Made available in DSpace on 2017-07-10T19:25:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tatiane_texto.pdf: 2558616 bytes, checksum: c23ff4ce31df2fb07ce669109433709c (MD5) Previous issue date: 2011-08-08 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Swine wastewater application into soil to reuse water on cropping provides the addition of total and dissolved organic matter to soil, which interferes in the dynamics of pesticides in soil. This study aims at evaluating the effects of total and dissolved organic matter application from two systems of swine wastewater, biodigestor and lagoon treatments, in alachlor sorption, desorption, leaching and formation of bound residues into soil. The batch method was used to test sorption and desorption and the results were presented in Freundlich isotherms. The evaluation of miscible displacement of alachlor, in soil treated with total and dissolved organic matter, was performed by disturbed soil columns, by monitoring the concentration of alachlor in leachate, total organic carbon and pH. Extraction and quantification of desorption, extractable and bound residues were carried out. After that, it was registered the chemical fractionation of humic substances in extracts containing organic matter of low molecular weight, humic acids and fulvic acids, which were characterized by infrared spectroscopy and total organic carbon concentration. The swine wastewater addition promoted greater sorption and desorption of alachlor compared to Control. The dissolved organic matter promoted less sorption of alachlor in soil when compared to total organic matter, resulting in an increased leaching of alachlor. The dissolved organic matter did not show desorption residues, only extractable ones. The highest amount of total organic carbon was in organic matter of low molecular weight, spectroscope characterized, by the presence of carboxylate anions, which are important in sorption process. The total organic matter has contributed to the emergence of new sorption sites in soil column and the solids present in its composition blocked the movement of pesticide, resulting in lower leaching of alachlor. The dissolved organic matter interacted with alachlor and / or competed with the sorption sites of soil, promoting greater losses by leaching of this herbicide. / A aplicação de água residuária de suinocultura ao solo como reúso de água na agricultura resulta na adição de matéria orgânica total e dissolvida, que interferem na dinâmica dos pesticidas no solo. Objetivou-se avaliar o efeito da aplicação de matéria orgânica total e dissolvida proveniente de dois sistemas de tratamento de água residuária de suinocultura, biodigestor e esterqueira, na adsorção, dessorção, lixiviação e formação de resíduos ligados de alaclor no solo. O método do equilíbrio foi utilizado para o teste de adsorção e dessorção e os resultados foram apresentados em isotermas de Freundlich. A avaliação do deslocamento miscível do alaclor no solo tratado com matéria orgânica total e dissolvida foi realizada por ensaios em colunas de solo deformado, monitorando-se a concentração de alaclor no lixiviado, teor de carbono orgânico total e pH. Realizou-se a extração e quantificação dos resíduos dessorvíveis, extraíves e ligados do solo. Na sequência, fez-se o fracionamento químico das substâncias húmicas em extratos contendo matéria orgânica de baixo peso molecular, ácidos húmicos e ácidos fúlvicos, que foram caracterizados por espectroscopia infravermelha e pela concentração de carbono orgânico total. A adição de água residuária de suinocultura promoveu maior adsorção e dessorção do alaclor comparado ao Controle. A matéria orgânica dissolvida promoveu menor adsorção de alaclor ao solo comparada à total, resultando em maior lixiviação. A matéria orgânica dissolvida não apresentou resíduos dessorvíveis, apenas extraíveis. A maior quantidade de carbono orgânico total esteve presente na matéria orgânica de baixo peso molecular, caracterizada espectroscopicamente, pela presença de ânions carboxilatos, importantes no processo de adsorção. A matéria orgânica total contribuiu com o surgimento de novos sítios de sorção na coluna de solo e os sólidos presentes em sua composição bloquearam a passagem do pesticida, resultando em menores perdas de alaclor por lixiviação. A matéria orgânica dissolvida interagiu com o alaclor e/ou competiu com os sítios sortivos do solo, promovendo maiores perdas deste herbicida por lixiviação.

