Desenvolvimento de metodologia para avaliação de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e derivados em emissões de motores usando diesel/biodiesel

Os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA) são amplamente estudados na área de meio ambiente, em diversas matrizes ambientais como ar, água, solo e sedimento, devido a sua toxicidade, potencial mutagênico e carcinogênico. Por conta disto, as agências ambientais de países desenvolvidos listaram dezesseis HPA como sendo poluentes prioritários. As legislações a nível mundial não estipulam limites para estes compostos para ar ambiente, somente para emissões de fontes fixas e móveis e ambientes ocupacionais, mas existem diversos estudos, mais especificamente para os 16 prioritários HPA e muito pouco para os homólogos alquilados. Os HPA alquilados são mais abundantes, persistentes e frequentemente mais tóxicos que os não alquilados e a toxicidade aumenta com o número de substituições alquil sobre os núcleos aromáticos. As legislações ambientais em todo o mundo não realizam o controle em nenhuma matriz ambiental para os HPA alquilados. Neste trabalho foi desenvolvido um método para análise dos HPA e seus homólogos alquilados, utilizando cromatografia de fase gasosa acoplado a um detector de espectrometria de massa e com um sistema de injeção para grande volume, associado à vaporização com temperatura programada, que permitiu um nível de detecção na faixa de 0,70 até 103,6 ng mL-1, sendo possível analisar as amostras de material particulado oriundas de emissões veiculares. As amostras foram coletadas de acordo com a Norma ABNT NBR14489, em um dinamômetro de bancada para motor do ciclo diesel (Ciclo de 13 pontos). Os resultados encontrados foram na faixa de 0,5 ng mL-1 até 96,9 ng mL-1 Os resultados indicaram que motores a diesel/ biodiesel têm uma contribuição muito grande na formação destes HPA e homólogos alquilados

Catalisadores para hidroisomerização de n-hexadecano

No processo de hidrocraqueamento para a produção de lubrificantes ocorre a formação de uma corrente rica em compostos parafínicos que possuem alto ponto de fluidez, apesar dos mesmos apresentarem excelentes desempenhos em termos de estabilidade térmica e oxidativa. A transformação das n-parafinas obtidas nestas correntes em isoparafinas e compostos naftênicos, os quais possuem menores pontos de fluidez, se faz necessária a fim de enquadrar esta propriedade. Uma das rotas catalíticas mais importantes neste sentido é a hidroisodesparafinação ou HIDW (hydroisodewaxing) que consiste na conversão de n-parafinas nas respectivas isoparafinas, onde são empregados catalisadores bifuncionais zeolíticos com a ocorrência de seletividade de forma. No caso dos catalisadores industriais, se faz necessária a dispersão da fase metálica e da zeólita em uma matriz amorfa para viabilizar sua conformação e melhorar a resistência mecânica do catalisador final. Neste cenário, o objetivo deste trabalho foi preparar e analisar o desempenho de uma série de catalisadores à base de zeólita beta inseridos numa matriz de alumina, variando-se o teor de zeólita e o tipo de precursor de Pt utilizado. Os catalisadores foram avaliados na reação de hidroisomerização de um composto modelo, no caso, n-hexadecano. Os testes realizados para avaliação da atividade e seletividade foram conduzidos em um reator de fluxo contínuo em alta pressão e fase líquida em unidade de laboratório. Os catalisadores foram testados em condições operacionais que proporcionassem uma ampla faixa de conversões do n-C16. Verificou-se que as atividades dos catalisadores foram proporcionais ao teor de zeólita no catalisador, indicando que a função ácida, neste catalisador bifuncional, é a etapa limitante do processo. Quanto à natureza do precursor de Pt, o catalisador preparado com ácido cloroplatínico foi sensivelmente mais ativo que os preparados com o complexo aminplatina. No entanto, para todos os catalisadores, a distribuição de produtos em função da conversão foi similar, independente do teor de zeólita e da natureza do precursor de platina. Foi também determinado o ponto de fluidez de uma série de produtos de reação, obtendo-se valores entre 17,5 C (n-hexadecano) e - 41 C (produto com 98% de conversão). Obteve-se uma boa correlação entre o ponto de fluidez e a composição dos produtos, considerando-se a presença de isômeros mono, di e tri-substituídos e compostos de menor peso molecular que C16

