Este trabajo tiene dos partes. En primer lugar hemos construido un modelo de funcionamiento del sistema hídrico del Parque Natural de L'Albufera, un humedal situado en el litoral mediterráneo español cuyo elemento más característico es su lago central. Hemos denominado a dicho modelo Cabhal, acrónimo para Calidad de aguas y balance hídrico en L'Albufera. Este modelo incluye una cuantifiación de los aportes hídricos procedentes del ciclo natural y de las alteraciones producidas por el sistema de regadio y la presión urbana; una evaluación de entradas, salidas y variación en el almacenamiento, tanto en el lago, como en el sistema lago-arrozal; un análisis de la distribución espacial de los aportes hídricos; una cuantificación de las cargas contaminantes y un módulo de simulación de los procesos de calidad relacionados con su eutrofización. El modelo consta de seis módulos. Para su construcción hemos aplicado el principio de superposición y hemos considerando por separado el régimen natural (basado en el modelo Simpa del Cedex) y el régimen alterado. El módulo relativo al balance hídrico incluye cinco elementos tipo embalse: cuatro de ellos simulan los arrozales de los sectores de riego existente dentro del parque natural y el quinto el lago. Hemos añadido un módulo de distribución espacial y otro de cálculo de cargas basado en la formulación de concentraciones patrón para los diferentes tipos de aporte. El módulo de calidad de las aguas en el lago ha sido construido con el software de simulación bidimensional Sobek WQ de Deltares. En segundo lugar hemos utilizado el modelo Cabhal para generar series temporales, con paso mensual, de los principales indicadores del sistema, incluyendo volumen total de aportes hídricos, número de renovaciones anuales en su lago central, cargas externas y concentraciones medias de materia orgánica, fósforo y nitrógeno en los aportes hídricos. Hemos prestado especial atención a evaluar los indicadores a principios de los años setenta, época en que el lago pasó bruscamente a un estado de aguas turbias dominado por el fitoplancton, y tras la finalización de las principales infraestructuras de saneamiento y depuración. En esta investigación hemos partido de una hipótesis central: existen aspectos sustantivos de la evolución del estado trófico de L¿Albufera que sólo pueden ser explicados a partir de su relación con las infraestructuras del sistema hídrico. El modelo Cabhal puede ser empleado para el estudio de los requerimientos ambientales de L¿Albufera de València. / Mondría García, M. (2011). Infrastructuras y eutrofización en l'Albufera de València. El modelo Cabhal [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/10527 / Palancia

Las aguas costeras y estuarinas se caracterizan por una gran variabilidad, espacial y temporal, en sus características hidrológicas, físicas y químicas, que se refleja en la complejidad de la dinámica de sus comunidades fitoplanctónicas. Además, las zonas costeras están sometidas a una elevada presión antrópica, cuyo principal efecto es el aumento de los aportes de nutrientes de origen terrestre a las aguas receptoras, en las que puede llegar a provocar problemas de eutrofización. El objetivo de esta tesis es caracterizar la variabilidad espacial de las comunidades fitoplanctónicas en aguas costeras y de transición caracterizadas por distintas fuentes de entrada de nutrientes. Obtener información sobre el funcionamiento de estos ecosistemas es necesario para orientar las medidas de gestión necesarias para mejorar la calidad de sus aguas. En la presente tesis se realiza la clasificación taxonómica del fitoplancton con el software CHEMTAX a partir de las concentraciones de pigmentos fotosintéticos halladas por cromatografía líquida de alta resolución en muestras de aguas costeras. Frente a las técnicas tradicionales de microscopía, esta metodología presenta una serie de ventajas entre las que cabe destacar el menor coste, la mayor rapidez y precisión. Además, se realiza una primera aproximación al uso de imágenes de satélite de alta resolución espacial, para estimar los niveles de clorofila a, parámetro indicador de la biomasa fitoplanctónica. La principal ventaja de esta técnica es que permite obtener una visión sinóptica de una determinada zona de estudio que no es posible obtener con las técnicas tradicionales de muestreo. Las características que presentan estas técnicas hacen de ellas buenas candidatas para las exigencias de monitoreo de la Directiva Marco del Agua. Los resultados de esta tesis indican que los principales problemas de calidad de aguas se dan en las áreas con un menor intercambio y dilución con el mar. En la presente tesis estas áreas están rep / Sebastiá Frasquet, MT. (2012). Pigmentos indicadores: caracterización de la comunidad fitoplanctónica en ecosistemas marinos costeros [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16001 / Palancia

Orientador: Edson Luiz Mendes Coutinho / Coorientador: Milton José Cardoso / Banca: Carolina Fernandes / Banca: José Eduardo Cora / Banca: Takashi Muraoka / Banca: Adolfo Valente Marcelo / Resumo: O feijão-caupi é uma leguminosa importante socioeconomicamente para o Norte e Nordeste do Brasil, sendo fonte de proteína para a alimentação dessas populações. No entanto, a cultura apresenta baixa produtividade de grãos, o que se atribui a vários fatores, em especial, o manejo inadequado da adubação. Realizou-se este experimento em condições de campo, objetivando avaliar a influência da adubação com fósforo e zinco no estado nutricional da cultura e na produtividade de grãos do feijão-caupi, em um Plintossolo Háplico distrófico com baixos teores de fósforo (3,0 mg dm-3) e zinco (0,1 mg dm-3). O delineamento experimental consistiu em blocos casualizados, utilizando cinco doses de fósforo (0; 40; 80; 120 e 160 kg ha-1 de P2O5)e três doses de zinco (0; 1 e 3 kg ha-1 de Zn), usando