Este trabalho descreve a otimização e validação de um método analítico para a análise de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (PAHs) em água usando uma interface SPME/LC/DAD. Parâmetros como tipos de fibra, tempo de extração, temperatura e força iônica foram estudados no modo \"off line\" e a influência destes na eficiência de extração foi avaliada. Os melhores resultados foram obtidos com a fibra Carbowax/templeted resin. Uma interface \"lab made\" foi utilizada para a etapa de validação e as curvas de calibração mostraram boa linearidade (r>0,99) para a maioria dos compostos analisados, tanto na linearidade da amostra como na linearidade do padrão. Os dados de precisão obtidos na concentração de trabalho variaram de 1 a 3%, aproximadamente, e os valores de recuperação se mantiveram na faixa de 4 a 27%. Os PAHs foram determinados na faixa de 0,025 micro g até 0,5 micro g. Pode-se considerar os valores obtidos nos itens de precisão e linearidade satisfatórios para a análise dos PAHs, considerando-se os critérios internacionais estabelecidos para esta classe de compostos, mas o método não atende as especificações relacionadas a recuperação e faixa de concentração. / This work describes the optimization and validation of an analytical method to determine Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in water using a SPME/LC/DAD interface. Parameters as fibers kind, sampling time, temperature and ionic strength were studied and their influence on the extraction efficiency were evaluated. The best results were obtained with the Carbowax/templeted resin fiber. A \"lab made\" interface was used to validate the method and the calibration curves showed good linearity (r > 0,99) to almost all the compounds analyzed, considering both the sample linearity and the standard linearity. The data obtained for precision showed a variation from 1 to 3 % and the recovery values were bellow 27%. The PAHs analysis was performed for concentrations from 0,025 micro g/fiber to 0,5 micro g/fiber. The method does not show good recoveries values but the data obtained for precision and linearity can be considered satisfactory according to international criteria established for theses compounds.

O óleo extensor normalmente empregado em copolímeros à base de butadieno e estireno ( borracha SBR) da série 1712 é o extrato aromático (DAE). Nesta Dissertação, esse óleo foi substituído por óleos com baixos teores de policíclicos aromáticos em formulações de SBR. Esta substituição se deu em atendimento a Regulamentação REACH (EC No1907/2006 do Parlamento Europeu e do Conselho de 18 de Dezembro de 2006, Anexo XVII) que determina que a soma de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos individuais (PAHs) deve ser abaixo de 10 mg/kg e o teor de benzo(a)pireno (BaP) não deve exceder 1 mg/kg. Os óleos empregados foram o extrato aromático residual tratado (TRAE) e dois óleos naftênicos de fornecedores diferentes (HN1 e HN2). As composições de SBR estendidas em DAE, TRAE, HN1 e HN2 tiveram suas propriedades térmicas avaliadas por análise termogravimétrica (TG) e calorimetria diferencial de varredura (DSC). As propriedades físicas foram determinadas por ensaios de tração, dureza, resistência à abrasão e resiliência. Foram ainda avaliadas as propriedades reométricas e reológicas, por viscosidade e relaxação Mooney, respectivamente. Ao final os resultados demonstraram que é possível a substituição do óleo extensor por quaisquer dos óleos testados sem prejuízos nas propriedades estudadas / The extender oil usually employed in compositions of rubbers based on sytrene and butadiene (SBR) 1712 is the aromatic extract DAE. In this Dissertation, this oil was substituted by oils with low levels of polycyclic aromatic hydrocarbons: the treated residual aromatic extract (TRAE) and two naphthenic oils from different suppliers (HN1 and HN2). This substitution was performed in response to REACH Regulation (EC No1907/2006 European Parliament and the Council of 18 December 2006, Annex XVII) which state that the sum of individual polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) should be below 10 mg / kg and the levels of benzo (a) pyrene (BaP) should not exceed 1 mg / kg. SBR compositions extended with DAE, TRAE, HN1 and HN2 were characterized in terms of thermal properties by thermogravimetry (TG) and differential scanning calorimetry (DSC), rheometric properties, physical properties (tension tests, hardness, abrasion resistance and resilience) and rheological (viscosity and Mooney relaxation). The final results showed that it is possible to replace the extender oil DAE for any of the tested oils without loss in the studied properties

Orientador: José Carlos Rodrigues Silva. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2012.