A influência da acidez do suporte de catalisadores Ni-Mo sobre a atividade da reação de hidrogenação de aromáticos e abertura de ciclo naftênico

Três catalisadores contendo o mesmo teor de fase ativa (20% de óxido de molibdênio e 4% de óxido de níquel), mas constituídos por diferentes suportes (alumina, sílica-alumina e alumina zeólita) foram preparados com o objetivo de se obter catalisadores bifuncionais com acidez distinta e boa dispersão da fase metálica visando analisar o papel da acidez do suporte na conversão da tetralina. Os catalisadores e seus respectivos suportes foram caracterizados na formas óxido e sulfeto e avaliados na reação de hidrogenação da tetralina, que representa bem os monoaromáticos presentes nas correntes de petróleo. A caracterização textural mostrou que tanto a área específica quanto o volume de poros foram pouco alterados após a incorporação dos óxidos metálicos aos suportes. Os catalisadores apresentaram uma dispersão relativamente boa da fase ativa, conforme indicado pelos resultados de MET, DRX e DRS. Os resultados obtidos por TPD de n-propilamina e por espectroscopia de IV de piridina mostraram que a incorporação de óxidos de molibdênio e níquel levou a um aumento da acidez de Brönsted, o que foi atribuído à criação de novos sítios ácidos associados ao óxido de molibdênio ou a sítios de interface deste com o suporte. Obteve-se uma boa correlação entre a atividade de conversão da tetralina e o rendimento em produtos aromáticos e abertura de ciclo naftênico com a acidez de Brönsted do suporte, com a seguinte ordem de atividade para a conversão da tetralina: NiMo/alumina < NiMo/sílica-alumina < NiMo/alumina zeólita. O aumento do rendimento de produtos de hidrogenação foi relacionado à existência de um efeito eletrônico entre os sítios de Brönsted do suporte e as partículas de sulfeto suportado. No entanto, para o catalisador suportado em alumina-zeólita, onde em princípio a fase hidrogenante estaria distante dos sítios ácidos, sugeriu-se a possibilidade de uma rota alternativa de hidrogenação a partir do metil-indano formado nos centros ácidos da zeólita.

Modelagem e simulação da formação de hidrocarbonetos na combustão do gás natural

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

Impacto dos polimorfismos genéticos da enzima conversora de angiotensina sobre desfechos clínicos e ecocardiográficos em pacientes com insuficiência cardíaca não isquêmica