como fonte o superfosfato triplo e o sulfato de zinco, respectivamente. As doses de P e Zn foram aplicadas a lanço na área total da parcela. Os resultados evidenciam que a adubação com fósforo e zinco aumentou a produtividade de grãos, sendo a máxima produtividade de grãos (1648 kg ha-1) obtida com a combinação de 125 kg ha-1 P2O5 e 2,6 kg ha-1 de Zn. A adição de fósforo e zinco aumentou as concentrações desses nutrientes nos grãos. O nível crítico de fósforo no solo e na folha são 6,3 mg dm-3 (Mehlich-1) e 2,01 g kg-1, respectivamente / Abstract: The cowpea is an important socioeconomically legume to the North and Northeast of Brazil, thus becoming an excellent source of protein for feeding of the population. Grain yield is influenced by several factors, in particular the inadequate fertilization. This field experiment was conducted with the objective for evaluating on a in out the effects field conditions, to evaluating the combined effects of phosphorus (P) and zinc (Zn), fertilization on the plant nutritional status and grain yield of cowpea in dystrophic haplic Plinthosol (3.0 mg dm-3 of P and 0,1 mg dm-3). The experimental design consisted of randomized blocks, with five rates of P (0, 40, 80, 120, and 160 kg ha-1P2O5), and three rates of Zn (0, 1, and 3 kg ha-1 Zn), using as sources the triple superphosphate and zinc sulphate, respectively . The fertilizers were broadcasted in the total area of the plot obtaining the The results show that fertilization with P e Zn increased grain yield, obtaining the maximum grain yield (1648 kg ha-1) with the combination of 125 kg ha-1 P2O5 and 2.6 kg ha-1 Zn. The addition of P and Zn increased the concentrations of these nutrients in the grains. The critical level of phosphorus in soil and leaf are 6.3 mg dm-3 (Mehlich-1) and 2.01 g kg-1, respectively / Doutor

Orientador: Antonio Ismael Inácio Cardoso / Banca: Roberto Lyra Villas Bôas / Banca: Arthur Bernardes Cecilio Filho / Resumo: Os objetivos deste trabalho foram avaliar a influência de doses de composto orgânico na produção de chicória e, posteriormente, avaliar o efeito residual desta adubação para a cultura do rabanete, assim como o efeito nas características químicas do solo e o acúmulo de nutrientes pela chicória. Os experimentos foram conduzidos na Fazenda Experimental São Manuel, localizada no município de São Manuel-SP, pertencente à Faculdade de Ciências Agronômicas (FCA) da Universidade Estadual Paulista (UNESP), Campus de Botucatu-SP. Foram realizados experimentos em duas áreas distintas: um em solo com baixa fertilidade e outro em solo com alta fertilidade. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos ao acaso, com sete tratamentos e quatro repetições, sendo seis tratamentos com composto orgânico (0, 35, 70, 105, 140 e 175 t ha-1) e um tratamento com adubação inorgânica. Foram avaliadas características vegetativas (massa da matéria fresca e seca; número de folhas; altura de plantas e diâmetro da cabeça) e acúmulo de macronutrientes (nitrogênio; fósforo; potássio; cálcio; magnésio e enxofre) pela chicória no final do ciclo. No rabanete foram avaliadas características vegetativas (massa da matéria fresca e seca da parte aérea, da raiz e da planta toda; altura da parte aérea; diâmetro da raiz e número de folhas) ao final do ciclo. Quanto maior a dose de composto orgânico, maior a produção de chicória nas duas áreas: alta e baixa fertilidade inicial do solo. Constatou-se efeito residual do composto orgânico nas duas áreas estudadas, porém não foi o suficiente para suprir as necessidades do rabanete na área de baixa fertilidade. Quanto maior a dose de composto orgânico, maiores os acúmulos de nutrientes pela planta de chicória, com a seguinte ordem decrescente: potássio > nitrogênio > cálcio > fósforo > enxofre > magnésio. Quanto maior a dose de composto ... / Abstract: The objectives of this work were to evaluate the influence organic compost rates in the production of chicory and then evaluate the residual effect of this fertilization in radish. The experiments were conducted at the Experimental Farm São Manuel, located in São Manuel - SP, from College of Agricultural Sciences (FCA), Universidade Estadual Paulista (UNESP), Botucatu-SP. The experiments were set up in two distinct areas: in a low and in a high fertility area. The experimental design was randomized blocks with seven treatments and six replications, with five treatments with organic compost rates (0, 35, 70, 105 and 175 t ha-1), one treatment with inorganic fertilizer and one control (without both organic and inorganic fertilization). Vegetative characteristics (leaves number, plant height, plant diameter, fresh and dry matter) and the accumulation of macronutrients (nitrogen, phosphorus, potassium, calcium, magnesium and sulfur) were evaluated in endive at the end of the cycle. In radish it was evaluated vegetative characteristics (shoot height, root diameter, fresh and dry weight of shoot, root and whole plant and leaves number) were evaluated at the end of the cycle. The higher the organic compost rate, the higher endive yield in both areas. For radish it was observed residual effect of organic fertilization, but in low fertility area it was not enough to supply nutrient demand to obtain good yield. The higher the organic compost rate, the higher the nutrient accumulation in endive, with the following descending order: potassium > nitrogen > calcium > phosphorus > sulfur > magnesium. As the higher the organic compost rate, the higher organic matter, phosphorus, potassium, calcium, base sum, CTC and saturation base in soil, in the areas of high and low fertility in soil collected at 11 days transplantation of chicory. For pH and magnesium, only in the area of low fertility observed linear to the ... / Mestre