Made available in DSpace on 2015-04-22T22:02:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Alcinei Pereira Lopes.pdf: 3280697 bytes, checksum: 535d2d7812f1764295a9b8c14b85a386 (MD5) Previous issue date: 2010-09-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The waters of the Rio Negro, in the border city of Manaus, receives large amounts of domestic and industrial waste from its main tributaries (Tarumã-Acu, Sao Raimundo, Pupils and Puraquequara) that may be compromising their natural features (water, plants, sediments and etc.). Due the ability to accumulate organic and inorganic compounds, the bottom sediments are used to assess the contamination levels of aquatic environments. As a result, we determined the concentrations of aliphatic hydrocarbons, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and potentially toxic metals (MPT) in ten samples of bottom sediments collected in March 2009 in the confluence between the Rio Negro and major watersheds the city of Manaus. The aim of study was to classify the origin and level of contamination of these compounds. In the determination of hydrocarbons, sediments were freeze dried, extracted with hexane, fractionated by open column liquid chromatography. The determination of aliphatic hydrocarbons was performed by GC-FID and the PAH by GC-MS. After digestion with aqua regia the MPT (Al, Fe, Zn, Cu, Ni, Cr, Pb, Cd and Mn) in total fraction of sediments were determined by ICP-OES. The results showed that concentrations of total aliphatic hydrocarbons were 13.4 to 448 mg g-1, and the sum of 38 PAHs was 58.8 to 6832 ng g-1. These values are considered high for natural aquatic environments that have not suffered oil spill accidents. Among the metals determined Al (32 091 mg kg-1) and Fe (35 474 mg kg-1) were those with the highest concentrations.The sediments that received the largest anthropogenic contribution were those collected at the entrance of the basin of the streams São Raimundo and Educandos. The diagnosis index hydrocarbons the origin of in sediments showed a predominance of mixed sources and petrogenic sources in most seasons / As águas do rio Negro na orla urbana de Manaus recebem grande quantidade de resíduos domésticos e industriais de seus principais afluentes (Tarumã-Açu, São Raimundo, Educandos e Puraquequara) que podem estar comprometendo suas características naturais (água, plantas, sedimentos e etc). Por ter a capacidade de acumular compostos orgânicos e inorgânicos, os sedimentos de fundo são utilizados na avaliação dos níveis de contaminação de ambientes aquáticos. Em virtude disso, foram determinados as concentrações de hidrocarbonetos alifáticos, hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA) e metais em dez amostras de sedimentos de fundo, coletadas em março de 2009 nas confluências entre o rio Negro e as principais bacias de drenagem da cidade de Manaus. O estudo tem o objetivo de classificar a origem e o nível de contaminação destes compostos. Nas determinações de hidrocarbonetos, os sedimentos foram liofilizados, extraídos em soxhlet, fracionados por cromatografia líquida de coluna aberta. A determinação de hidrocarbonetos alifáticos foi realizada por CG-DIC e os HPA por CG-EM. Apos digestão com água régia, os metais (Al, Fe, Zn, Cu, Ni, Cr, Pb, V, Cd e Mn) presentes na fração total dos sedimentos foram determinados por ICP-OES. Os resultados mostraram que as concentrações dos hidrocarbonetos alifáticos totais foram de 13,4 a 448 μg g-1, e a somatória dos 38 HPA foi de 58,8 a 6832 ng g-1. Esses valores são considerados elevados para ambientes aquáticos naturais que não sofreram acidentes de derrame de óleo. Entre os metais determinados o Al (32091 mg kg-1) e o Fe (35474 mg kg-1) foram os que apresentaram as maiores concentrações. Os sedimentos que receberam a maior contribuição antrópica foram daqueles coletados na entrada da bacia dos igarapés São Raimundo e Educando. Os índices de diagnósticos da origem de ix hidrocarbonetos nos sedimentos mostraram predominância de fontes petrogênica e fontes mistas na maioria das estações.

A citometria de fluxo é um método preciso, rápido e eficaz na avaliação de múltiplos parâmetros celulares, tanto estruturais como funcionais, propiciando a separação e o estudo de diferentes populações e sub-populações de células. No presente estudo, foram empregados métodos citométricos para caracterização dos diferentes tipos celulares sangüíneos de Centropomus parallelus, assim como para verificação da viabilidade celular, avaliação da atividade fagocítica e ativação do burst respiratório. Foram identificadas três sub-populações representativas de leucócitos: linfócitos, monócitos e trombócitos. Estas células foram estimuladas, in vitro, com Staphylococcus aureus, marcado com iodeto de propídeo (SAPI), lipopolissacarídeo de Escherichia coli (LPS) e zymosan, partículas de Saccharomyces cerevisiae. As respostas frente aos estímulos foram distintas de acordo com o tipo celular e o estímulo apresentado. Os monócitos apresentaram maiores percentuais de fagocitose frente ao estímulo provocado pela SAPI e pelo Zymosan; já a população que continha trombócitos entre outros tipos celulares (por exemplo: linfócitos), apresentou \"fagocitose\" significativa apenas para SAPI. O burst oxidativo detectado pela fluorescência emitida pelo diacetato 2´7´diclorofluoresceína (DCFH) foi significativo apenas quando estimulado com PMA (miristato-acetato de forbol), não apresentando resposta estatisticamente significante para os estímulos SAPI e LPS. Após a exposição ao naftaleno nas concentrações 10-3, 10-6, 10-9 M durante quatro horas, in vitro, houve um aumento na fagocitose realizado pelos monócitos e trombócitos, porém uma diminuição no burst oxidativo apresentado nas concentrações 10-6 e 10-9 M de naftaleno. Este resultado reflete, in vitro, uma resposta ao contaminante com significado imunológico desfavorável para o peixe, já que as células estão aumentando a atividade fagocítica sem conseguirem, teoricamente, destruir o agente invasor. A partir desses resultados preliminares, podemos avaliar melhor, algumas características da resposta imune inata desta espécie de peixe, presente na costa litorânea brasileira. Estes parâmetros imunofisiológicos podem servir como base para futuros estudos ecotoxicológicos tanto em laboratório mas também a campo. Estudos que utilizam a imunidade inata como indicador biológico de alterações ambientais causadas por poluentes diversos, podem evidenciar o grau de impacto toxicológico sobre esta espécie e agregar valor a sua importância econômica e ecológica. / Flow cytometry is a precise, fast, and effective method for the evaluation of several cellular parameters, both structural and functional, allowing the sorting and analysis of particular populations and sub-populations of cells. In this study, we employed cytometric methods on the caractherization of different blood cell types from Centropomus parallelus, and also verified cell viability, phagocytic activity and oxidative burst in these cells. Three sub-populations were identified: lymphocytes, monocytes, and trombocytes. These cells were stimulated in vitro with propidium iodide-conjugated Staphylococcus aureus (SAPI), Escherichia coli lipopolysaccharide (LPS), or zymosan (Saccharomyces cerevisae particles). Responses to each individual stimulus differed according to cell type. Monocytes displayed the higher percentages of phagocytosis in presence of SAPI or zymosan; on the other hand, the population that included trombocytes, among other cell types (such as lymphocytes) only performed phagocytosis in a relevant level in the presence of SAPI. The oxidative burst, detected by fluorescence emitted by 2´7´dichlorofluorescein diacetate (DCFH) was significant only after stimulation with PMA (phorbol myristate-acetate), but not when the stimulus was SAPI or LPS. Based on these preliminary results, the innate immune response in these animals (ubiquitous coastal waters of the Brazilian shore) can be further evaluated. Immunophysiological parameters in these species can build a solid ground for future ecotoxicological studies. Approaching innate immunity as a biological indicator of environmental changes induced by pollutants may support the degree of toxicological impact over these animals, and aggregate value to its current ecological and economical importance.

En aquesta Tesi: 1) S’ha estudiat la reacció de metàtesi creuada (CM) de diferents derivats metilenciclopentànics utilitzant el catalitzador d’Hoveyda-Grubbs de segona generació, observant la formació dels alquens tetrasubstituïts corresponents amb bons rendiments. En el cas d’un derivat bis(metilenciclopentànic) s’ha observat la formació de productes de doble i triple CM amb elevada estereoselectivitat anti, fet que en el cas del producte de doble CM s’ha establert per difracció de raigs X. 2) S’ha preparat un nou ciclopentadiè 1,1-disubstituit funcionalitzat, i s’han estudiat les reaccions de Diels-Alder amb diferents dienòfils [anhídrid maleic, cis-1,2-bis(fenilsulfonil)etilè i triflat de fenil(2-iodoetinil)iodoni]. L’adducte amb l’últim dienòfil s’ha transformat en un derivat 2,3-diiodat 7,7-disubstituït del norbornadiè. 3) S’ha estudiat la reacció del triflat de (2-iodoetinil)feniliodoni amb 1,3-difenilisobenzofuran que depenen de les condicions dóna l’adducte Diels-Alder corresponent o un triflat naftalènic format per reducció de l’adducte inicial per part del 1,3.difenilisobenzofuran emprat en excés. 4) S’ha desenvolupat una seqüència sintètica per a l’obtenció de derivats del 2,8-etanonoradamantà molt funcionalitzats, que té com a etapa clau una reacció Diels-Alder intramolecular. Durant la reducció d’una enona a alcohol al•lílic amb NaBH4 / CeCl3•7H2O (mètode de Luche), es va haver de protegir una funció maleimida transformant-la en una barreja diastereomèrica d’adductes amb furà, regenerant la maleimida després de la reducció de l’enona, per escalfament en el sí de toluè a reflux durant 4 dies (reacció retro-Diels-Alder). També s’ha posat a punt un procediment alternatiu per preparar un intermediari clau en la seqüència sintètica anterior, 5-{[(t-butildimetilsilil)oxi]metil}-2-metil-5,6-dihidrociclopenta[c]pirrol-1,3(2H,4H)-diona, a partir de la N-metilmaleimida amb un rendiment cinc vegades superior al desenvolupat inicialment. 