Neste trabalho estudou-se a influência das substâncias húmicas (SH) extraídas de turfa, com diferentes massas molares, utilizadas para a preparação de águas com cor de 100 uH ± 5 uH, nos ensaios de coagulação, floculação e sedimentação no tratamento de água. Foram realizadas caracterizações das SH por meio das técnicas de ultrafiltração (UF), análise elementar (AE), ultravioleta/visível (UV/Vis), infravermelho (IF), ressonância magnética nuclear de C13 (RMN de C13), ressonância paramagnética eletrônica (EPR). Essas caracterizações demonstraram que as frações de menor massa molar (30 - 100 kDa e <30 kDa), obtidas por UF, apresentaram uma maior concentração de grupos contendo oxigênio, enquanto que a fração de maior massa molar (>100 kDa) e a contendo todas as massas molares juntas (filtrada apenas em membrana com tamanho de poro de 0,45 &#956m) apresentaram maior concentração de grupamentos aromáticos. Verificou-se também que nas frações de menor massa molar (30 - 100 kDa e <30 kDa) a porcentagem de ácidos fúlvicos é maior do que a de ácidos húmicos. Nas frações de maior massa molar (> 100kDa e filtrada em membrana com tamanho de poro de 0,45 &#956m) ocorreu o contrário. Os ensaios de coagulação, floculação e sedimentação realizados com águas preparadas com as diferentes frações de diferentes massas molares, mostraram que quanto maior a massa molar, maior é a facilidade de coagulação, floculação e sedimentação, o que proporciona maior eficiência na remoção da cor aparente. Os diagramas de coagulação obtidos para o coagulante sulfato de alumínio (Al2(SO4)3 . 14,3 H2O) mostraram que independente da massa molar, a região de pH ótimo de coagulação esteve entre 6 e 7, sendo que a remoção da cor aparente foi crescente com a diminuição da velocidade de sedimentação (Vs= 3,0, 1,5 e 0,5 cm/min). Com a diminuição da massa molar houve um aumento na dosagem de Al2(SO4)3 . 14,3 H2O necessária para se obter curvas de remoção da cor aparente iguais às obtidas com a água preparada com a fração de maior massa molar (> 100 kDa). Os ensaios de coagulação, floculação, sedimentação e filtração demonstraram boa reprodutibilidade em relação aos resultados de remoção de cor aparente obtidos para a confecção dos diagramas de coagulação. Após a filtração foi verificado que os valores da cor aparente não foram detectados pela técnica de medição da cor utilizada, para todas as águas de estudo, com exceção da água preparada com a fração de menor massa molar (<30 kDa). Conclui-se que, quanto menor a massa molar, maior a porcentagem de ácidos fúlvicos presentes e maior a concentração de grupamentos com oxigênio ligado. Assim, será necessária uma maior dosagem de coagulante Al2(SO4)3 . 14,3 H2O para que ocorra uma remoção eficiente da cor. / The present thesis deals with the influence of humic substances (HS) on coagulation, flocculation and sedimentation tests for water treatment. These substances were extracted from peat, had different molecular weight and were used for the preparation of water with 100 ± 5 uH color. Characterizations of HS were performed by the following techniques ultra filtration (UF), elemental analysis (EA), ultraviolet/ visible (UV/Vis), infrared (IF), C13 nuclear magnetic resonance (NMR of C13) and electron paramagnetic resonance (EPR). Such characterizations showed that fractions of smaller molecular weight (30 - 100 kDa and < 30 kDa) obtained by UF presented a higher concentration of groups containing oxygen, while the fraction with the largest molecular weight (>100 kDa) and the one containing all the molecular weight together (filtered only in membrane with pore size of 0,45 &#956m) presented a higher concentration of aromatic groupings. It was also possible to verify that in the fractions with smaller molecular weight (30 - 100 kDa e <30 kDa) the percentage of fulvic acids was higher than the one of humic acids . However the opposite occurred of larger molecular weight (>100 kDa and filtered in membrane with pore size of 0,45 &#956m). The tests of coagulation, flocculation and sedimentation conducted with waters prepared with different fractions of different molecular weight showed that the larger the molecular weight, the easier the coagulation, flocculation and sedimentation, resulting in higher efficiency in the removal of the apparent color. The coagulation diagrams obtained for aluminum sulphate (Al2(SO4)3 .14,3 H2O) showed that independently of the molecular weight, the region with optimum pH for coagulation was between 6 and 7 and the removal of the apparent color increased with the decrease in the sedimentation velocity (Vs= 3,0, 1,5 e 0,5 cm/min). Due to the decrease in the molecular weight there was as increase in the dosage of Al2(SO4)3 .14,3 H2O necessary to obtain curves of the removal of the apparent color similar to the ones obtained with the water prepared with the fraction of the largest molecular weight (> 100 kDa). Tests of coagulation, flocculation, sedimentation and filtration showed good reproducibility in relation to the results of removal of apparent color, obtained for the construction of coagulation diagrams. After filtration it was possible to verify that the values of apparent color were not detected by the technique of color measurement utilized for all the waters studied, except for the water prepared with the fraction of the smallest molecular weight (< 30 kDa). It was possible concluded that the smaller the molecular weight, the higher the percentage of present fulvic acids and the higher the concentration of groupings with bond oxygen. Thus a higher dosage of coagulant Al2(SO4)3 .14,3 H2O will be necessary for an efficient removal of color.