Orientador: Roberto Alves de Oliveira / Banca: Luciano Santos Rodrigues / Banca: Valéria Del Nery / Banca: Valderi Duarte Leite / Banca: Eloisa Pozzi / Resumo: As águas residuárias de suinocultura apresentam altas concentrações de matéria orgânica, nutrientes e patógenos. Esse resíduo é passível de ser tratado por via anaeróbia, com vantagens como a produção de biogás e o efluente final com poder poluente reduzido. Foram avaliados dois sistemas de tratamento anaeróbio de águas residuárias de suinocultura, o primeiro, constituído por dois reatores UASB em dois estágios seguidos de wetlands e o outro sistema de tratamento, composto por reator UASB, filtro anaeróbio, filtro biológico percolador, decantador e wetlands, instalados em série na remoção de matéria orgânica, e nutrientes e na produção de metano sob tempos de detenção hidráulico (TDH) de 11 a 40 h e cargas orgânicas volumétricas (COV) de 4,3 a 18,7 g DQO total (L d)-1. No sistema de tratamento anaeróbio I, constituído por dois reatores UASB em série, os valores máximos de remoção de demanda química de oxigênio total (DQO total), sólidos suspensos voláteis (SSV), fósforo total (P-total), nitrogênio Kjeldhal (NK), cobre (Cu), zinco (Zn) e coliformes termotolerantes foram 89, 92, 70, 58, 80, 95 e 99,56 % respectivamente. No sistema II, com reator UASB e filtro anaeróbio, em série, as médias máximas de remoção de DQO total, SSV, P-total, NTK, Cu, Zn e coliformes termotolerantes foram 87; 87; 64; 55, 80; 95 e 99,90 % respectivamente. Os valores máximos da produção volumétrica de metano foram de 0,419 e 0,488 L CH4 (L reator d)-1 nos sistemas I e II, respectivamente. Em relação ao pós-tratamento com filtro biológico percolador e decantador os valores de DQO total, SSV, P-total, NTK, Cu, Zn e coliformes termotolerantes aumentaram para 92; 87; 86; 62, 87; 97 e 99,93 %, respectivamente. Com wetlands as eficiências de remoção aumentaram para 98; 98, 98; 94; 88; 98 e 99,99 %, respectivamente, para DQO total, SSV, P-total, NK, Cu, Zn e coliformes ter ... / Abstract: The swine wastewater have high concentrations of organic matter, nutrients and pathogens. This residue is likely to be treated anaerobically, with advantages such as biogas production and the final effluent with low polluting power. Two systems of anaerobic treatment of swine wastewater, the first, consisting of two-stage UASB followed by wetlands and other treatment system consisting of UASB reactor, anaerobic filter, trickling filter, decanter and wetlands, were evaluated at in series in the removal of organic matter and nutrients and the production of methane in hydraulic retention time (HRT) from 11 to 40 h and volumetric organic load (VOL) from 4.3 to 18.7 g total COD (L d )-1. In anaerobic treatment system I, consisting of two UASB reactors in series, the maximum values of removing total chemistry oxygen demand (total COD), volatile suspended solids (VSS), total phosphorous (total P), Kjeldahl nitrogen (NK), copper (Cu), zinc (Zn) and thermotolerants coliforms were 89, 92, 70, 58, 80, 95, and 99.56 %, respectively. In system II, with UASB and anaerobic filter in series, the maximum average total COD removal, SSV, total-P, KN, Cu, Zn and thermotolerants coliforms were 87, 87, 64, 55, 80, 95 and 99,90 % respectively. The maximum values of the volumetric methane production were 0.419 and 0.488 L CH4 (L reactor d) -1 in systems I and II, respectively. In relation to post- treatment with biological trickling filter and decanter values of total COD, VSS, total-P, KN, Cu, Zn and thermotolerants coliforms increased to 92, 87, 86, 62, 87, 97 and 99.93 %, respectively. With the wetlands, the removal efficiencies increased to 98, 98, 98, 94, 88, 98 and 99,99 %, respectively, for total COD, VSS, total-P, NK, Cu, Zn and thermotolerants coliform . The anaerobic reactors were effective to remove organic matter and contribute to the removal of nutrients, although the system I has advantages of ... / Doutor

ABSTRACT: Title: "FORWARD OSMOSIS APPLIED IN PROCESSES OF SEPARATION AND CONCENTRATION OF WASTEWATER TREATMENT SLUDGE" Forward osmosis is a membrane technique that allows the concentration of solutions or dilution of other solutions, simultaneously. As this technique has the advantage of working without applying pressure (the driving force is the osmotic pressure difference between both sides of the membrane) and also new membranes that works at higher flux are been developing, nowadays researchers are looking for new applications for forward osmosis. On the other hand, the management of wastewater sludge from municipal wastewater treatment plants could represent environmental risk as well as a great economic impact, as the cost of this sludge treatment is estimated at 60% of the total cost of wastewater treatment. This doctoral thesis has taken into account effluents of the sludge treatment and the activated sludge itself in order to be concentrated/separated by forward osmosis. In this doctoral thesis, tests have been performed in a lab-scale forward osmosis pilot plant in order to evaluate the feasibility of applying forward osmosis to the concentration of secondary sludge as well as nutrient concentration of digester centrate. To accomplish this, several wastewaters have been tested as draw solutions: fermentation brine from table olive processing, hide salting wastewater, brine from seawater desalination by reverse osmosis, and ammonium sulfate from ammonia absorption with sulfuric acid. On the other side, osmotic membrane bioreactors are being tested as an alternative to conventional membrane bioreactor that use ultra or microfiltration in torder to separate the biomass from the purified waster. Thus, in this doctoral thesis tests have been performed in a lab-scale osmotic membrane bioreactor in order to treat municipal wastewater. In the tests, two types of commercial available membranes (HTI CTA NW and HTI CTA ES) and other membranes still in development stage (Aquaporin In-side). The results show that: 1) "Aquaporin Inside" membrane is the most suitable membrane for nutrient concentration of digester centrate in terms of reverse salt flux and permeate of water flux. 2) HTI CTA ES membrane is fouled in a greater extent than HTI CTA NW membrane when digester centrate is used as feed solution. 