Caracterização microbiológica, química e presença de poluentes orgânicos em amostras de lodo de esgoto de São Paulo

Objetivou-se com este trabalho avaliar o potencial agrícola do lodo de esgoto produzido no estado de São Paulo, bem como, verificar a possibilidade de interação entre a composição química e a abundância relativa de bactérias no lodo. Foram realizadas coletas de amostra de lodo de esgoto em 19 estações de tratamento de esgoto, em três épocas distintas. Nas amostras provenientes das três épocas foram determinados as concentrações dos 16 hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) listados como prioritários no monitoramento ambiental pela USEPA (acenafteno, acenaftileno, antraceno, benzo(a)antraceno, benzo(a)pireno, benzo(b)fluoranteno, benzo(ghi)perileno, benzo(k)fluoranteno, criseno, dibenzo(a,h)antraceno, fenantreno, fluoranteno, fluoreno, indeno(1,2,3-cd)pireno, naftaleno e pireno). Nas amostras da segunda época de coleta, além da presença de HPAs, determinou-se as concentrações de poluentes orgânicos emergentes (hormônios, produtos farmacêuticos e produtos de uso industrial), realizou-se a caracterização completa segundo a Resolução CONAMA 375/2006 (umidade, pH, N-Kjeldahl e inorgânico, carbono orgânico, cálcio, potássio, fósforo, magnésio, enxofre, boro, cobre, ferro, níquel, manganês, molibdênio, selênio, zinco, alumínio, arsênio, bário, cádmio, cromo, chumbo, mercúrio e sódio) e a caracterização da comunidade bacteriana através de metodologia independente de cultivo (sequenciamento illumina). Os macronutrientes em maiores concentrações no lodo de esgoto são: N > Ca > S > P > Mg > K. Os elementos inorgânicos Ni e Zn apresentaram concentração superior à máxima permitida para utilização agrícola pela resolução Conama 375/2006 em 1 e 3 amostras, respectivamente. A substância inorgânica que mais limita o enquadramento do lodo de esgoto como adubo orgânico (Instrução Normativa 27/2006) é o Hg. Os compostos benzilparabeno, bisfenol AF (BPAF), ácido perfluorooctanoico (PFOA) e tetrabromobisfenol A (TBBPA) não foram detectados. Por outro lado, cimetidina, metilparabeno, bisfenol A (BPA) e triclocarban foram detectados nas 19 amostras avaliadas. O composto presente em maior concentração é o triclocarban. As concentrações de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos são baixas, de acordo com a norma Europeia. Os filos Proteobacteria e Bacteroidetes estão presentes em maior abundância relativa. Existe uma comunidade bacteriana núcleo nas estações de tratamento de esgoto do estado de São Paulo, composta por 81 gêneros, presentes nas 19 ETEs avaliadas, dos quais, os que estão em maior abundância relativa são Treponema, Clostridium, Propionibacterium, Syntrophus e Desulfobulbus. A elevação do pH a valores próximos de 12 reduz a diversidade microbiana. Considerando a abundância relativa e a composição química do lodo de esgoto, as estações podem ser agrupadas em três grupos distintos, sendo que um deles é influenciado principalmente pelos teores de Ca, Zn e Cu, o outro pelos teores de Fe e S e o terceiro grupo que foi influenciado pelos demais fatores avaliados.

Degradação de poluentes orgânicos utilizando filmes de TiO2 modificados com íons prata

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Ocorrência de poluentes orgânicos persistentes em ovos de Caiman yacare (jacaré-do-Pantanal)

Pós-graduação em Química - IQ

Poluentes orgânicos persistentes em ar interior: desenvolvimento de método de extração em adsorvente para amostragem ativa