5) L’estructura dels diferents compostos obtinguts en aquesta Tesi s’ha establert per mètodes espectroscòpics [1H-RMN, 13C-RMN, correlacions 1H/1H (COSY, NOESY), correlacions 1H/13C (gHSQC, gHMBC), MS, IR] i en diversos casos, també per difracció de raigs X. / "Synthesis and reactivity of polycyclic compounds: Applications of the olefin metathesis reaction to their synthesis" In this PhD Thesis: 1) The cross metathesis (CM) reaction of different methylenecyclopentane derivatives using Hoveyda-Grubbs second generation catalyst has been studied. In these reactions, tetrasubstituted alkenes have been formed in good yields. In the case of a bis(methylenecyclopentane) derivative, the formation of products from double and triple CM has been observed. In general, high anti-stereoselectivity has been observed. The assignment of the stereochemistry of the single CM products has been performed through the analysis of the NMR data for the epoxide derivatives and in the case of the double CM product by X-ray diffraction analysis. 2) A new 1,1-disubstituted cyclopentadiene has been prepared. Its reactions with different dienophiles [maleic anhydride, cis-1,2-bis(phenylsulfonyl)ethylene and phenyl(2-iodoethynyl)iodonium triflate] has been studied. The adduct with the last dienophile has been transformed into a 2,3-diiodo-7,7-disubstituted norbornadiene. 3) The reaction of phenyl(2-iodoethynyl)iodonium triflate with 1,3-diphenylisobenzofuran has been studied. Depending on the reaction conditions, the corresponding Diels-Alder adduct or a naphthalenic triflate, formed by reduction of the initial adduct with 1,3-diphenylisobenzofuran used in excess, has been observed. 4) A synthetic sequence for the preparation of highly functionalized 2,8-ethanonoradamantane derivatives has been developed. The key step consists of an intramolecular Diels-Alder reaction. On reduction of an enone function to an allylic alcohol using NaBH4 / CeCl3•7H2O (Luche procedure), a maleimide function should be protected by transformation into a stereoisomeric mixture of Diels-Alder adducts with furan. The maleimide function was recovered, after reduction of the enone, through a thermal retro-Diels-Alder reaction. Also, an alternative procedure to prepare a key intermediate of the above synthetic sequence, 5-{[(t-butyldimethylsilyl)oxy]methyl}-2-methyl-5,6-dihydrocyclopenta[c]pyrrole-1,3(2H,4H)-dione, from N-methylmaleimide with a yield five times higher, have been developed. 5) The structure of the different compounds prepared in this PhD Thesis has been established by spectroscopic methods [1H NMR, 13C NMR, 1H/1H correlations (COSY, NOESY), 1H/13C correlations (gHSQC, gHMBC), MS, IR] and, in several cases, also by X-ray diffraction analysis.

Submitted by Gisele Mara Hadlich (gisele@ufba.br) on 2018-06-05T15:02:07Z No. of bitstreams: 1 Disserta_CINTHIA_IMPRESSÃO _F.pdf: 2649867 bytes, checksum: fa60224c855e7a5f80efe3295f7e75de (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-05T15:02:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Disserta_CINTHIA_IMPRESSÃO _F.pdf: 2649867 bytes, checksum: fa60224c855e7a5f80efe3295f7e75de (MD5) / Os Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) podem ser detectados na água, solo, sedimento, material particulado, na atmosfera, biota ou alimentos e conforme suas características e condições ambientais tendem a uma adsorção a partículas em suspensão, sedimentos marinhos ou tecidos biológicos. As regiões costeiras, como baías, são boas áreas de estudos para os contaminantes orgânicos e derivados de petróleo, pois são receptoras de grande variedade de fontes, devido à característica dos HPAs como compostos persistentes e transportados por longas distâncias. Sendo a Baía de Todos os Santos (BTS), a segunda maior baía do país e a Baía de Aratu, um polo para o comércio portuário e turístico na região nordeste elas ainda fomentam muitas indústrias petroquímicas e de derivados do petróleo. Este trabalho determinou HPAs na fração dissolvida da água e material particulado em suspensão (MPS) em trinta pontos de coleta foram distribuídos na BTS e na Baía de Aratu, amostrados em três coletas, com o objetivo de verificar as concentrações dos 16 HPAs prioritários, investigando ainda, suas prováveis fontes de origem através do uso de razões diagnósticas de determinação para HPAs para fins de verificação de seu status. Em água, as concentrações totais nas amostras variaram de abaixo do limite de quantificação até os valores máximos de 0,0388 μg L-1 na baía de Aratu, 0,0908 μg L-1 no rio São Paulo e de 0,0959 μg L-1 em Ilha de Maré e com valores individuais que não representaram risco segundo as legislações vigentes, que determinam valores mínimos de 0,018 µg L-1 por composto medido. No MPS, somatórios de concentração dos HPAs, entre as três campanhas foram de 0,0020 a 0,0273 μg L-1, 0,0030 a 0,0826 μg L-1 e 0,0025 a 0,0085 μg L-1, para Baía de Aratu, Rio São Paulo e Ilha de maré, respectivamente. Conforme os resultados das razões diagnósticas para determinação das fontes, dependendo da razão estudada, os HPAs foram classificados ora como pirolíticos (para as razões PhA/An e An/(An+PhA)), ora como petrogênicos (FIu/Py e Flu/(Flu+Py)), sendo então indicado que a região apresenta inputs de HPAs de origem mista.