3) Hide salting wastewater fouls the membrane to a greater extent than fermentation brine of table olives. 4) When used as draw solution, ammonia sulfate wastewater produces more water flux than brine from reverse osmosis desalination. 5) The volume of the activated sludge was reduced by a factor of 4.32. 6) Osmotic membrane bioreactor could achieve high COD removal efficiencies (70-100%) attaining the aimed wastewater purification. / RESUMEN: Título: "APLICACIÓN DE LA ÓSMOSIS DIRECTA EN PROCESOS DE SEPARACIÓN Y CONCENTRACIÓN DE FANGOS DE DEPURACIÓN" La ósmosis directa es una técnica de membrana que permite concentrar unas disoluciones o diluir otras y que, además, permite hacerlo simultáneamente. Dado que esta técnica presenta las ventajas de operar sin necesidad de aplicar presión (la fuerza impulsora es la diferencia de presión osmótica entre ambos lados de la membrana) y se están desarrollando nuevas membranas que permiten operar a una mayor densidad de flujo de permeado, actualmente se están buscando nuevas aplicaciones para esta técnica, es decir, se están considerando nuevas disoluciones de alimento que concentrar y nuevas disoluciones de arrastre que diluir. Por otra parte, la gestión de fangos de depuración procedentes de estaciones depuradoras de aguas residuales urbanas supone un reto medioambiental así como un gran impacto económico, pues se considera que el 60% del coste total de tratamiento de aguas residuales se corresponde con la gestión de estos fangos. En la presente Tesis Doctoral se han tenido en consideración corrientes de la línea de fangos o el fango activo en sí para su concentración/separación mediante ósmosis directa. En la presente Tesis Doctoral se han realizado ensayos con una planta de ósmosis directa a escala de laboratorio para evaluar la viabilidad de la aplicación de la ósmosis directa a la concentración de fangos secundarios y también a la concentración de nutrientes en el escurrido de centrífuga. Para ello se han utilizado como disoluciones de arrastre varias corrientes residuales industriales reales: salmuera de fermentación del procesado de la oliva de mesa, residuo de conservación de pieles no curtidas, salmuera procedente de un proceso de desalación de agua de mar mediante ósmosis inversa y un residuo con sulfato amónico procedente de un proceso de absorción de amoniaco con ácido sulfúrico. Por otro lado, los biorreactores osmóticos de membrana se están probando como alternativa en determinadas aplicaciones de depuración a los biorreactores de membrana tradicionales existentes en depuradoras de aguas residuales urbanas, los cuales utilizan ultrafiltración o la microfiltración para separar la biomasa del agua depurada. Por ello, en la presente Tesis Doctoral también se ha experimentado con un biorreactor osmótico de membrana, a escala de laboratorio, con el fin de depurar agua residual urbana. En los ensayos se ha utilizado dos membranas de ósmosis directa existentes en el mercado (HTI CTA NW y HTI CTA ES) y otra aún en fase de desarrollo (Aquaporin Inside). Los resultados obtenidos indican: 1) Que a la vista de la caracterización de las membranas, la membrana tipo "Aquaporin Inside" es la más adecuada de las tres ensayadas para la concentración de nutrientes en el escurrido de centrífuga teniendo en cuenta su bajo paso inverso de sales y la densidad de flujo de permeado que produce. 2) Que la membrana tipo HTI CTA ES se ensucia más que la HTI CTA NW cuando se utiliza escurrido de centrífuga como disolución de alimento. 3) Que el residuo de conservación de pieles no curtidas provoca más ensuciamiento sobre la membrana que la salmuera de fermentación del procesado de la oliva. 4) Que, como disolución de arrastre, el residuo de sulfato amónico produce una densidad de flujo de permeado similar a la de la salmuera de rechazo de proceso de ósmosis inversa, a pesar de la mayor conductividad eléctrica del primero. 5) Que el volumen del fango secundario se consiguió reducir en un factor de 4.32 veces. 6) Que el biorreactor osmótico alcanzó rendimientos de eliminación de DQO elevados (70-100%) logrando así la correcta depuración del agua residual. / RESUM: Títol: "APLICACIÓ DE L'OSMOSI DIRECTA A PROCESSOS DE SEPARACIÓ I CONCENTRACIÓ DE FANGS DE DEPURACIÓ" L'osmosi directa és una tècnica que permet concentrar unes dissolucions o diluir-ne unes altres i que, a més, permet fer-ho simultàniament. Atès que aquesta tècnica presenta l'avantatge d'operar sense necessitat d'aplicar pressió (la força impulsora és la diferència de pressió osmòtica entre ambdós costats de la membrana) i s'estan desenvolupant noves membranes que permeten operar a una major densitat de flux de permeat, actualment s'estan cercant noves aplicacions per a aquesta tècnica, es a dir, s'hi estan considerant noves dissolucions d'aliment per concentrar i noves dissolucions d'arrossegament que diluir. Per altra part, la gestió de fangs de depuració procedents d'estacions depuradores d'aigües residuals urbanes suposa un repte mediambiental així com un gran impacte econòmic, ja que es considera que el 60% del cost total del trac-tament d'aigües residuals es correspon amb la gestió d'aquests fangs. En la present Tesi Doctoral s'han tingut en compte corrents de la línia de fangs o el fang actiu en sí per a la seua concentració/separació mitjançant osmosi directa. En la present Tesi Doctoral s'han fet assajos amb una planta d'osmosi directa a escala laboratori per a avaluar la viabilitat de la aplicació de l'osmosi directa a la concentració de fangs secundaris i també a la concentració de nutrients