chemically with them. In the case of these isomers, more polarizable gases such as ethene and CO2 have shown to improve considerably the isomer separation. We believe that the large difference of polarizability between both isomers is related to this fact, because more polarizable gases would interact better with the more polarizable isomer slowing it down more intensively. More massive gases and higher pressures also help improve isomer separation. In Chapter II, IMMS was used to perform the first measurements of the intrinsic mobility of a series of gaseous cationic and anionic aggregates of ionic liquids. Results confirm previous mobility measurements by NMR, which show an apparent anomaly in which the bulkier cations travel faster than respective anions. This behavior isn¿t well understood yet, however, it may be related to the ions orientation by the field or to the hardness difference between cations and anions / Mestrado / Quimica Analitica / Mestre em Química

Orientadores: Marco Aurélio Zezzi Arruda, Fábio Cesar Gozzo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T19:33:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pessoa_GustavodeSouza_D.pdf: 3326542 bytes, checksum: b4f5f4d1d6ae42d8ab1de1b683232723 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: ANÁLISE DE ESPECIAÇÃO DE METAIS E METALÓIDES LIGADOS A ANIDRASE CARBÔNICA EMPREGANDO MOBILIDADE IÔNICA E ICP-MS. No Capítulo 1, é proposta a técnica de mobilidade iônica na modalidade TWIMS, acoplada a um espectrômetro de massas do tipo ESI-Q-ToF MS/MS para análise de especiação da anidrase carbônica ligada a metais divalentes e em diferentes estados de oxidação, bem como ligada a espécies de selênio em diferentes estados de oxidação. O método é aplicado com sucesso na separação de espécies com diferentes estados de oxidação, mesmo quando as espécies de Se4+ e Se6+são adicionadas em uma mistura com a anidrase carbônica. O método também é aplicado para avaliação do estado de enovelamento da anidrase carbônica, em condições nativas e desnaturadas, sendo considerado satisfatório na elucidação das diferentes conformações da proteína. No Capítulo 2, a técnica de ICP-MS é usada na análise de especiação isotópica de Zn ligado à anidrase. A exatidão das medidas aproximou-se das condições naturais observadas para a razão isotópica de Zn ao final das otimizações. A precisão obtida situa-se dentro da margem observada para analisadores de m/z do tipo quadrupolo. Os principais desafios enfrentados neste capítulo foram minimizar os efeitos de discriminação de massas e a remoção de interferências poliatômicas. A enzima foi enriquecida com os isótopos 67Zn e 68Zn, sendo observada maior razão isotópica para anidrase ligada 67Zn. A atividade da anidrase enriquecida com isótopos de Zn apresentou resultados estatisticamente semelhantes / Abstract: SPECIATION ANALYSIS OF METALS AND METALLOIDS BOUND TO CARBONIC ANHYDRASE USING ION MOBILITY AND ICP - MS . In Chapter 1, ion mobility in TWIMS mode was proposed, coupled to a ESI-Q-ToF MS/MS mass spectrometer for speciation analysis of carbonic anhydrase bound to Ba2+, Zn2+, Cu+, Cu2+, Pb2+, Pb4+, Se4+ and Se6+. The method was successfully applied to separation of selenium species with different oxidation states, even when the species Se4+ and Se6+ were incubated in a mixture with carbonic anhydrase. The method was also applied to evaluation of carbonic anhydrase folding state in native and denatured conditions, and it was considered as satisfactory in the elucidation of different conformations of the protein. In Chapter 2, an ICP-MS was used for the isotopic speciation analysis of Zn bound to anhydrase. The accuracy measurements were closer to natural conditions for Zn isotope ratio, in the end of the optimization. The precision was within the range observed for m/z analyzer such as quadrupole. The main challenges in this chapter were to minimize the effects of mass discrimination and the removal of polyatomic interferences. The enzyme was enriched with 67Zn and 68Zn isotopes, and the highest isotope ratio was observed for 67Zn bound to anhydrase. Anhydrase activity of Zn enriched isotopes yielded similar statistical results / Doutorado / Quimica Analitica / Doutor em Ciências