O papel dos polimorfismos genéticos da ECA (PGECA) na insuficiência cardíaca (IC) como preditor de desfechos clínicos e ecocardiográficos ainda não está estabelecido. É necessário identificar o perfil genotípico local para se observar se o impacto clínico desses genótipos é igual entre populações estrangeiras e a brasileira. O objetivo deste trabalho foi determinar a frequência das variantes do PGECA e sua relação com a evolução clínica de pacientes com IC de etiologia não isquêmica de uma população do Rio de Janeiro, utilizando desfechos clínicos, ecocardiográficos e do Seattle Heart Failure Model (SHFM).Para isso, realizou-se análise secundária de prontuários de 111 pacientes, acompanhados de forma prospectiva e retrospectiva, além da análise genética com identificação da variante do PGECA e sua classificação. Os pacientes foram acompanhados em média por 64,93,9 meses, tinham 59,51,3 (26-89) anos, predomínio do sexo masculino (60,4%) e da cor da pele branca (51,4 %), mas com alta prevalência de pretos (36 %). A distribuição do PGECA observada foi: 51,4 % DD, 44,1 % DI e apenas 4,5 % II. Hipertensão arterial foi a comorbidade mais frequentemente observada (70,3 %). O tratamento farmacológico estava bastante otimizado: 98,2 % em uso de betabloqueadores e 89,2 % em uso de inibidores da ECA ou losartana. Nenhuma das características clínicas ou do tratamento medicamentoso variou entre os grupos. Cerca de metade da coorte (49,5 %) apresentou fração de ejeção de VE (FEVE) ≤35 %. O diâmetro sistólico do VE (DSVE) final foi a única variável ecocardiográfica isolada significativamente diferente entre os PGECA: 59,21,8 DD x 52,31,9 DI x 59,25,2 (p=0,029). Quando analisadas de maneira evolutiva, todas as variáveis (FEVE, DSVE e DDVE) diferiram de maneira significativa entre os genótipos: p=0,024 para ∆FE, p=0,002 para ∆DSVE e p=0,021 para ∆DDVE. O genótipo DI se associou ao melhor parâmetro ecocardiográfico (aumento de FEVE e diminuição de diâmetros de VE), enquanto que o DD e II apresentaram padrão inverso. Os valores derivados do SHFM (expectativa de vida, mortalidade em um ano e mortalidade em cinco anos) não variaram de forma significativa entre os genótipos, mas notou-se um padrão com o DD associado a piores estimativas, DI a estimativas intermediárias e II a valores mais benignos. Não houve diferença significativa entre desfechos clínicos isolados (óbitos: p=0,552; internação por IC: p=0,602 e PS por IC: p=0,119) ou combinados (óbitos + internação por IC: p=0,559). Na análise multivariada, o peso alelo D foi preditor independente da variação do DSVE (p=0,023). Em relação aos preditores independentes de óbito + internação por IC, foram identificados classe funcional NYHA final (p=0,018), frequência cardíaca final (p=0,026) e uso de furosemida (p=0,041). Em suma, a frequência alélia e das variantes do PGECA foram diferentes da maioria do estudos internacionais. O alelo D foi associado de forma independente à pior evolução ecocardiográfica. Não houve diferenças significativas em relação aos parâmetros derivados do SHFM, embora o genótipo II pareça estar associado com o melhor perfil clínico. Por último, não houve diferenças em relação aos desfechos clínicos entre os PGECA.

Deep-sea benthic footprint of the Deepwater Horizon blowout

The Deepwater Horizon (DWH) accident in the northern Gulf of Mexico occurred on April 20, 2010 at a water depth of 1525 meters, and a deep-sea plume was detected within one month. Oil contacted and persisted in parts of the bottom of the deep-sea in the Gulf of Mexico. As part of the response to the accident, monitoring cruises were deployed in fall 2010 to measure potential impacts on the two main soft-bottom benthic invertebrate groups: macrofauna and meiofauna. Sediment was collected using a multicorer so that samples for chemical, physical and biological analyses could be taken simultaneously and analyzed using multivariate methods. The footprint of the oil spill was identified by creating a new variable with principal components analysis where the first factor was indicative of the oil spill impacts and this new variable mapped in a geographic information system to identify the area of the oil spill footprint. The most severe relative reduction of faunal abundance and diversity extended to 3 km from the wellhead in all directions covering an area about 24 km2. Moderate impacts were observed up to 17 km towards the southwest and 8.5 km towards the northeast of the wellhead, covering an area 148 km2. Benthic effects were correlated to total petroleum hydrocarbon, polycyclic aromatic hydrocarbons and barium concentrations, and distance to the wellhead; but not distance to hydrocarbon seeps. Thus, benthic effects are more likely due to the oil spill, and not natural hydrocarbon seepage. Recovery rates in the deep sea are likely to be slow, on the order of decades or longer.