Magíster en Bioquímica área de especialización Bioquímica Ambiental y Memoria para optar al Título de Bioquímico / Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta enero de 2019 / La Antártica es el continente más austral de la tierra, contiene cerca del 80% de las reservas de agua dulce del planeta y presenta una serie de condiciones extremas, como bajas temperaturas y alta radiación ultravioleta. A pesar de esto, el hombre ha sido capaz de sobrevivir en la región y realizar actividades científicas y de explotación durante más de 80 años. Como consecuencia, las distintas zonas habitadas han sufrido contaminación, principalmente asociada a diesel. Este compuesto es nocivo, ya que presenta una gran cantidad de moléculas orgánicas como hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs) y compuestos inorgánicos como metales pesados (Cd, Cr y Pb). La descontaminación de HAPs se puede llevar a cabo mediante procesos físicos, químicos y biológicos. Los procesos biológicos representan una opción ecológica, económica y segura, que involucra una menor alteración de los suelos y en consecuencia constituye una excelente alternativa para la descontaminación del territorio Antártico. A la fecha, se ha reportado un gran número de bacterias capaces de degradar HAPs. Sin embargo, debido al Tratado Antártico no está permitido ingresar microorganismos o ADN foráneo al continente, por lo que se hace vital encontrar bacterias nativas que puedan ser usadas en la biorremediación de diesel en Antártica. Debido a su mayor solubilidad en agua, menor toxicidad para el humano y similitud estructural con otros HAPs, el compuesto que se utiliza como modelo para aislar y estudiar microorganismos degradadores de HAPs es el fenantreno. En base a lo expuesto, se planteó la hipótesis: “La presencia de hidrocarburos aromáticos policíclicos y metales pesados en suelos antárticos ha favorecido el desarrollo de bacterias degradadoras de fenantreno resistentes a metales”. El objetivo general de este trabajo fue aislar y caracterizar bacterias antárticas resistentes a metales pesados (Cd, Cr y Pb) y evaluar su capacidad de metabolizar fenantreno. Para esto se utilizó muestras de suelo antártico obtenido de distintas zonas expuestas y no expuestas a diesel, las cuales fueron caracterizadas química y biológicamente. Además, se aisló y caracterizó bacterias degradadoras de fenantreno resistentes a metales y se estudiaron los procesos asociados a la degradación de fenantreno. Durante este trabajo de tesis se utilizó muestras de suelo obtenidas de la 49° Expedición Científica Antártico (ECA 49°): 4 muestras de suelos no expuestos a diesel (A0, B4, C3 y C8) y 4 muestras de suelos expuestos a diesel (D3, D4, E2 y E4). El análisis del suelo determinó la presencia de HAPs en los suelos expuestos a diesel, en promedio 1000 veces más concentrado que en los suelos sin exposición. Además, en los suelos D3 y D4 (suelos expuestos a diesel) se observó una mayor concentración de cadmio y plomo total en comparación a todas las muestras, sobre los 30 y 600 mg Kg-1, respectivamente. Respecto a la caracterización biológica, el suelo expuesto a diesel D4 presentó mayor actividad biológica y número de heterótrofos, relacionado directamente al contenido de HAP (el suelo D4 presentó la mayor concentración del hidrocarburo, ̴ 30 mg Kg-1). De los 8 suelos se aisló 350 microorganismos, de los cuales 53 fueron capaces de degradar fenantreno. Mediante un screening desarrollado durante esta tesis basado en espectroscopía de fluorescencia total asociada a calibración multivariada, se seleccionó 3 aislados por su alto nivel de degradación. Estos microorganismos se caracterizaron, en particular la cepa D43FB (identificada como Pseudomonas flavescens) resiste 25 mg L-1 de Cd+2 y 5 mg L-1 de Cr+6. Además, tras 7 de incubación es capaz de degradar hasta un 80% de fenantreno en medio M9 con el hidrocarburo como única fuente de carbono. Al agregar 0.025, 0.05 y 0.5 mg L-1 de Cd+2 el porcentaje de degradación es 60, 26 y 25 mg L-1, respectivamente. Además, en un proceso de bioaumetación de suelos degrada aproximadamente un 75% de los hidrocarburos presentes en el terrario. Por otro lado, a este aislado se asoció su capacidad de degradar fenantreno a la facultad de formar biopelículas y adherirse a cristales de este compuesto, junto con descartar la liberación de biosurfactante o la quimiotaxis. Siendo una excelente alternativa para más ensayos de biorremediación de suelos. El trabajo planteado tiene profundas implicaciones para estudios en biorremediación y potencialmente podría representar una alternativa de descontaminación de ecosistemas antárticos aprovechando los bio recursos propios de la Antártica. La proyección de este trabajo está asociada a dilucidar completamente los procesos asociados a la degradación de Pseudomonas flavescens D43FB y continuar ensayos de biorremediación en terrarios, y así eventualmente terminar la investigación en un proceso in situ en Antártica / Antarctica is the southernmost continent on earth, contains ~80% of the planet's fresh water and presents a series of extreme conditions such as low temperatures and high ultraviolet radiation. Despite this, the man has been able to survive in the region doing scientific and operational activities for over 80 years. Consequently, various inhabited areas have been contaminated mainly with diesel. This compound is harmful, because it is composed by organic molecules such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and heavy metals (Cd, Cr and Pb). Decontamination of PAHs can be accomplished by physical, chemical and biological processes. Biological processes represent an ecological, economical and safe option that involves a minor alteration of the soil