Persistent Organic Pollutants (POPs) are chemical substances extraordinarily toxic and persistent in the environment. Due to these properties, POPs are targets of the Stockholm Convention which aims to provide means to eliminate production and use by encouraging the reduction and, where possible, eliminating the release of these contaminants to the environment. One of the articles of this _Convention aims to assess the basal levels of such substances in the environment to monitor both the reduction of release to the environment, and to assess human exposure, using analyzes of milk and air for example. Although efforts to control POPs production and release to the environment have been made, data about their levels in Brazil are still scarce, mainly in the atmosphere or indoor environment. Considering the permanence of people inside its house, this study presents a method for POP extraction from XAD-2 sorbent employed in indoor air sampling, with identification and quantification by GC-ECD. GC-ECD linear range of the studied analytes, congeners of polychlorinated biphenyls (PCB) (28, 52, 101, 118, 138, 153 and 180), DDTs and their metabolites (DDDs, DDEs) and endosullan (isomers c - and 13 - and metabolite endosulfan sulfate) ranged between 0.5 and 16.0 ng mL-I with r2 > 0.967. The method developing consist of selecting the extraction solvent system by agitation (90 rpm, 1 hour) with n-hexan,e (2 mL) or n-hexane:acetone (1:1, v/v) (2 mL), concentration the extract with a gentle N2 stream, and evaluation of breakthrough with passage or air through the fortified XAD-2 cartridge before extraction, employing a low volume air suction pump (Pump Model 224 universal-PCXR8; 5-5000 mL min-1, SKC Inc., Eighty Four, PA, USA), Calibrator Dry-Cal DC-Lite (BIOS, Butler, NJ, USA)). Two fortification levels were employed, 15 and 30 ng. After selecting n-hexane as extraction solvent, with accuracy and precision ranging...

Redução do Impacto Ambiental de Poluentes Orgânicos Persistentes

Nos dias de hoje a contaminação dos solos e águas subterrâneas com pesticidas através da agricultura tornou-se um problema. Problema este, considerado ainda maior nas áreas onde o abastecimento de água potável é quase totalmente à base de água subterrânea, causando deste modo risco para a saúde humana devido à exposição directa de possíveis resíduos de pesticidas na água potável. É certo que a persistência dos pesticidas no solo é importante para obter um bom controlo sob as ervas daninhas durante a sua época de crescimento, contudo o uso desses pesticidas contamina não só o solo como as águas superficiais. As questões acerca do uso de pesticidas na actualidade continuarão a persistir, uma vez que existem muitos factores e características inerentes a este processo que necessitam de ser abordadas e mais importante que isso estudadas, como por exemplo a sua degradação e toxicidade. Neste trabalho efectuou-se o encapsulamento de pesticidas em moléculas de β – ciclodextrina (β-CD). O que se pretende com este encapsulamento, é aumentar a hidrofilicidade do pesticida de forma a garantir que este persista o tempo suficiente permitindo um bom controlo das ervas daninhas, tendo sempre em conta as preocupações inerentes ao uso dos pesticidas, como por exemplo a dificuldade de biodegradação. O estudo centrou-se em torno de dois dos pesticidas mais utilizados em Portugal: MCPA e Bentazona. Estes herbicidas foram encapsulados individualmente na β-CD formando assim complexos, mais solúveis e eventualmente mais estáveis quimicamente garantindo uma redução dos efeitos dos pesticidas no meio ambiente. Este estudo foi dividido essencialmente em duas partes: a síntese e caracterização dos complexos pesticida-β-CD e posteriormente a avaliação da estabilidade química em solução aquosa e da solubilidade dos complexos formados. A utilização de diversas técnicas analíticas nomeadamente DSC, FTIR, Espectrofotometria de UV, HPLC e Electroquímica permitiram concluir que o pesticida MCPA encapsula pela acção da β-CD aquando do complexo formado em solução etanólica e numa proporção estequiométrica MCPA:β-CD de 1:2 respectivamente. Obteve-se para as várias soluções estudadas, todas elas com concentrações diferentes de β-CD, uma constante de estabilidade de 102,4. No caso da Bentazona, os resultados preliminares obtidos indiciam claramente a formação de um complexo com a β-CD para o complexo formado em solução etanólica.

Análise do risco de lixiviação de poluentes orgânicos de lodos de esgotos em cultivos de milho.