Os solos têm um importante papel na maioria das atividades que ocorrem no planeta, dentre as quais, destaca-se a sua participação nos principais ciclos biogeoquímicos. A matéria orgânica do solo (MOS) tem um papel primordial na sustentabilidade ambiental, pois está relacionada com a ciclagem de carbono e nutrientes, sendo assim uma figura chave tanto para estudos relacionados com mudanças climáticas globais, quanto para estudos agronômicos. Um dos principais fluoróforos da MOS são as substâncias húmicas (SH), as quais são fracionadas de acordo com a sua solubilidade em ácidos húmicos (AH), ácidos fúlvicos (FA) e humina (HU). O estudo das propriedades ópticas da matéria orgânica é uma importante ferramenta para a compreensão estrutural e molecular das frações húmicas. Frente ao exposto, esse trabalho teve com objetivo estudar a gêneses de Espodossolos Amazônicos através da avaliação das características estruturais da matéria orgânica e suas propriedades de complexação com metais empregando diversas técnicas espectroscópicas. Os resultados mostraram grandes acúmulos de carbono em profundidade e que a Matéria Orgânica nesses Espodossolos Amazônico é constituída de quatro grupos: - mais recalcitrante, humificada e antiga; - lábil e jovem; - recalcitrante, pouco humificada e antiga; - humificada e jovem. Claramente o trabalho mostrou que o processo de humificação não tem relação direta com a datação do material orgânico, e que fatores como textura, presença de água e microorganismos influenciaram nos processos de formação e humificação desse material orgânico. Por fim, a fração AF do solo parece ter uma contribuição oriunda de lençóis freáticos, sua estrutura química varia pouco no perfil e possui seletividade na interação com os metais presentes nesses solos. Basicamente, o AF tem alta afinidade de complexação com Al. A fração AH, entretanto, mostrou-se menos seletiva, associando-se com vários tipos de metais, como K, Fe, Mg, Zn e Al; e sua estrutura química varia bastante no perfil do solo. Em função da diversidade de metais associados ao AH, ele deve ser o principal responsável pela fertilidade do solo. Desta forma, os resultados mostraram que as três frações húmicas estão envolvidas no processo de podzolização do solo, e que o AF tem papel predominante no transporte de Al e o AH é o responsável no transporte do Fe. / Soils play an important role in most of the activities that occur on the planet. It participation in the main biogeochemical cycles can be highlighted. Soil organic matter (SOM) plays a key role in environmental sustainability, since it is related to carbon and nutrient cycling, being essential for studies related to global climate change and agronomy. One of the major SOM fluorophore is the humic substances (HS), which is fractionated according to their solubility in humic acids (HA), fulvic acids (FA) and humin (HU). The study of the optical properties of the organic matter is an important tool for structural and molecular understanding of humic fractions. Based on that, this work aimed the study of the Amazonian Spodosols genesis through the evaluation of organic matter structural characteristics and its properties of metal complexation using different spectroscopic techniques. The main results of this research showed large carbon accumulations in depth. Furthermore, it was possible to infer how the Amazonian Spodosols organic matter is divided: - more recalcitrant, humified and old; - labile and young; - recalcitrant, little humified and old; - humified and young. The study demonstrated clearly that the humification process has no direct relationship with the organic material dating, and that factors such as texture, presence of water and microorganisms have influenced the formation and humification of that organic material. The FA fraction of the soil has a contribution from groundwater and its chemical structure varies little in depth. Additionally, FA showed selective interaction with soil metals. However, the HA fraction has been shown less selective, associate with various metal types, such as K, Fe, Mg, Zn and Al. Moreover, its chemical structure varies greatly in the soil depth. Due to the diversity of metals that the HA has affinity, it should be the main responsible of the soil fertility. After all, the results showed that all the three humic fractions are involved in the process of soil podzolization. Furthermore, the FA has a predominant role in Al transport as the HA is the responsable of Fe transport.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:48:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tatiane_texto.pdf: 2558616 bytes, checksum: c23ff4ce31df2fb07ce669109433709c (MD5) Previous issue date: 2011-08-08 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Swine wastewater application into soil to reuse water on cropping provides the addition of total and dissolved organic matter to soil, which interferes in the dynamics of pesticides in soil. This study aims at evaluating the effects of total and dissolved organic matter application from two systems of swine wastewater, biodigestor and lagoon treatments, in alachlor sorption, desorption, leaching and formation of bound residues into soil. The batch method was used to test sorption and desorption and the results were presented in Freundlich isotherms. The evaluation of miscible displacement of alachlor, in soil treated with total and dissolved organic matter, was performed by disturbed soil columns, by monitoring the concentration of alachlor in leachate, total organic carbon and pH. Extraction and quantification of desorption, extractable and bound residues were carried out. After that, it was registered the chemical fractionation of humic substances in extracts containing organic matter of low molecular weight, humic acids and fulvic acids, which were characterized by infrared spectroscopy and total organic carbon concentration. The swine wastewater addition promoted greater sorption and desorption of alachlor compared to Control. The dissolved organic matter promoted less sorption of alachlor in soil when compared to total organic matter, resulting in an increased leaching of alachlor. The dissolved organic matter did not show desorption residues, only extractable ones. The highest amount of total organic carbon was in organic matter of low molecular weight, spectroscope characterized, by the presence of carboxylate anions, which are important in sorption process. The total organic matter has contributed to the emergence of new sorption sites in soil column and the solids present in its composition blocked the movement of pesticide, resulting in lower leaching of alachlor. The dissolved organic matter interacted with alachlor and / or competed with the sorption sites of soil, promoting greater losses by leaching of this herbicide. / A aplicação de água residuária de suinocultura ao solo como reúso de água na agricultura resulta na adição de matéria orgânica total e dissolvida, que interferem na dinâmica dos pesticidas no solo. Objetivou-se avaliar o efeito da aplicação de matéria orgânica total e dissolvida proveniente de dois sistemas de tratamento de água residuária de suinocultura, biodigestor e esterqueira, na adsorção, dessorção, lixiviação e formação de resíduos ligados de alaclor no solo. O método do equilíbrio foi utilizado para o teste de adsorção e dessorção e os resultados foram apresentados em isotermas de Freundlich. A avaliação do deslocamento miscível do alaclor no solo tratado com matéria orgânica total e dissolvida foi realizada por ensaios em colunas de solo deformado, monitorando-se a concentração de alaclor no lixiviado, teor de carbono orgânico total e pH. Realizou-se a extração e quantificação dos resíduos dessorvíveis, extraíves e ligados do solo. Na sequência, fez-se o fracionamento químico das substâncias húmicas em extratos contendo matéria orgânica de baixo peso molecular, ácidos húmicos e ácidos fúlvicos, que foram caracterizados por espectroscopia infravermelha e pela concentração de carbono orgânico total. A adição de água residuária de suinocultura promoveu maior adsorção e dessorção do alaclor comparado ao Controle. A matéria orgânica dissolvida promoveu menor adsorção de alaclor ao solo comparada à total, resultando em maior lixiviação. A matéria orgânica dissolvida não apresentou resíduos dessorvíveis, apenas extraíveis. A maior quantidade de carbono orgânico total esteve presente na matéria orgânica de baixo peso molecular, caracterizada espectroscopicamente, pela presença de ânions carboxilatos, importantes no processo de adsorção. A matéria orgânica total contribuiu com o surgimento de novos sítios de sorção na coluna de solo e os sólidos presentes em sua composição bloquearam a passagem do pesticida, resultando em menores perdas de alaclor por lixiviação. A matéria orgânica dissolvida interagiu com o alaclor e/ou competiu com os sítios sortivos do solo, promovendo maiores perdas deste herbicida por lixiviação.