en l'escorreguda de la centrífugació. Per això s'han utilitzat com a dissolucions d'arrossegament diversos corrents residuals industrials reals: salmorra de la fermentació del processament de l'oliva de taula, residu de conservació de pells no adobades, salmorra procedent d'un procés de dessalatge d'aigua de mar mitjançant osmosi inversa i un residu amb sulfat amònic procedent d'un procés d'absorció d'amoníac amb àcid sulfúric. Per altra part, els bioreactors osmòtics de membrana s'estan provant com alternativa en determinades aplicacions de depuració als bioreactors de membrana tradicionals existents en depuradores d'aigües residuals urbanes, les quals utilitzen ultrafiltració o la microfiltració per a separar la biomassa de l'aigua depurada. Per tant, en la present Tesis Doctoral també s'ha experimentat amb un bioreactor osmòtic de membrana, a escala de laboratori, amb la finalitat de depurar l'aigua residual urbana. Als assajos han emprat dues membranes d'osmosi directa existents en el mercat (HTI CTA NW y HTI CTA ES) i una altra en fase de desenvolupament (Aquaporin Inside). Els resultats obtinguts indiquen que: 1) En vista de la caracterització de les membranes, la membrana tipus "Aquaporin Inside" és la més adequada de les tres assajades per la concentració de nutrients en l'escorreguda de la centrífugació tenint en compte el baix pas invers de sals i la densitat de flux de permeat que produeix. 2) La membrana tipus "HTI CTA ES" s'embruta més que la "HTI CTA NW" quan s'utilitza escorreguda de centrífugació com a dissolució d'aliment. 3) El residu de conservació de pells no adobades produeix més embrutiment sobre la membrana que la salmorra de fermentació del processament de l'oliva. 4) Com a dissolució d'arrossegament, el residu de sulfat amònic produeix una densitat de flux de permeat similar a la salmorra de rebuig de procés d'osmosi inversa, a pesar de la major conductivitat elèctrica del primer. 5) El volum de fang secundari es va aconseguir reduir en un factor de 4.32 voltes. 6) El biorreactor osmòtic va assolir rendiments d'eliminació de DQO elevats (70-100%) i va aconseguir la correcta depuració de l'aigua residual. / Soler Cabezas, JL. (2017). Aplicación de la ósmosis directa en procesos de separación y concentración de fangos de depuración [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86173 / TESIS

Orientador: Viviane Moschini Carlos / Resumo: Por meio de uma abordagem paleolimnológica este projeto teve o intuito de 1) estabelecer valores de referência para os metais Cu, Cr, Ni, Pb, Zn, Mn, Fe e Al; 2) investigar a qualidade dos sedimentos dos reservatórios através do histórico de acumulação desses metais, da geocronologia com 210Pb e do fator enriquecimento; 3) quantificar as concentrações de nutrientes fósforo total (PT) e nitrogênio total (NT), matéria orgânica (MO) e pigmentos fotossintetizantes (clorofila-a , luteína , zeaxantina , fucoxantina e betacaroteno) nos testemunhos sedimentares localizados na área da barragem de sete reservatórios do estado de São Paulo (Broa , Barra Bonita , Salto Grande , Itupararanga, Igaratá , Rio Grande e Atibainha). Foram estabelecidas condições de referências para todos os metais e os índices ecológicos não apresentaram sinais de contaminação antrópica significativos. Somente o reservatório Rio Grande apresentou aumento para metais associados direta (Mn) e indiretamente (Cu) ao lançamento de efluentes e aplicação de sulfato de cobre no tratamento de água. Os teores de matéria orgânica indicaram predomínio da fração orgânica (> 10%) para todos os reservatórios. Observou-se variabilidade das concentrações de pigmentos e nutrientes no perfil sedimentar em todos os reservatórios, evidenciando o aumento e maior presença dos pigmentos nas camadas superficiais. Os aumentos ao longo do tempo nos teores de pigmentos estiveram provavelmente associados às atividades antrópicas. A análise... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Los procesos biogeoquímicos relacionados con la dinámica de nutrientes, isótopos estables, ácidos grasos marcadores y el plancton fueron estudiados en un lago salino de la Pampa Argentina. El amonio fue el compuesto inorgánico nitrogenado dominante (~ 83% de la suma nitrato + nitrito + amonio), lo que se debió mayoritariamente a la inhibición de los procesos de nitrificación por parte del elevado pH. La materia orgánica particulada representó el mayor ingreso autóctono de materia orgánica a través del río. Una conexión hidrológica completa entre las cuencas de los lagos Chasicó y Los Chilenos ocurrió con una fuerte escorrentía del Río Chasicó en enero de 2008. El incremento de carbono orgánico disuelto de 2000 WM a partir de marzo y hasta septiembre de 2008, estuvo factiblemente relacionado con el incremento en la resuspensión sedimentaria o con la regulación top-down de la biomasa bacteriana, especialmente a cargo del microzooplancton. La signatura de δ13C fue principalmente un buen indicador de la productividad primaria y de la fuente de carbono, mientras que el δ15N indica principalmente el nivel trófico y carnivoría. Varios factores biológicos y fisicoquímicos estuvieron asociados también con la dinámica de isótopos estables. La variación estacional en los ácidos grasos del mesozooplancton estuvo relacionada con la de su presa, aunque el microplancton y el nanoplancton mostraron una menor estacionalidad debido a la alta variabilidad del seston. La combinación de isótopos estables, junto con la extraordinaria acumulación del ácido graso 20:4(n-3) en los ésteres de cera y la correlación del 20:4(n-3) con el 18:4(n-3) (r=0,77; p<0,001) permiten inferir la biosíntesis en el copépodo calanoideo Boeckella poopoensis. Los isótopos estables y los ácidos grasos biomarcadores son técnicas complementarias de gran resolución en el estudio de redes tróficas. Las larvas de Odontesthes bonariensis estuvieron