Por hipótese, o uso de lodos de esgotos como fertilizantes agrícolas pode contaminar solos e águas subterrâneas com poluentes orgânicos. O objetivo desse trabalho foi analisar o risco de lixiviação de trinta e oito poluentes orgânicos de lodos de esgotos. Para tanto, foi assumido um cultivo de milho em um solo Latossolo vermelho distrófico, característico de solos de regiões produtoras de milho, no qual foi aplicada uma dose de lodo de esgotos como fertilizante agrícola. A lixiviação dos poluentes foi simulada utilizando-se o modelo CMLS94 e os dados climáticos de mil anos independentes e igualmente prováveis gerados pelo simulador de clima WGEN, a partir de uma seqüência de quatorze anos consecutivos observados e registrados pela Estação Experimental do Instituto Agronômico de Campinas - IAC. A análise de risco indicou que os poluentes benzidina > n-nitrosodi-n-propilamina > fenol > 2,4-dinitrofenol > isoforano > nitrobenzeno > p-cresol > o-cresol > m-cresol > 2- clorofenol, nessa ordem, devem ser monitorados prioritariamente em águas subterrâneas de regiões de solos similares a Latossolo vermelho distrófico nos quais foram aplicados doses de lodo.

Simulação do risco de lixiviação de poluentes orgânicos de lodos.

O objetivo desse trabalho foi simular o risco de lixiviação de trinta e oito poluentes orgânicos presentes em lodos de esgotos provenientes de estações de tratamentos. Para tanto, foi assumido um cultivo hipotético de milho em um solo Latossolo vermelho distrófico, característico de solos de regiões produtoras de milho, no qual foi aplicada uma dose de lodo de esgoto como fertilizante. Lodos de esgotos são ricos em matéria orgânica e micronutrientes úteis na fertilização de solos para a produção de plantas, mas também podem conter poluentes de importância ambiental. A lixiviação dos poluentes foi simulada utilizando-se o modelo CMLS94 e os dados climáticos de mil anos independentes e igualmente prováveis gerados pelo simulador de clima WGEN, a partir de uma seqüência de quatorze anos consecutivos observados e registrados pela Estação Experimental do Instituto Agronômico de Campinas. A análise de risco de lixiviação indicou que os poluentes benzidina > n-nitrosodi-n-propilamina > fenol > 2,4-dinitrofenol > isoforano > nitrobenzeno > p-cresol > o-cresol > m-cresol > 2-clorofenol, nessa ordem, devem ser monitorados em águas subterrâneas de regiões de solos nos quais foram aplicados doses de lodo.

Simulação do risco de lixiviação de poluentes orgânicos de lodos.

2008

Environmental occurrence and fate of psychiatric pharmaceuticals

Os fármacos são importantes contaminantes ambientais. Nas últimas duas décadas, o número de estudos sobre a ocorrência destes poluentes emergentes em matrizes ambientais aumentou significativamente. Esta ocorrência generalizada preocupa a comunidade científica devido a evidências que comprovam a sua capacidade de interferir nos ecossistemas, mesmo em concentrações muito baixas. No caso particular dos fármacos psiquiátricos é expectável que constituam um risco ecológico significativo. Para uma melhor compreensão do impacto real destes poluentes é essencial que se proceda a uma avaliação extensiva da sua persistência e destino em matrizes ambientais. Os estudos apresentados nesta tese pretendem contribuir para melhorar o conhecimento acerca da ocorrência, persistência e destino ambiental de fármacos psiquiátricos. Para este efeito, foram seleccionados, como objecto de estudo, dois grupos de fármacos: anti-epilépticos (carbamazepina) e fármacos com efeitos ansiolíticos e sedativos (as benzodiazepinas diazepam, oxazepam, lorazepam e alprazolam). A fotodegradação é o principal processo que afecta a persistência de poluentes orgânicos em ambientes aquáticos. Consequentemente, a persistência dos cinco fármacos seleccionados foi avaliada através de estudos de fotodegradação directa e indirecta, tendo em consideração a influência de parâmetros relevantes tais como pH, nível de oxigenação e matéria orgânica dissolvida. Os estudos de fotodegradação aqui descritos foram seguidos por cromatografia micelar electrocinética com a aplicação de um capilar com revestimento dinâmico. Adicionalmente, os fotoprodutos resultantes de fotodegradação directa foram identificados por espectrometria de massa. O estudo da carbamazepina no ambiente é particularmente relevante uma vez que esta foi proposta como um potencial marcador de poluição antropogénica. A sua ocorrência em água superficiais, de sub-solo e residuais foi investigada através da implementação de um ensaio imunológico (ELISA), optimizado para a aplicação a triagens ambientais e amostras com matrizes complexas. O destino deste fármaco na interface água/solo foi também investigado usando solos agrícolas submetidos a fertilizações de longo prazo; este estudo permitiu tirar conclusões acerca da contaminação de águas adjacentes por solos contaminados. O trabalho aqui descrito constitui uma abordagem multidisplinar à problemática da ocorrência de fármacos psiquiátricos no ambiente, contribuindo de forma relevante para esta área de estudo.