Estações de tratamento de água que tratam águas com cor elevada, causada pela presença de substâncias húmicas, e baixa turbidez têm apresentado problemas operacionais, principalmente na coagulação. As substâncias húmicas aquáticas (SHA) apresentam moléculas de massa molecular variada, grande parte entre 500 Da e 10 kDa. Por esse motivo, as condições de coagulação (tipo e dosagem de coagulante e pH de coagulação) podem ser totalmente distintas no tratamento de águas com a mesma coloração, devido à presença de SHA com propriedades estruturais diferentes, conforme já observado em pesquisas recentes. Neste contexto, o presente trabalho estudou a influência do tamanho molecular aparente das SHA na coagulação por hidroxicloreto de alumínio e fez a comparação dos custos entre este coagulante e dois estudados anteriormente - sulfato de alumínio e cloreto férrico - para mesma eficiência de remoção de cor. Para isso, realizaram-se ensaios de coagulação seguida de filtração em jarteste com quatro águas de estudo preparadas com frações de diferentes tamanhos moleculares aparentes de SHA, com cor verdadeira de 100 uH e turbidez de 5,0 uT. A partir dos resultados encontrados, pode-se afirmar que há influência do tamanho molecular aparente de diferentes frações de substâncias húmicas aquáticas na coagulação por hidroxicloreto de alumínio. Observou-se a tendência de maior consumo de coagulante para a coagulação de frações de SHA de menores tamanhos moleculares aparentes, em uma faixa determinada de pH. Em relação aos custos, o cloreto férrico foi o coagulante que apresentou menor valor para tratamento (por filtração direta) de águas com elevada cor aparente devida a presença de SHA. / The water treatment plants that treat waters with high brown color caused by the presence of humic substances, and low turbidity have been presenting operational problems, mostly in the coagulation. The aquatic humic substances (AHS) present molecules of different molecular mass, most part between 500 Da and 10 kDa. Therefore, the coagulation terms (coagulant type and dosage and coagulation pH) can be totally distinct in waters treatment with the same coloration, due to the presence of AHS with different structural properties, as already observed in recent researches. In this context, the present work presented the influence of AHS\'s apparent molecular size in the coagulation for aluminum hydroxychloride and did the costs comparison between this coagulant and two studied previously - aluminum sulfate and ferric chloride - for same efficiency of the color removal. For that, it accomplished coagulation rehearsals followed by filtration in jar-test with four waters of study prepared with fractions of different AHS\'s apparent molecular sizes, with true color of 100 uH and turbidity of 5.0 uT. From the found results, it can affirm that there is influence of the apparent molecular size of different fractions from aquatic humic substances in the coagulation for aluminum hydroxychloride. The larger coagulant consumption tendency was observed for the AHS\'s fractions coagulation of smaller apparent molecular sizes, in a range determined by pH. Regarding the costs, the ferric chloride was the coagulant that presented smaller value for treatment (for direct filtration) of waters with high brown apparent color due the presence of AHS.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Soil hydrophobicity can be conceptually defined as soil repellency to water and is associated with the covering of soil particles by hydrophobic organic substances which interact with mineral particles and pores in a complex way, making soil wetting difficult. The objectives of this study were to: (i) determine the biochemical composition of vegetation, physical and chemical properties of soil organic matter fractions and their relationships to the occurrence and degree of soil hydrophobicity; (ii) analyze the effects of hydrophobic compounds at different intensities on sorptivity and water retention curve; (iii) measure and monitor the effects of variation of soil temperature and water content on the variability of the degree of soil hydrophobicity during a drying cycle. Soil samples were collected from different soil classes in the Rio Grande do Sul and Santa Catarina States, southern Brazil. From the 0-5, 5-10 and 10-15 cm soil layers, undisturbed samples (in blocks) were collected for the determination of sorptivity while preserved samples were collected using core samplers (volume of 47 cm³) for the evaluation of water retention curve, soil bulk density, total porosity, macroporosity and microporosity. From these layers, deformed samples were also collected for soil chemical and physical characterization. However, part of the samples used for the determination of water retention curves were previously subjected to sequential chemical extraction with