compuestas por los ácidos grasos de membrana 16:0 y 22:6(n-3) y su composición altamente estable indica un metabolismo de lípidos altamente selectivo y/o habilidades para sintetizar ácidos grasos. La vulnerabilidad de la laguna Chasicó fue evaluada bajo diferentes escenarios de cambio climático. Durante el periodo de muestreo, la temperatura del agua fue adecuada para la reproducción de O. bonariensis y para mantener una adecuada relación entre los sexos. Temperaturas climáticas más altas, sin embargo, podrían distorsionar severamente la estructura poblacional. El calentamiento global podría fortalecer los efectos de la eutrofización (Ej. florecimientos tóxicos o anoxia). Las cianobacterias están favorecidas por el cambio climático por su mejor adaptación a temperaturas más elevadas. Algunas especies de cianobacterias son tóxicas, este grupo de microalgas posee generalmente un bajo valor nutricional para niveles tróficos superiores y podría desacoplar redes tróficas. El cambio climático amplificará probablemente la intensidad de las sequías o inundaciones. Las inundaciones pueden perjudicar el desarrollo de O. bonariensis debido al crecimiento subóptimo a bajas salinidades y las sequías podrían incrementar también la salinidad del lago y la concentración de nutrientes. Para reducir algunos de los efectos del cambio climático en las poblaciones de O. bonariensis en la laguna Chasicó, perspectivas de manejo integrado de cuenca basadas en un enfoque ecohidrológico son propuestas. / The biogeochemical processes behind the dynamic of nutrients, stable isotopes and lipid dynamic and their relations with plankton were studied in a salt lake of the Argentinean Pampa. Ammonium was the main inorganic nitrogenous compound (~83%) and its dominance may be largely due to high pH inhibition of nitrification processes. Particulate organic matter was the major allochthonous input of organic matter through the river. Full hydrological connection between the watersheds of the Chasicó and Los Chilenos lakes occurred with stronger runoff during the strong runoff of the River Chasicó in January of 2008. The increase in dissolved organic carbon of 2000 WM from March to September of 2008 was likely related to enhanced sedimentary resuspension or to a topdown regulation of bacterial biomass, especially by the microzooplankton. The signature of δ13C was mainly good indicator of primary productivity and the carbon source and δ15N indicated principally the trophic level and carnivory. Several biological and physicochemical factors were related to the stable isotope dynamic. The fatty acid seasonal variation in the mesozooplankton fraction was related to its prey, although the microplankton and nanoplankton showed less seasonality due to the high variability of seston. The combination of stable isotopes, together with the extraordinary accumulation of the fatty acid 20:4(n-3) in the wax esters and the correlation of the 20:4(n-3) with the 18:4(n-3) (r= 0.77. p<0.001) infers fatty acid biosynthesis in the calanoid copepod Boeckella poopoensis. The stable isotopes and the fatty acid biomarkers are complementary techniques of high resolution in the study of trophic webs. The larvae of Odontesthes bonaerensis were composed by the membrane fatty acids 16:0 and 22:6(n-3) and the high stable composition indicate high selective lipid metabolism and/or their ability to synthesize fatty acids. The vulnerability of the Lake Chasicó was assessed under different climate change scenarios. During the sampling period, the water temperature was adequate for O. bonariensis reproduction and to sustain an adequate sex ratio. Climatedriven higher temperatures, however, may severely distort population structure. Global warming may strengthen the effects of eutrophication (e.g. toxic blooms or anoxia). Cyanobacteria are favored by climate change because of their better adaptation to higher temperatures. Some cyanobacteria are toxic, this group of microalgae has low nutritional value for higher trophic levels and could decouple trophic webs. Climate change is likely to amplify the intensity of droughts or inundations. Floods can endanger O. bonariensis development due to its sub-optimal growth at low salinity and droughts could increase lake salinity and also temperature and nutrient concentration. In order to reduce some of the effects of climate change on the O. bonariensis population in Lake Chasicó, integrated basin management perspectives based on an eco-hydrological approach are proposed.

La centolla es uno de los mariscos de alto valor comercial que se captura en el mar Argentino. Este cangrejo que habita aguas templado-frías es apreciado en mercados nacionales e internacionales, por el gusto y sabor de su carne. Las capturas se iniciaron en la década del treinta en el canal Beagle al sur de Tierra del Fuego. Siendo en la actualidad el área de mayor captura, la zona sur del golfo San Jorge, litoral marítimo de las provincias Chubut y Santa Cruz. El objetivo de esta tesis fue determinar la composición de nutrientes en la carne de centolla (Lithodes santolla Molina, 1782) fresca y cocida, y evaluar los cambios producidos en los mismos con el almacenamiento refrigerado y congelado de la carne cocida, como así también índices de calidad químicos, gusto y textura. El motivo principal de la realización de este trabajo de investigación fue la escasa información de las propiedades nutritivas y calidad de la carne de este crustáceo. Resumen VI El trabajo se organizó en 9 capítulos, referencias bibliográficas y 2 anexos. Los cuatro primeros capítulos son de introducción, le sigue uno de materiales, tres de resultados y discusión y se finaliza con un capítulo de conclusiones. En el capítulo 1 se trata generalidades del tema tales como la importancia del recurso pesquero y estado actual del mismo. En el capítulo 2 se revisan los antecedentes de