Bio-synthesis of nanosized semiconductors using mine wastes as material sources

This work describes the synthesis of nanosized metal sulfides and respective SiO2 and/or TiO2 composites in high yield via a straightforward process, under ambient conditions (temperature and pressure), by adding to aqueous metals a nutrient solution containing biologically generated sulfide from sulfate-reducing bacteria (SRB). The nanoparticles‘ (NPs) morphological properties were shown not to be markedly altered by the SRB growth media composition neither by the presence of bacterial cells. We further extended the work carried out, using the effluent of a bioremediation system previously established. The process results in the synthesis of added value products obtained from metal rich effluents, such as Acid Mine Drainage (AMD), when associated with the bioremediation process. Precipitation of metals using sulfide allows for the possibility of selective recovery, as different metal sulfides possess different solubilities. We have evaluated the selective precipitation of CuS, ZnS and FeS as nanosized metal sulfides. Again, we have also tested the precipitation of these metal sulfides in the presence of support structures, such as SiO2. Studies were carried out using both artificial and real solutions in a continuous bioremediation system. We found that this method allowed for a highly selective precipitation of copper and a lower selectivity in the precipitation of zinc and iron, though all metals were efficiently removed (>93% removal). This research has also demonstrated the potential of ZnS-TiO2 nanocomposites as catalysts in the photodegradation of organic pollutants using the cationic dye, Safranin-T, as a model contaminant. The influence of the catalyst amount, initial pH and dye concentration were also evaluated. Finally, the efficiency of the precipitates as catalysts in sunlight mediated photodegradation was investigated, using different volumes of dye-contaminated water (150 mL and 10 L). This work demonstrates that all tested composites have the potential to be used as photocatalysts for the degradation of Safranin-T.

Microextração adsortiva em barra (BAuE) : fundamentos avanços e aplicações na análise vestigial de compostos emergentes em matrizes reais

Tese de doutoramento, Química (Química Analítica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014

Avaliação da remoção catalítica de compostos orgânicos monoaromáticos em água utilizando materiais nanoestruturados de sílica

Statistics of environmental protection agencies show that the soil has been contaminated with problems often resulting from leaks, spills and accidents during exploration, refining, transportation and storage oil operations and its derivatives. These, gasoline noteworthy, verified by releasing, to get in touch with the groundwater, the compounds BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes), substances which are central nervous system depressants and causing leukemia. Among the processes used in remediation of soil and groundwater contaminated with organic pollutants, we highlight those that use hydrogen peroxide because they are characterized by the rapid generation of chemical species of high oxidation power, especially the hydroxyl radical ( OH), superoxide (O2 -) and peridroxil (HO2 ), among other reactive species that are capable of transforming or decomposing organic chemicals. The pH has a strong effect on the chemistry of hydrogen peroxide because the formation of different radicals directly depends on the pH of the medium. In this work, the materials MCM-41 and Co-MCM-41 were synthesized and used in the reaction of BTEX removal in aqueous media using H2O2. These materials were synthesized by the hydrothermal method and the techniques used to characterize were: XRD, TG/DTG, adsorption/desorption N2, TEM and X-Ray Fluorescence. The catalytic tests were for 5 h of reaction were carried out in reactors of 20 mL, which was accompanied by the decomposition of hydrogen peroxide by molecular absorption spectrophotometry in the UV-Vis, in addition to removal of organic compounds BTEX was performed as gas chromatography with detection photoionization and flame ionization and by static headspace sampler. The characterizations proved that the materials were successfully synthesized. The catalytic tests showed satisfactory results, and the reactions containing BTEX + Co-MCM-41 + H2O2 at pH = 12.0 had the highest percentages of removal for the compounds studied