acetone and a solution of isopropanol:ammonia to remove hydrophobic compounds. Soil carbon analysis consisted of determination of total organic carbon, physical (> 53μm and <53μm), and chemical (fulvic and humic acids and humin) fractions. Water and ethanol sorptivity was determined using tension micro-infiltrometer. Hydrophobicity was evaluated by comparing water and ethanol sorptivity values and soil-water contact angle was calculated from the hydrophobicity index. The effect of temperature was measured using PVC cylinder (785 cm³) constructed with disturbed samples from different soils, wetted and dried under different temperatures (20, 45 and 70 °C) and the hydrophobicity was determined using the water droplet penetration time method. Hydrophobicity had an intimate relationship with soil organic carbon content, mainly organic compounds accumulated in physical fractions <53 μm and chemical fraction humin, indicating that hydrophobic compounds are highly recalcitrant and are strongly associated with silt and clay fractions, forming stable organo-mineral complexes, and at the same time, covering all or part of surfaces of mineral particles or aggregates. The existence of these hydrophobic compounds caused changes in sorptivity and soil-water contact angle, directly affecting capillary and soil water retention curve, and reduced the volume of water retained at lower potentials. The heating of the soil at temperatures at or below 45 °C did not alter the intensity of hydrophobicity but there were changes when soil temperature exceeded 70 °C or when the soil moisture was drastically reduced. / A hidrofobicidade do solo pode ser conceitualmente definida como a repelência do solo à água e está associada ao recobrimento das partículas do solo por substâncias orgânicas hidrofóbicas, que interagem de forma complexa com os poros e partículas minerais, dificultando o molhamento do solo. Os objetivos deste trabalho foram: (i) determinar a composição bioquímica da vegetação, das frações físicas e químicas da matéria orgânica e suas relações com a ocorrência e grau de hidrofobicidade; (ii) analisar os efeitos dos compostos hidrofóbicos em diferentes intensidades na sortividade e na curva de retenção de água; (iii) avaliar e monitorar os efeitos da variação da temperatura e do conteúdo de água na variação do grau de hidrofobicidade do solo ao longo de um ciclo de secagem. Foram coletadas amostras de solo de diferentes classes de solos existentes no Estado do Rio Grande do Sul e Santa Catarina. Nas camadas de 0 5, 5 10 e 10 15 cm foram coletadas amostras indeformadas (blocos), para a avaliação da sortividade e amostras com estrutura preservada, com cilindros metálicos (47 cm³), para a determinação da curva de retenção de água, densidade do solo, porosidade total, macroporosidade e microporosidade. Nessas camadas também foram coletadas amostras deformadas para a caracterização química e física dos solos. No entanto, parte das amostras utilizadas na determinação da curva de retenção de água foram previamente submetidas a uma extração química sequencial com acetona e uma solução de isopropanol:amônia para remoção dos compostos hidrofóbicos. A análise do carbono constou da determinação do carbono orgânico total e da determinação das frações físicas (>53μm e <53μm) e químicas (Ácidos Fúlvicos, Ácidos Húmicos e Humina). A sortividade da água e do etanol foram determinadas com um micro-infiltrômetro de tensão. A hidrofobicidade foi avaliada comparando valores de sortividade da água e do etanol. O ângulo de contato água-solo foi calculado a partir do índice de hidrofobicidade. O efeito da temperatura foi mensurado em cilindros de PVC (785 cm³) construídos com amostras desagregadas dos diferentes solos. As amostras foram umedecidas e secas sob diferentes temperaturas (20, 45 e 70°C), sendo a hidrofobicidade determinada simultaneamente pelo método do tempo de penetração da gota de água. A hidrofobicidade apresentou uma íntima relação com o teor de carbono orgânico do solo, principalmente com os compostos orgânicos acumulados na fração física <53 μm e na fração química da Humina, indicando que os compostos hidrofóbicos provavelmente apresentam elevada recalcitrância e estão fortemente associados às frações silte e argila, formando complexos organo-minerais estáveis, ao mesmo tempo em que recobrem total ou parcialmente a superfície de agregados ou partículas minerais. A existência desses compostos hidrófobos causa alterações na sortividade e no ângulo de contato água-solo, afetando diretamente a capilaridade e a curva de retenção do solo, reduzindo o volume de água retido nos menores potenciais. O aquecimento do solo à temperaturas inferiores a 45 °C não causa modificações na intensidade da hidrofobicidade, que é alterada somente quando a temperatura do solo excede a 70 °C ou quando a umidade do solo é acintosamente reduzida.