investigación en biología y bioquímica describiendo las características biológicas de la especie. En el capítulo 3 se describen los procesos de deterioro en especies marinas y los índices nacionales e internacionales que son utilizados en la evaluación de la calidad. En el capítulo 4 se realiza una introducción teórica de los efectos de la conservación de la carne cocida sobre los principales nutrientes como los ácidos grasos y aminoácidos libres, como así también los cambios producidos en el gusto y textura. En el capítulo 5 se describen los materiales y métodos empleados en el desarrollo de la parte experimental de esta tesis. En el capítulo 6 se presentan y discuten los resultados en medidas morfológicas, composición centesimal, ácidos grasos, colesterol, tocoferoles, fosfolípidos, compuestos polares, aminoácidos y minerales de la carne cruda y cocida. En el análisis de ácidos grasos se determina la relación ω 3 a ω 6 y contenido de EPA y DHA en el aceite de la especie. Se evalúa la calidad proteica de acuerdo al potencial químico de la proteína. Se analizan estadísticamente las diferencias en composición química de la carne fresca y cocida. En el capítulo 7 se muestran y discuten los resultados obtenidos en los índices de calidad como NBVT, TMA, FA, indol, ácido láctico, nucleótidos (índices K, Ki, H, G, P y Fr) y aminas biógenas, analizados en la carne cocida almacenada en refrigeración a 0 °C y congelación a -20 °C. En el capítulo 8 se analizan los cambios sufridos por los nutrientes (ácidos grasos y aminoácidos libres), gusto y textura durante la conservación de carne refrigerada y congelada. El gusto se evalúa por los aminoácidos libres y nucleótidos (AMP e IMP). La textura se describe mediante microscopía electrónica de barrido. En el capítulo 9 se dan las conclusiones del trabajo respecto a las características nutritivas de la carne durante el cocinado y almacenado de la misma en frío, los índices de calidad más adecuados para esta especie y sugerencias para trabajos futuros. Finalmente se presentan: las referencias bibliográficas ordenadas alfabéticamente y los anexos con las curvas de calibración de los estándares de nucleótidos y aminas biógenas de las técnicas cromatográficas implementadas para el desarrollo de esta tesis. Palabras claves: centolla, nutrientes, composición química, ácidos grasos, índices de calidad / The Southern King Crab (SKC) is highly prized seafood, caught in Argentinean seawater. This crab lives in fresh seawater and it is very much appreciated in national and international markets for its delicious taste and flavor. The fishing has started in 1930’s in Beagle Channel, south of Tierra del Fuego. In the present time the major fishing area being in San Jorge gulf, costal area of Chubut and Santa Cruz province. The objective of this thesis is to determine the nutrient composition in fresh and cooked crabmeat (Lithodes santolla Molina, 1782) and to assess changes produced in it by refrigerator and freezer storage, as well as the chemical quality index, taste and freshness. The primary reason for this work was the scarcity of information of nutritional properties and meat quality of this crustacean. Abstract IX The present work is organized in 9 (nine) chapters, reviewed bibliography and 2 (two) appendixes. Introductory first four chapters, followed by material and methods in one chapter, results and discussion in three chapter and summarized in the conclusion. Chapter 1 gives an overall view of the topic, like the importance of fishery resources and its present state of affairs. Chapter 2 deals with the revision of previous research in biology and biochemistry describing biological characteristics of the specie. In Chapter 3, decay processes in marine species are described along with national and International index used in quality assessment, decay processes in marine species are described along with national and international index used in quality assessment. In Chapter 4 there is a theoretical introduction about the main effects of cooked meat conservation on the main nutrients like fatty acids and free amino acids, as well as changes produced in taste and texture. In Chapter 5, there is a description of the materials and methods used in the development of the experimental phase of the thesis. In Chapter 6, the results in morphological measures, centesimal composition, fatty acids, cholesterol, tocopherols, fosfolipids, polar compounds, aminoacids, and minerals of raw and cooked meat are presented and discussed. In the analysis of fatty acids, the relation ω 3 to ω 6 and content of EPA and DHA was determined. Protein quality was assessed according to the chemical potential of the protein. Differences in chemical composition of fresh and cooked meat were analyzed statistically. Abstract X In Chapter 7, the results in quality index like NBVT,TMA, FA, indole, lactic acid, nucleotides (index K, Ki, H, G, P and Fr) and biogenic amines analyzed in cooked meat refrigerated at 0 °C and frozen at -20 °C, are displayed and discussed. In Chapter 8, there is an analysis of the changes suffered by nutrients (fatty acids and free amino acids), taste and texture during freezing and refrigerated storage of meat. Taste is evaluated by free amino acids and nucleotides (AMP and IMP). Texture is described through electronic microscopy photography. Chapter 9 summarizes the conclusions of the work, nutritional quality of meat crab during the cooking and storing processes, together with appropriate quality index for the specie and further research lines. In the end, bibliography references, alphabetically ordered, and appendix with the calibration curves of the standards of nucleotides and biogenic amines of chromatographic techniques used in the development of the present work, are displayed. Key words: Southern King Crab, nutrients, chemical composition, fatty acids, index quality.