Chemical contamination in southwest Puerto Rico: a survey of contaminants in the coral Porites astreoides

Coral ( Porites astreoides ) from eight sites in southwest Puerto Rico were analyzed for approximately 150 chemical contaminants, to provide a preliminary characterization of environmental contamination in the corals, and assess the relationships between chemical contamination in corals and adjacent sediments. Overall, the concentration of PAHs (polycyclic aromatic hydrocarbons) and PCBs (polychlorinated biphenyls) detected in the limited number of coral samples collected were comparable to concentrations found in sediments. However, the concentration of a chemical contaminant (e.g., PAHs) in the corals at a site was often different from what was found in adjacent sediments. The level of PCBs and DDT (dichlorodiphenyltrichloroethane) in the corals appeared higher just outside of Guanica Bay, and there was some evidence of a downstream concentration gradient for these two contaminant classes. The trace elements copper and zinc were frequently detected in Porites astreoides , and the concentrations were usually comparable to those found in adjacent sediments. Chromium was an exception in that it was not detected in any of the coral samples analyzed, although it was detected in all of the sediment samples.

桃树茎直径微变化与土壤水势及气象因子的关系

通过对充分供水和逐步干旱处理的盆栽"仕女红"桃树茎直径微变化动态的观测,分析了茎直径日最大收缩量(MDS)、日增长量(DI)和日最大值恢复时间(RT)对水分状况和气象因子的响应,并对适宜灌溉控制指标进行了探讨。结果表明:随土壤水势降低,桃树茎直径MDS和RT呈增大趋势,DI呈下降趋势并由正值变为负值;气象因子对桃树茎直径变化影响显著,太阳辐射(Rn)和空气相对湿度(RH)对MDS影响最强烈,连续降雨对DI和RT影响显著。DI受土壤水势影响产生变化的趋势明显并受气象因子影响较小,是最理想的灌溉控制指标,可将DI=0作为灌溉控制临界值;MDS受气象因子影响强烈,变异性较大,且需要充分灌溉条件下的MDS作为参考,RT与土壤水势的相关性不高,因此均不适合单独作为灌溉控制指标。

植物与微生物联合修复多环芳烃污染土壤及机理研究

本文以多环芳烃污染土壤为研究对象，以菲（Phe）、芘（Pyr）和苯并[a]芘（BaP）为目标污染物，以建立生态、经济、高效污染土壤修复技术为目标，在研究植物与微生物联合修复多环芳烃污染土壤效果的基础上，重点研究了植物与微生物联合修复污染土壤过程中多环芳烃的去除机制。 研究结果表明：种植苜蓿和黑麦草能够促进土壤中多环芳烃的去除，提高土壤中多环芳烃的去除率。植物根际土壤中多环芳烃的去除速度快于于非根际土壤。在植物与高效降解菌联合作用过程中，植物的存在强化了菌剂对土壤中多环芳烃的去除作用。苜蓿和黑麦草与高效降解菌的联合作用使菲、芘和苯并[a]芘去除率分别比对照土壤提高了26.64%、30.41%、32.04%和26.93%、27.43%、30.15%。 植物根和茎叶中菲、芘和苯并[a]芘的含量与土壤污染物浓度正相关，但其吸收积累作用对土壤中多环芳烃去除的贡献率小于0.34%。植物对土壤多环芳烃污染的修复作用主要源于植物生长显著提高了根际微生物的降解活性。 植物根际微生物的数量和土壤酶活性显著高于非根际土壤。植物根系的存在提高了土壤中微生物的数量和酶活性，从而提高了土壤中PAHs的去除率。这是根际土壤中多环芳烃去除的主要机制。 模拟根际修复，研究了添加根系分泌物对土壤中芘降解的影响。添加20mg/kg根系分泌物土壤中细菌数量为未添加根系分泌物土壤的19.43-36.29倍，真菌为3.05-6.60倍，土壤中芘的半衰期比未添加根系分泌物处理减少10.91天。植物根系分泌物是影响根际修复的一个重要原因。