Submitted by DENISE DE LIMA DIAS DELARICA null (denise.delarica@gmail.com) on 2016-11-10T12:01:22Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO Denise L D Delarica .pdf: 1952635 bytes, checksum: fc6aa11f8dbaba0de5870987c2e0331e (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-11-10T18:34:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 delarica_dld_me_jabo.pdf: 1952635 bytes, checksum: fc6aa11f8dbaba0de5870987c2e0331e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-10T18:34:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 delarica_dld_me_jabo.pdf: 1952635 bytes, checksum: fc6aa11f8dbaba0de5870987c2e0331e (MD5) Previous issue date: 2016-07-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O uso do lodo de esgoto (LE) em áreas agrícolas apresenta-se como uma das práticas mais sustentáveis para manejo e disposição final do resíduo, pois contempla o potencial deste em atuar como condicionador do solo e promover ação fertilizante. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da aplicação de doses crescentes de LE por dezoito anos consecutivos no teor de carbono das substâncias húmicas e de carboidratos, na concentração de nitrogênio (N) e fósforo (P) de um Latossolo Vermelho distrófico (LVd), até a profundidade 0,60 m. Em plantas de milho cultivadas no LVd objetivou-se avaliar à disponibilidade de N e P a produção de matéria seca e a produtividade. O experimento foi instalado em condições de campo em Jaboticabal, SP com delineamento experimental em blocos casualizados com 4 tratamentos e 5 repetições. Os tratamentos para o décimo oitavo ano de experimentação foram: T0= controle (fertilização mineral, sem aplicação de LE), T5 = 5 Mg ha-1 LE, T10= 10 Mg ha-1 LE e T20= 20 Mg ha-1 LE, todos base seca. Os teores de carboidratos totais e solúveis no LVd variaram tanto em função das doses de LE adicionadas ao solo, quanto em virtude do aumento da profundidade de amostragem. Na camada superficial todas as doses de LE proporcionaram incremento do teor de carboidratos totais no solo, porém, em função do aumento da profundidade notou-se queda nesses teores. Em função da aplicação do LE, os tratamentos que o receberam apresentaram maiores concentrações de C nas frações ácido húmico e fúlvico. A concentração de N-total apresentou decréscimo por efeito do aumento da profundidade do solo, e acréscimo em função do incremento das doses de LE. Os teores de amônio e nitrato elevaram-se com o aumento da profundidade e em função das maiores doses do resíduo, caracterizando um alerta quanto a possível contaminação de águas subterrâneas. Quanto maior a dose de LE, maior o teor disponível de P no solo, em função da profundidade e do tipo de fonte de P a disponibilidade do mesmo foi reduzida, estando na camada 0,40-0,60 m e no tratamento que recebeu fertilização mineral o menor teor do nutriente. O teor de N e P absorvido por plantas encontraram-se dentro da faixa adequada para a cultura do milho. Doses de LE de até 20 Mg ha-1 aplicadas por dezoito anos consecutivos no solo garantiram produtividade de grãos e produção de matéria seca adequadas, já que proporcionaram valores semelhantes ao encontrado no tratamento que recebeu fertilização mineral. / The use of sewage sludge (SS) in agricultural areas is presented as one of the most sustainable practices for management and final disposal of the waste as it contemplates the potential for this to act as soil conditioner, fertilizer promoting action. The objective of this study was to evaluate the effect of application of increasing doses of LE for eighteen consecutive years on the carbon content of humic and carbohydrate substances, the concentration of nitrogen (N) and phosphorus (P) of an Oxisol (LVd) to a depth 0.60 m. In corn plants grown in LVd aimed to evaluate the availability of N and P to dry matter production and productivity. The experiment was conducted under field conditions in Jaboticabal, SP with a randomized block design with 4 treatments and 5 repetitions. Treatments for the eighteenth year of experimentation were: T0 = control (mineral fertilization, without applying SS), T5 = 5 Mg ha-1 SS, T10 = 10 Mg ha-1 SS and T20 = 20 Mg ha-1 SS all on a dry basis. Levels of total and soluble carbohydrates in LVd varied both in terms of doses SS added to the soil, as a result of increased sampling depth. The surface layer all SS doses provided increased the total carbohydrate content in the soil, however, due to the increasing depth was noted decrease in these levels. Depending on the application of the SS, the treatments that received showed higher concentrations of C in fractions humic and fulvic acid. The total N concentration showed a decrease effect of increasing soil depth, and increase due to the increase of SS doses. Ammonium and nitrate levels were elevated with increasing depth, and due to higher doses than residue featuring an alert for possible contamination of groundwater. The higher dose of SS, the greater the available P in soil, depending on the depth and type P source its availability was reduced, 0.40-0.60 m layer being in me received fertilization treatment the lowest level of mineral nutrient. The N content and P uptake by plants were within the range for the corn crop. SS doses up to 20 Mg-1 eighteen consecutive years in soil productivity ensured adequate grain and dry matter production, as provided similar values to those found in treatments with mineral fertilizers.