and thus is an excellent alternative for the decontamination of the Antarctic territory. To date, a large number of bacteria capable of degrading PAHs has been reported, however due to the Antarctic treaty is prohibited to enter foreign DNA and microorganisms to the mainland, so it is vital to find native bacteria that can be used in diesel bioremediation. Due to its higher solubility in water, lower toxicity to humans and structural similarities to other PAHs, the compound used as a model to isolate and study PAH degraders is phenanthrene. Based on the above, in this thesis the following hypothesis was proposed: "The presence of polycyclic aromatic hydrocarbons and heavy metals in Antarctic soils has favored the development of phenanthrene degrading bacteria resistant to heavy metals". The overall objective of this work was to isolate and characterize Antarctic bacteria resistant to heavy metals (Cd, Cr and Pb) and assess their ability to metabolize phenanthrene. To accomplish this, Antarctic soils obtained from different areas exposed to diesel were characterized chemically and biologically. Also, phenanthrene degrading bacteria resistant to heavy metals were isolated and characterized, and the degradation mechanisms involved were studied. Soil samples were obtained during the 49th expedition to the Antarctic continent (ECA 49), 4 soils none exposed to diesel (A0, B4, C3 and C8) and 4 soils exposed to diesel (D3, D4, E2 and E4). Soil analysis determined the presence of tri-aromatic polycyclic hydrocarbons in soil exposed to diesel, on average 1000 times more concentrated than in soils with no exposure. Moreover, D3 and D4 soils (exposed to diesel) display a greater cadmium concentration and total lead when compared to all samples, ~30 and 600 mg Kg-1, respectively. Regarding the biological characterization, soil exposed to diesel D4, display greater biological activity and heterotrophes, a result that was directly related to PAH content (D4 soil display the highest concentration of hydrocarbons, ~30 mg Kg-1). This relationship was confirmed by a soil enrichment test with phenanthrene, where it was observed that phenanthrene acts as a supplement in soils exposed to diesel. 350 environmental microorganisms were isolated from the 8 Antarctic soils, 53 of them were able to degrade phenanthrene. Three of them were selected for their high capacity to degrade the hydrocarbon. These isolates were selected through a screening developed during this thesis, based on total fluorescence spectroscopy associated to second order multivariate calibration. Selected isolates were characterized and the resistance to heavy metals was determined. In particular, strain D43FB (corresponding to Pseudomonas flavescens) resists 25 mg L-1 of Cd+2 and 5 mg L-1 of Cr+6. After 7 days, this bacterium was able to degrade ~80% of phenanthrene in M9 medium with the hydrocarbon as a sole carbon source. By adding 0.025, 0.05 and 0.5 mg L-1 of Cd+2 this value decreases to 60, 26 and 25 mg L-1, respectively. Moreover, in a bioaugmentation assay of soil the isolate is capable of degrading ̴75 % of PAH present in the terrarium. In the other hand, the capacity of this microorganism to degrade phenanthrene was associated with their ability to form biofilm and adhere to phenanthrene crystals. The proposed work has profound implications for bioremediation studies and potentially could represent an alternative for the decontamination of Antarctic ecosystems. The projection of this work is linked to fully elucidate the mechanism of degradation of Pseudomonas flavescens D43FB and continue testing bioremediation in terrariums, and so eventually complete the investigation with an in situ process in Antarctica / Fondecyt, INACH T_19-11 e INACH MT-05_13

A exaustão de um veículo de motor a diesel é uma importante fonte de poluentes atmosféricos, pois forma uma matriz complexa composta de poluentes regulados e não regulados pelos órgãos governamentais. Dentre os poluentes regulados podemos citar óxidos de nitrogênio (NOx) e material particulado. Os poluentes não regulados são pouco estudados até hoje e dentre estes encontra-se a classe dos hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e seus derivados nitrados (nitro-HPA). Estes são encontrados na exaustão do diesel na forma gasosa ou agregados ao material particulado. Hoje, o interesse em estudos destes compostos vem aumentando, devido às suas atividades carcinogênicas e mutagênicas às quais estão sujeitas as populações dos centros urbanos. O impacto causado pelos nitro-HPA emitidos por motores a ciclo diesel ao ambiente não está ainda completamente estabelecido. Este estudo consiste na modelagem e simulação do processo de combustão de hidrocarbonetos na faixa de C1 a C4 com o objetivo de descrever a formação de compostos aromáticos, principalmente HPA, e óxidos de nitrogênio a partir de modelos cinéticos de combustão propostos na literatura como referência e fazendo uso do software de simulação Kintecus. Este projeto tem como objetivo em longo prazo propor um modelo cinético para combustão do óleo Diesel. Foi iniciada a construção de um modelo cinético de combustão a partir de modelos de hidrocarbonetos simples de C1 a C4, com formação de aromáticos, HPA e óxidos de nitrogênio. Os modelos originais foram avaliados e modificados a fim de estudar como parâmetros do modelo afetam a concentração das espécies de interesse. Foi observado a tendência de formação de benzeno e fulveno em baixas temperaturas e a tendência de formação de antraceno, pireno, fenantreno a temperaturas mais altas. Foi avaliado que a conversão NO-NO2 ocorre em maiores proporções em reações iniciadas a baixas temperaturas, 600 K. Os resultados indicam que propano é o maior responsável