Acumulação de compostos organoclorados (PCBs, DDTs e HCB) em tecido hepático de delfinídeos (Cetacea, Mammalia) do Estado do Rio de Janeiro

No decorrer das últimas décadas a pesquisa relacionada à contaminação de organismos marinhos por compostos organoclorados (OCs) se intensificou aliada à utilização de algumas espécies como sentinelas da qualidade ambiental quanto aos poluentes orgânicos. Dentre essas espécies, podem-se destacar os cetáceos, animais que entre outras características possuem grande longevidade, alta porcentagem lipídica em seus tecidos e são predadores de topo de cadeia trófica, tendendo assim a acumular altos níveis de OCs em seus tecidos. O presente estudo teve por objetivo determinar as concentrações de OCs de origem industrial e agrícola (PCBs, HCB e DDTs) em tecido hepático de oito diferentes espécies de cetáceos delfinídeos pertencentes a três distintas áreas oceânicas do Estado do Rio de Janeiro, são elas a região costeira, a plataforma continental e a região oceânica. A determinação foi realizada em cromatógrafo a gás (GC - Agilent 6890) conectado a um espectrômetro de massa (MS - Agilent 5973). Os valores de DDTs (1263617272 ng.g -1 lip.) e PCBs (7648877288 ng.g -1 lip.) aqui encontrados estão entre os mais altos já reportados para o táxon. Em todas as áreas observou-se uma predominância do ΣPCB, seguida do ΣDDT e HCB, em níveis que refletem o caráter fortemente industrial da região analisada. Entre os PCBs, a maior contribuição advém dos hexabifenis, seguida dos hepta e pentabifenis, sendo os congêneres 153, 138 e 180 os principais em todas as áreas. A razão p,pDDE/ΣDp,pDDT foi alta em todas as regiões (0,9), refletindo um input antigo do poluente na área. Foram realizadas correlações entre as concentrações de OCs e os parâmetros biológicos das espécies, como idade, sexo e comprimento total. A transferência placentária de OCs foi analisada em dois pares de fêmea-feto de Sotalia guianensis, mostrando uma maior transferência dos compostos com menor log Kow. Como esperado, foi encontrada uma diferença significativa no perfil de contaminação entre as espécies das diferentes regiões, relacionada à proximidade da fonte, características espécie-específicas e ao arranjo trófico das espécies.

Remediação de solos e lençóis freáticos em postos de gasolina via processo de fenton: estudo de caso

Alguns cientistas ambientais prevêem que a poluição dos solos será um dos maiores legados com grandes impactos para as gerações futuras, pois atualmente ainda existe desconhecimento das fontes poluidoras e da sua extensão. O Brasil, devido a sua extensão territorial, suas bacias hidrográficas, número de postos de abastecimentos e controles ambientais ainda ineficazes, está muito exposto a esse tipo de poluição. Atualmente, há no Brasil mais de 34.300 postos de combustíveis, com volume de 65.000.000 m3 de gasolina e diesel consumidos anualmente, conforme dados da Agência Nacional do Petróleo Gás Natural e Biocombustíveis , ANP, em 2008. Sendo assim, a exposição e contaminação dos solos e dos lençóis freáticos com constituintes aromáticos do diesel e gasolina torna-se um sério problema ambiental. Dentro deste grupo, encontram-se o benzeno, tolueno, xileno, conhecido como BTEX e os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, conhecido como PAH. Este trabalho tem como objetivo estudar a remediação in-situ de um posto de combustíveis na região do ABC Paulista, no Estado de São Paulo. Aplicando-se a técnica de Processo Oxidativo Avançado via reagente de Fenton (H2O2 + Fe2+ → Fe3+ + OH- + OH . ), o radical hidroxila gerado mineraliza compostos aromáticos, decompondo-os definitivamente. Amostras de água do posto em estudo apresentavam elevados teores de BTEX e PAH, 2,58 mg.L-1 e 0,298 mg.L-1 respectivamente, estando em níveis não tolerados pelo órgão ambiental paulista CETESB sendo necessária a intervenção para tratamento da área. Com os níveis de poluentes e o perfil hidrogeológico identificados, a remediação foi iniciada com injeções no solo de peróxido de hidrogênio a 8%v.v, FeSO4 a 0,40 mg.L-1 e solução à base de NPK (nitrogênio, fósforo e nitrogênio) a 100 mg.L-1 como nutrientes para os microorganismos do solo. Estes valores são provenientes de experimentos anteriores e tratamentos já realizados. Foram conduzidas campanhas de injeção trimestrais com 100 litros desta solução completa como reagente , e medições trimestrais de BTEX, PAH e outros parâmetros de controle, que foram indicando o sucesso do tratamento. Após 18 meses o local foi considerado tratado pelo órgão ambiental, onde monitoramentos semestrais estão em continuidade para garantir o resultado do tratamento e das ações corretivas. Assim, o estudo real da remediação de solos contaminados com os poluentes orgânicos via processo de Fenton, com concentração de H2O2 a 8%v/v, e FeSO4 a 0,40 mg.L-1 demonstrou-se uma técnica de sucesso. O entendimento dos resultados da remediação, mesmo sujeitos aos fenômenos naturais, como intempéries e chuvas, é uma experiência grande, pois por mais reais que simulações em laboratório possam ser, é muito difícil incluir nestes sistemas, as variações que um tratamento real está exposto