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Nesse contexto, as substâncias húmicas (SH) têm um importante papel por serem capazes de complexar esse metaloide e alterar sua mobilidade e biodisponibilidade. O Fe também tem grande importância por poder formar complexos ternários SH-Fe-As. Apesar da química do As já ter sido bem estudada, o seu comportamento em ambientes ricos em SH e Fe ainda não é totalmente compreendido. Os objetivos desse trabalho foram investigar a distribuição do As, Al e Fe em águas superficiais de uma região mineira no sudeste do Brasil (Quadrilátero Ferrífero, QF) e entender como características de SH extraídas de diferentes regiões (Brasil e Alemanha) afetam a complexação do As(V) na presença de Fe(III). Amostras de águas foram coletadas em 12 pontos do QF, filtradas (0,45 µm) e ultrafiltradas (1 kDa) para separar as frações particulada (>0,45 µm), coloidal (<0,45 µm e >1 kDa) e livre (<1 kDa) de As, Al e Fe. A técnica de difusão em filmes finos por gradientes de concentração (DGT) foi usada em 5 dos 12 pontos para estudar a fração lábil dos elementos estudados. Carbono orgânico total (COT) e dissolvido (COD) também foram medidos. SH foram extraídas de quatro pontos (um no Brasil nas estações seca e chuvosa e três na Alemanha) para testar a influência de diferentes tipos de SH e Fe(III) na complexação do As(V). As SH foram caracterizadas e foram feitos testes de complexação utilizando sistema de ultrafiltração com membrana de 1 kDa. Todos os dados foram analisados pela rede neural de Kohonen. Os resultados mostraram que a maior parte do Al e Fe total no QF estava presente na fração particulada e o As na fração livre. A maior parte do Al e Fe dissolvido estava na fração coloidal e inerte, diferente do As que era mais lábil e potencialmente biodisponível. A maioria das amostras apresentou comportamento similar nas estações seca e chuvosa no QF. Diferenças entre os resultados de ultrafiltração e DGT foram atribuídos a distinções metodológicas e processos químicos. Os resultados de caracterização dos extratos mostraram que a maior parte do As e Fe estavam predominantemente nas frações de maior tamanho molecular. Todos os extratos de SH complexaram quantidades similares de As(V) nos testes de complexação, exceto o extrato do rio Selke, onde foi encontrado menos As(V) livre (mais complexado). Essa diferença foi atribuída ao S e à grupos N-C aromático na estrutura de SH. Isso reforça que a qualidade das SH é um importante fator capaz de influenciar o comportamento do As em ambientes ricos em matéria orgânica e Fe, que também pareceram ser fatores limitantes nas interações com o As. A rede neural de Kohonen foi uma ferramenta importante nas investigações de distribuição do As e complexação do As(V) por Fe(III) e SH. / As is distributed in different chemical forms in aquatic systems. These different forms control its behaviour and fate in the environment. The humic substances (HS) have an important role in the As cycle since they can complex this metalloid and change its mobility and bioavailability. Fe is also important because it can form ternary complexes HS-Fe-As. Although the As chemistry is well studied, the behaviour of As in HS and Fe-rich environments is not totally known. This thesis aimed to investigate the distribution of As, Al and Fe in surface waters from a mining region in the southeast of Brazil (Quadrilátero Ferrífero, QF) and understand how characteristics of HS extracted from different regions (Brazil and Germany) affect the complexation of As(V) in the presence of Fe(III). Water samples were taken in 12 points in QF, filtered (0.45 µm) and ultrafiltered (1 kDa) to separate the fractions particulate (>0.45 µm), colloidal (<0.45 µm and >1 kDa) and free (<1 kDa) of As, Al and Fe. The technique of diffusive gradients in thin films (DGT) was used in 5 of the 12 points to study the labile fraction of the elements studied. Total organic carbon (TOC) and dissolved organic carbon (DOC) were also measured. HS were extracted from four points (one in Brazil in dry and rainy seasons and three in Germany) to analyse the influence of HS from different origins and Fe(III) on the complexation of As(V). The HS were characterised and complexation experiments were performed using an ultrafiltration system with 1 kDa membrane. All data were analysed using the Kohonen neural network. The results showed that most of total Al and Fe in QF was in the particulate fraction and As was in the free fraction. Most of the dissolved Al and Fe was in the colloidal and inert fraction, while As was more labile and potentially more bioavailable. Most samples had similar behaviour in the dry and rainy seasons in the QF. Differences between results of ultrafiltration and DGT were attributed to methodological distinctions and chemical processes. The results of characterisation of extracts showed that most of As and Fe was in the fractions of higher molecular size. All HS extracts complexed similar amounts of As(V), except Selke, where a lower amount of free As(V) was detected (more complexed). This difference was attributed to S and N-aromatic C groups in HS structure. It supports that the quality of HS is an important factor able to influence the behaviour of As in environments rich in organic matter and Fe. The Kohonen neural network was an important tool in the investigation of the distribution of As and As(V) complexation by Fe(III) and HS. / FAPESP: 2012/17727-8

A presença de substâncias húmicas em águas destinadas ao abastecimento tem ocasionado diversos problemas, entre eles a formação de subprodutos halogenados, principalmente quando se emprega a pré-oxidação com cloro. Com o reagente de Fenton não há a possibilidade de formação desses indesejáveis compostos halogenados, pois o forte poder oxidativo do reagente de Fenton é devido ao radical hidroxila (OH). Aliado a isto, com o mesmo produto químico se pode ter a pré-oxidação e coagulação de compostos orgânicos, pois o reagente de Fenton consiste na aplicação de íons de Fe+2 e peróxido de hidrogênio em meio ácido, sendo o Fe+2 oxidado a Fe+3. Como esses íons formam espécies hidrolisadas que atuam como coagulantes, o reagente de Fenton pode ter a dupla função de oxidação e coagulação nos processos de tratamento. Por isso, neste trabalho foi proposta uma metodologia para emprego do reagente de Fenton como agente coagulante no tratamento de águas contendo cor elevada causada pela introdução de substâncias húmicas extraídas de turfa. Além disto, foi estudado o efeito da massa molecular das substâncias húmicas na eficiência da coagulação, floculação e flotação de águas; para isto foram preparadas 4 águas distintas apresentado a mesma cor verdadeira, mas