por esta conversão. O modelo final obtido resultou da união dos modelos de combustão Hori e Marinov mais inclusão do GRI-Mech 3.0 e reações adicionais de NOx retiradas da base de dados NIST / The diesel engine exhaust is an important source of air pollutants, which comprises a complex matrix of regulated and unregulated pollutants. The nitrogen oxides (NOx) and the particulate material are examples of regulated pollutants found in the engine exhaust. The unregulated pollutants are poorly studied until today, being the polycyclic aromatic hydrocarbons and its nitrated derivatives (nitro-PAH) a class of unregulated pollutant observed in diesel exhaust. The nitro-PAHs are observed in gas phase or aggregated to the particulate material. At the present, the interest in those compounds raised due to their carcinogenic and mutagenic properties, which the population of urban centers are subject. The environmental impact caused by nitro-PAH is not fully established. This study consists in the modeling and simulation of the hydrocarbons combustion process comprising the C1 to C4 hydrocarbons using kinetic models proposed in the literature as reference models and the Kintecus software. The purpose of the present study is to describe the formation of aromatic compounds, mainly PAH, and nitrogen oxides. The long term goal is to build a combustion model to Diesel oil. The kinetic model was constructed based on known combustion models of C1 to C4 hydrocarbons, which includes the formation of aromatics, PAH and nitrogen oxides. The original models were evaluated and modified to analyze how the model parameters affects the species concentration. There is a trend to the formation of benzene and fulvene at low temperatures, and a tendency to formation of antracene, pyrene and antracene at high temperatures. The NO-NO2 conversion was evaluated and the high rates of conversion was obtained in simulations started at temperature. The results indicates that propene is the major hydrocarbon that promotes the NO-NO2 conversion. The final model proposed is based in the combination of Marinov and Hori models with the inclusion of GRI-Mech 3.0 plus additional reactions extracted from NIST database

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:53:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5187172 bytes, checksum: 61b37fe6f98b554b3f89fd456eb5e011 (MD5) Previous issue date: 2010-03-22 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This study aimed to characterize the anthroposols located under natural shelter of limestone rocks in the north of Minas Gerais, where pre-Columbian people lived for thousands of years, bringing and removing matters of different natures and origins. In these shelters, very unique anthropogenic soils were developed, and on which there is still no pedological studies. Therefore, we sought to physically, chemically, mineralogically and micromorphologically characterize these soils collected from five archaeological sites, four in limestone shelters and one in a non-sheltered environment, present in two protected areas in the north of Minas Gerais: Parque Nacional (PARNA) Cavernas do Peruaçu and Parque Estadual da Lapa Grande. The samples were subjected to physical and chemical routine analysis, full attack, total organic carbon (TOC) and fractionation of humic substances, mineralogical and micromorphological analysis, besides fractionation of inorganic forms of phosphorus and extraction of oxides. According to the results, the soils have polycyclic genesis, marked by an evident climate alternation associated with distinct periods of human occupation. This polycyclic nature gives them very different characteristics of soils developed under natural pedogenic processes. In general, the soils have very different color tints, varying from 2.5YR to 10YR in the same profile. Texturally, there is no predominance of any significant fraction, being loam the dominant textural class. In the sand fraction, the amount of shells, bones, and especially coal, particles originating from the cumulative process of human occupation is considerable. Chemically, the soils under shelters have high pH values, around 8.5 to 9.0. The cationic exchange complex is almost entirely populated by exchangeable bases, especially Ca and Mg, reaching values of V (%) equal to 100% in all layers, as in the Lapa do Boquete and Malhador. The levels of P-extractable (Mehlich-1) were high in all sheltered soils, reaching 103-649 mg/dm 3. However, in the site outside of these shelters they were much lower, yet suggesting an even improvement of this element associated with anthropic activity. In mineralogy, the presence of kaolinite, illite, calcite and apatite, and iron oxide (hematite, goethite and maghemite) was detected in the clay fraction. The silt and sand fractions revealed the presence of quartz, mica, calcite, magnetite and apatite. In the sand fraction the same minerals were also identified from the silt fraction. The presence of oxides with magnetic attraction in all fractions is remarkable, especially in the sand fraction, mainly associated with charred layers. The TOC levels showed a considerable extent, expressed by values from 0.12 to 5.25 g kg-1. The Humin fraction is predominant over the others (humic and fulvic acids) in all layers. The micromorphological analysis revealed an abundance of material in distinct levels of physical-chemical change, showing the polygenetic nature of soils. The results of this study allow us to infer that the occupation of these shelters was episodic and cumulative over the millennia, since there is a degree of uniformity of the characteristics originated from human activity along the profiles. On the other hand, there are nuances that demonstrate