Las planicies de marea son ambientes altamente productivos y pueden proveer más del 50% de la productividad primaria y secundaria en los estuarios. Son sitios importantes donde se produce la acumulación, el procesamiento y re-mineralización de la materia orgánica tanto de origen autóctono como alóctono. El microfitobentos (MPB) es el mayor componente de la comunidad microbiana de los sedimentos intermareales en términos de biomasa y producción, constituyendo una fuente primaria para la fijación de carbono en la cadena trófica, y una fuente sustancial para los invertebrados bentónicos. Estos organismos pueden colonizar diferentes tipos de hábitats e interactuar unos con otros, formando comunidades más o menos complejas como biofilms y matas microbianas. Estos consorcios microbianos se desarrollan en una amplia variedad de ambientes marino-costeros incluyendo los sistemas estuariales. Se caracterizan por su capacidad para proteger y bioestabilizar los sedimentos de la erosión y desecación causadas por el viento, las olas y la marea, mediante la segregación de sustancias poliméricas extracelulares (EPS). El Estuario de Bahía Blanca (EBB) es un ambiente costero eutrófico, localizado en la zona sur la provincia de Buenos Aires (Argentina) y caracterizado por extensas planicies de mareas que tienen una gran importancia en los ciclos biogeoquímicos y principalmente en el ciclo del carbono (C), ya que el MPB que las conforma fija el C inorgánico a través del proceso de fotosíntesis y al mismo tiempo puede exudar enormes cantidades de EPS involucradas en diferentes procesos como la motilidad de los microorganismos. En esta tesis se abordó el estudio de la dinámica de clorofila a (Cla), materia orgánica (MO) y de los nutrientes, conjuntamente con los parámetros fisicoquímicos que pueden influenciar dichas variables. Como zona de estudio se seleccionaron las planicies de marea de Puerto Rosales (zona media) dentro del EBB donde se desarrollan matas microbianas. Se estudió la distribución espacial y temporal de la concentración de Cla y feopigmentos y fueron empleadas como un estimador de la biomasa del MPB y el estado fisiológico de los microorganismos. Los sedimentos de la zona media del EBB presentaron valores máximos de Cla principalmente durante la época invernal, al igual que en la columna de agua, donde el fitoplancton presenta un florecimiento. Con el fin de analizar la variabilidad espacio-temporal de las EPS en la planicie de marea bajo estudio, se determinó la concentración del componente mayoritario de las EPS, que son los carbohidratos. Los carbohidratos coloidales (solubles en agua, FC) y los capsulares (solubles en EDTA, FCAP) representaron respectivamente el 43% y 57% en la capa superficial del sedimento, indicando una mezcla de carbono lábil y refractario, mientras que en la capa subsuperficial la FCAP fue la predominante (75%). La máxima concentración FC y FCAP fueron registradas cuando la concentración de Cla fue alta, indicando la estrecha relación que existe entre el MPB y la segregación de exopolisacáridos. Además, el alto contenido de humedad y el menor tamaño de grano favorecieron la producción de carbohidratos extracelulares. Los nutrientes inorgánicos disueltos analizados fueron considerablemente mayores en agua intersticial que en agua superficial, sugiriendo que la planicie de marea podría estar aportando nutrientes desde los sedimentos hacia la columna de agua por difusión vía agua intersticial. Los nitratos (NO3-) y el amonio (NH4+) fueron el componente principal de los nutrientes nitrogenados. La evaluación de los g13C, g15N y relación C:N (~ 6,9) indicaron un origen principalmente autóctono de la MO de las planicies de marea de Puerto Rosales asociado a una alta producción primaria y excreción de las EPS. La alta disponibilidad de nutrientes y materia orgánica que existe en el área estudiada conforma el ambiente propicio para el desarrollo de matas microbianas, las cuales pueden incorporar nutrientes de nitrógeno, fósforo y silicio para llevar a cabo la producción primaria. / Tidal flats are highly productive environments and can provide more than 50% both primary and secondary productivity within estuaries. They are important sites where the accumulation, the processing and re-mineralization of the organic matter, both autochthonous and allochthonous, takes place. Microphytobenthos (MPB) is the major component of the microbial community of intertidal sediments in terms of biomass and production, constituting a primary source for the fixation of carbon in the trophic chain; and a substantial source for benthic invertebrates. These organisms can colonize different types of habitats and interact among each other, forming rather complex communities such as biofilms and microbial mats. These microbial consortia are developed in a wide variety of marine-coastal environments including estuary systems. They are characterized by their ability to biostabilize and protect sediments from erosion and desiccation caused by wind, waves and tide, through the segregation of extracellular polymeric substances (EPS). The Bahía Blanca Estuary (EBB) is an eutrophic coastal environment, located in the south of the province of Buenos Aires (Argentina) and characterized by extensive tidal plains that are of great importance in biogeochemical cycles and mainly in the carbon cycle (C), since their constituent MPB fixes the inorganic C through photosynthesis and at the same time exudes enormous quantities of EPS involved in different processes like the motility of microorganisms. This thesis addresses the study of the dynamics of chlorophyll a (Cla), organic matter (OM) and nutrients, together with the physicochemical parameters that can influence them. As a study area, the tidal flats of Puerto Rosales (middle zone) were selected within the EBB where microbial mats are developed. The spatial and temporal distribution of Cla and phaeopigments concentrations were studied and used as estimators of the microfitobentos biomass and the physiological state of the microorganisms. The sediments of the middle zone of the EBB presented maximum values of Cla mainly during the winter season, as well as in the water column, where the phytoplankton presents a bloom. IX In order to analyze the spatial-temporal variability of EPS in the studied tidal flats, the concentration of the major ESP component, the carbohydrates, was determined. Colloidal (water soluble, FC) and capsular carbohydrates (EDTA soluble, FCAP) represented 43% and 57% respectively in the surface layer of the sediment, indicating a mixture of labile and refractory carbon, while in the subsurface layer the FCAP was the predominant one (75%). The maximum concentration of FC and FCAP were recorded when the Cla concentration was high, indicating a close relationship between MPB and segregation of exopolysaccharides. In addition, the high moisture content and the smaller grain size favored the production of extracellular carbohydrates. The dissolved inorganic nutrients analyzed were considerably higher in interstitial water than in surface water, suggesting that the tidal flat could be providing nutrients from the sediments to the water column by diffusion via interstitial water. Nitrates (NO3 -) and ammonium (NH4 +) were the main component of nitrogenous nutrients. The evaluation of g13C, g15N and C:N ratio (~6,9) indicated a predominantly autochthonous origin of OM of the tidal flats from Puerto Rosales associated with high primary production and excretion of EPS. The high availability of nutrients and organic matter in the studied area creates the appropriate environment for the development of microbial mats, which can incorporate nutrients of nitrogen, phosphorus and silicon to carry out the primary production.