com substâncias húmicas de diferentes massas moleculares, obtidas por fracionamento por ultrafiltração. Por meio da otimização da dosagem de coagulante e respectivo pH de coagulação e posterior construção dos diagramas de coagulação para cada água de estudo, verificou-se que a água preparada com as substâncias húmicas de menor massa molecular apresentou maior grau de dificuldade para tratamento, requerendo dosagens de coagulante (reagente de Fenton) bem mais elevadas em relação às águas preparadas com substâncias húmicas de maior massa molecular. Adicionalmente, foram realizados ensaios de filtração em areia após a flotação, procurando-se simular tratamento em ciclo completo, tendo sido constatado que com o reagente de Fenton empregado como agente coagulante, a água filtrada atendeu ao padrão de potabilidade vigente no Brasil em relação aos parâmetros medidos (cor aparente < ou = 3 uH, turbidez < 0,5 uT e ferro total residual < 0,005 mg/L). Os valores de absorvância e carbono orgânico total da água filtrada também foram muito pequenos, indicando que a formação dos subprodutos da desinfecção com cloro seriam insignificantes. / Humic substances\' presence in water destined for supply has brought many problems, such as halogenated byproducts formation, mainly when chlorine is used as preoxidant. With Fenton\'s reagent there is no formation possibility of these undesirable halogenated compounds, since the strong oxidative power of Fenton\'s reagent is due to hydroxyl radical (OH). In addition, with the same chemical product, it is possible to have the preoxidation and coagulation of organic compounds, because Fenton\'s reagent consists of Fe+2 ions and hydrogen peroxide application under acid conditions, with Fe+2 oxidized to Fe+3. Since these ions form hydrolyzed species that act as coagulants, Fenton\'s reagent can have the double function of oxidation and coagulation on treatment processes. Because of this, the current work proposed a methodology to use Fenton\'s reagent as coagulant agent in the treatment of waters having high true color caused by the introduction of humic substances extracted by peat. Besides this, humic substances molecular weight effect on coagulation, flocculation and flotation of waters was studied; for this, 4 distinct waters having the same true color were prepared, but with different humic substances molecular weights, obtained by ultrafiltration fractioning. Through optimization of coagulant dosage and respective coagulation pH and posterior construction of coagulation diagrams for each studied water, it was verified that the water prepared withthe smallest molecular weight humic substances was more difficult to treat, requiring higher coagulant (Fenton\'s reagent) dosages compared with the waters prepared with larger molecular weight humic substances. Furthermore, experiments of filtration after flotation were carried out, trying to simulate a complete cycle treatment, which verified that with Fenton\'s reagent, employed as coagulant agent, the filtered water reached the brazilian potable standards concerning the measured parameters (apparent color < ou = 3 HU, turbidity < 0.5 TU and residual total iron < 0.005 mg/L). The absorbance and total organic carbon values of filtered water were also very low, indicating that the disinfection byproducts formation with chlorine would be insignificant.

Estações de tratamento de água que tratam águas com cor elevada, causada pela presença de substâncias húmicas, e baixa turbidez têm apresentado problemas operacionais, principalmente na coagulação. As substâncias húmicas aquáticas (SHA) apresentam moléculas de massa molecular variada, grande parte entre 500 Da e 10 kDa. Por esse motivo, as condições de coagulação (tipo e dosagem de coagulante e pH de coagulação) podem ser totalmente distintas no tratamento de águas com a mesma coloração, devido à presença de SHA com propriedades estruturais diferentes, conforme já observado em pesquisas recentes. Neste contexto, o presente trabalho estudou a influência do tamanho molecular aparente das SHA na coagulação por hidroxicloreto de alumínio e fez a comparação dos custos entre este coagulante e dois estudados anteriormente - sulfato de alumínio e cloreto férrico - para mesma eficiência de remoção de cor. Para isso, realizaram-se ensaios de coagulação seguida de filtração em jarteste com quatro águas de estudo preparadas com frações de diferentes tamanhos moleculares aparentes de SHA, com cor verdadeira de 100 uH e turbidez de 5,0 uT. A partir dos resultados encontrados, pode-se afirmar que há influência do tamanho molecular aparente de diferentes frações de substâncias húmicas aquáticas na coagulação por hidroxicloreto de alumínio. Observou-se a tendência de maior consumo de coagulante para a coagulação de frações de SHA de menores tamanhos moleculares aparentes, em uma faixa determinada de pH. Em relação aos custos, o cloreto férrico foi o coagulante que apresentou menor valor para tratamento (por filtração direta) de águas com elevada cor aparente devida a presença de SHA. / The water treatment plants that treat waters with high brown color caused by the presence of humic substances, and low turbidity have been presenting operational problems, mostly in the coagulation. The aquatic humic substances (AHS) present molecules of different molecular mass, most part between 500 Da and 10 kDa. Therefore, the coagulation terms (coagulant type and dosage and coagulation pH) can be totally distinct in waters treatment with the same coloration, due to the presence of AHS with different structural properties, as already observed in recent researches. In this context, the present work presented the influence of AHS\'s apparent molecular size in the coagulation for aluminum hydroxychloride and did the costs comparison between this coagulant and two studied previously - aluminum sulfate and ferric chloride - for same efficiency of the color removal. For that, it accomplished coagulation rehearsals followed by filtration in jar-test with four waters of study prepared with fractions of different AHS\'s apparent molecular sizes, with true color of 100 uH and turbidity of 5.0 uT. From the found results, it can affirm that there is influence of the apparent molecular size of different fractions from aquatic humic substances in the coagulation for aluminum hydroxychloride. The larger coagulant consumption tendency was observed for the AHS\'s fractions coagulation of smaller apparent molecular sizes, in a range determined by pH. Regarding the costs, the ferric chloride was the coagulant that presented smaller value for treatment (for direct filtration) of waters with high brown apparent color due the presence of AHS.