Síntese e caracterização de TiO2 puro e modificado para aplicações ambientais

Fotocatalisadores baseados em nanopartículas de dióxido de titânio modificados fornecem soluções em potencial para a mineralização de poluentes orgânicos em meio aquoso. Agentes modificadores têm sido amplamente investigados com o objetivo de promover a fotoativação pela luz visível. Foram estudadas a nível fundamental até aqui, as modificações estruturais, texturais e óticas causadas pela introdução de silício e nitrogênio na rede da titânia. Titânias puras (TiO2) e modificadas nanoestruturadas, particularmente titânias modificadas com silício (TiO2-SiO2), com razões atômicas Si/Ti de 0,1, 0,2 e 0,3 foram sintetizadas pelo método sol-gel a partir da hidrólise ácida de isopropóxido de titânio(IV) e tetraetoxisilano. As metodolo-gias sintéticas desenvolvidas tentaram aderir aos princípios da Química Verde, dispensando o uso de atmosfera inerte e temperatura e pressão elevadas, o que foi alcançado utilizando-se, principalmente, a agitação ultrassônica. Titânias modificadas com silício e dopadas com ni-trogênio (TiO2-SiO2-N) foram obtidas a partir do pré-tratamento de TiO2-SiO2 a 500 C ao ar e então submetidas ao fluxo de amônia (NH3) a 600 C por 1-3 h e, após resfriamento, foram recozidas a 400 C ao ar. Amostras distintas foram caracterizadas, na forma de pó seco e após calcinação entre 400600 C, por difração de raios X, adsorção de nitrogênio, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de refletância difusa no UV-Visível. As titânias pu-ras, obtidas principalmente variando-se a razão de hidrólise, foram cristalizadas na forma de anatásio como fase predominante até 600 C, além de traços de brookita presente até 500 C. O rutilo foi identificado a partir de 600 C como fase minoritária, embora apresentando tama-nhos de cristal significativamente maiores que os estimados para o cristal de anatásio. As titâ-nias modificadas com até 20% de silício apresentaram notável estabilidade térmica, evidenci-ada pela presença exclusiva de anatásio até 900 C. Foi também observado o aparecimento de macroporos com diâmetro médio em torno de 55 nm após calcinação a 400 C, diferentemente do que se observou nas amostras em geral. A introdução de baixo teor de silício assegurou às titânias calcinadas valores elevados de área específica, atribuído ao efeito de contenção acentuada na taxa de crescimento do cristal. As titânias modificadas com silício e as titânias puras obtidas com taxa de hidrólise 25:1 para a razão H2O : Ti apresentaram mesoporos com diâmetros médios de mesma dimensão do cristal. As titânias modificadas com silício e dopa-das com nitrogênio apresentaram absorção na região visível entre 400-480 nm, com discreta redução da energia de band gap para as transições eletrônicas consideradas. Titânias calcina-das a 300−400 C apresentaram desempenho fotocatalítico semelhante ao TiO2 P25 da De-gussa sob irradiação UV, na degradação do azo corante Reactive Yellow 145 em soluções a-quosas em pH 5 a 20 1C