that the occupation showed variations in relation to its type and intensity. Low values of Mehlich-P, relative to other anthropossols, reinforce the archaeological hypothesis that the shelters were not used as fixed settlement sites, of large numbers of people, but probably as traffic areas where they developed specific activities. Finally, it was found that the pedological attributes studied are proving useful and significant in the interpretation of archaeological information, complementing and reinforcing the need for greater interaction between pedology and archeology. The soils studied have many specific characteristics that differentiate them considerably from the other Brazilian anthropossols so far studied. In addition, the sheltered soils have a kind of heterogeneity originated from its depositional polycyclic nature, which makes it impossible for them to be classified in current systems. Therefore, it is necessary to undertake further studies on such soils in other regions of Brazil in order to know them better and obtain more similarities to group these soils, making them sortable. / O presente estudo teve como objetivo caracterizar os antropossolos localizados sob abrigos naturais de rochas calcárias, no norte do estado de Minas Gerais, onde populações pré-colombianas viveram por milhares de anos, aportando e removendo matérias de naturezas e procedências distintas. Nestes abrigos desenvolveram-se solos antropogênicos muito peculiares, e sobre os quais ainda não se tem estudos pedológicos. Portanto buscou-se caracterizar física, química, mineralógica e micromorfologicamente alguns solos coletados em cinco sítios arqueológicos, sendo quatro em abrigos calcários e um em ambiente não abrigado, presentes em duas unidades de conservação no norte de Minas: o Parque Nacional (PARNA) Cavernas do Peruaçu e o Parque Estadual da Lapa Grande. As amostras foram submetidas a análises físicas e químicas de rotina, ataque total, carbono orgânico total e fracionamento das substâncias húmicas, análises mineralógicas e micromorfológicas, além de fracionamento das formas inorgânicas de fósforo e extração de óxidos. De acordo com os resultados encontrados, os solos estudados apresentam gênese policíclica, marcada por uma pronunciada alternância climática associada a distintos períodos de ocupação antrópica. Essa natureza policíclica confere aos mesmos, características bem distintas de solos desenvolvidos sob processos pedogenéticos naturais. De maneira geral os solos apresentam cores com matizes bem distintas, chegndo a variar de 2,5YR a 10YR no mesmo perfil. Texturalmente não existe predomínio expressivo de nenhuma fração, sendo a classe textural franco a dominante. Na fração areia é considerável a quantidade de partículas de conchas, de ossos, e principalmente de carvão, originárias do processo cumulativo de ocupação antrópica. Quimicamente os solos sob os abrigos apresentam valores de pH elevados, em torno de 8,5 a 9,0. O complexo de troca catiônica é praticamente todo preenchido pelas bases trocáveis, principalmente Ca e Mg, alcançando valores de V(%) iguais a 100% em todas as camadas, como na Lapa do Boquete e do Malhador. Os teores de P-extraível (Mehlich-1) encontrados foram elevados em todos os solos dos abrigos, atingindo valores de 103 a 649 mg/dm3. Já no sítio fora dos abrigos estes foram bem menores, mesmo assim sugerindo um enrriquecimento deste elemento associado a atividade antrópica. Na mineralogia detectou-se na fração argila a presença de caulinita, illita, calcita e apatita, além de óxidos de ferro (hematita, goethita e aghemita). As frações silte e areia revelaram a presença de quartzo, micas, calcita, magnetita e apatita. Na fração areia também foram identificados os mesmos minerais da fração silte. É marcante a presença de óxidos com atração magnética em todas as frações, especialmente na fração areia, associada principalmente a camadas carbonizadas. Os teores de COT revelaram uma amplitude considerável, expressa pelos valores de 0,12 a 5,25 dag kg-1. A fração Humina é predominante sobre as demais (Ácidos Húmicos e Ácidos Fúlvicos) em todas as camadas. As análises micromorfológicas revelaram uma riqueza de materiais em níveis de alteração físico-química distintas, evidenciando a natureza poligenética dos solos. Os resultados obtidos neste estudo permitem inferir que a ocupação destes abrigos foi episódica e cumulativa ao longo dos milênios, visto que existe uma certa homogeneidade das características provenientes da atividade humana ao longo dos perfís. Por outro lado existem nuanças que demonstram que a ocupação mostrou variações no que tange ao tipo e a intensidade da mesma. Baixos valores de P-Mehlich, em relação a outros antropossolos, reforçam as hipóteses arqueológicas de que os abrigos não eram utilizados como locais de assentamento fixos, de grandes contingentes humanos, mas provavelmente como locais de passagem onde se desenvolviam atividades específicas. Por fim constatou-se que os atributos pedológicos estudados, se revelam uteis e significativos na interpretação das informações arqueológicas, complementando e reforçando a necessidade de uma maior interação entre a pedologia e a arqueologia. Os solos estudados apresentam muitas características particulares que os diferenciam consideravelmente dos demais antropossolos brasileiros até agora estudados. Além disso, os solos sobabrigos apresentam uma heterogeneidade, proveniente da sua natureza deposicional policíclica, que os impossibilita de serem classificados nos sistemas de atuais. Sendo assim torna-se necessário realizar mais estudos em solos dessa natureza em outras regiões do Brasil a fim de conhecê-los melhore obter similaridades que permitam agrupar estes solos tornando-os classificáveis.