苯乙酮、氨甲酸酯参与的直接Mannich反应

Mannich反应是有机化学中最重要的碳-碳键形成反应，其产物是合成手性胺的通用中间体。间接Mannich反应使用不稳定的预制烯醇等当体，以未修饰的酮为给体的直接方法将增强Mannich反应的效率。针对低活性苯乙酮、氨甲酸酯参与的直接Mannich反应，研究工作将更具挑战性。 在前期实验中，我们发现Lewis酸-NbCl5可高效催化苯乙酮、芳香醛、芳香胺三组分直接Mannich反应，反应在环境温度下进行，高收率获得Mannich碱。这是以苯乙酮参与的Mannich反应中，实现催化量Lewis酸催化的首次报道。该方法高效且操作简单。但就底物而言，对易去保护、低活性的氨甲酸酯类底物收率较低。我们设想Brønst酸可解决此类底物问题。令人高兴的是，杂多酸可高效催化芳香酮、芳香醛、氨甲酸酯三组分直接Mannich反应，反应在环境温度下进行，高收率获得N-保护的β-氨基酮。该方法底物范围广泛，普适性强且催化剂便宜。 基于杂多酸在苯乙酮、氨甲酸酯为底物直接Mannich反应中的高效性，我们设想杂多酸与功能化的手性有机小分子-手性伯胺组装可解决催化剂回收问题，同时实现不对称催化。实验结果表明，非共价键固载手性伯胺不能有效催化苯乙酮为底物的直接Mannich反应，无论是对映选择性还是收率均较低。随后，我们以丙二酸酯及α-氨基砜为底物，以增强底物活性，同时绕开亚胺的不稳定性。辛可宁伯胺以氢键双活化底物，有效催化原位产生氨甲酸酯类亚胺与丙二酸酯的Mannich反应，高收率获得Mannich碱，ee值中等。 我们采用逐步解决问题的策略解决Mannich反应中的部分问题并在Lewis酸催化、Brønst酸催化、非共价键固载手性伯胺催化及手性伯胺氢键催化的直接Mannich反应中做出了有益探索。 The Mannich reactions are among the most fundamental carbon-carbon bond forming reactions in organic chemistry, and the reaction products are versatile intermediates in the synthesis of chiral amines. The indirect Mannich reaction uses preformed enolate equivalents. However the preformed enolates are unstable. Thus, a direct methodology based on unmodified ketone donors would enhance the efficiency of the Mannich reaction. Especially researches for the directed Mannich reactions of acetophenone, carbamate, which own lower activities, will be more challengeable. In the initial experiments, we found an efficient Lewis acid-NbCl5 which could catalyze three-component Mannich-type reaction of acetophenone, aromatic aldehydes and aromatic amines at ambient temperature in high yields. This is the first report that use catalytic amount of Lewis acid in the Mannich reactions of .acetophenone. The method reported is not only simple to operate but also efficient. However, as far as amines are concerned, the substrates of carbamates which can be deprotected more easily and less reactive than amines give low yields. We envisaged that Brønsted acid would resolve this problem. Pleasingly, heteropoly acids (HPA) efficiently catalyzed one-pot three-component Mannich reactions of aryl aldehydes, aryl ketones, and carbamates at ambient temperature and afforded the corresponding N-protected β-amino ketones in good to excellent yields. This method provides a novel and improved modification of three-component Mannich reactions in terms of a wide scope of aldehydes, ketones and carbamates, economic viability. Based on the high efficiency of heteropoly acids in the Mannich reaction of acetophenone and carbamates, we envisaged that if HPA were combined with functionalized chiral organocatalysts–chiral primary amines the assemblies may be able to act as recoverable asymmetric organocatalysts. The results of exprimentals showed that noncovalently supported heterogeneous chiral primary amine couldn’t effectively catalyze the Mannich reactions which own two the substrate of acetophenone regardless of enantioselectivity and yield. Then, we employed malonates and α-amido sulfones as substrates to enhance reactivity of substrates and circumvent the instability of imines. A moderately enantioselective and highly yield Mannich reaction with in situ generation of carbamate-protected imines from stable α-amido sulfones catalyzed by cinchonine primary amine catalyst was developed. It is noteworthy that cinchonine primary amine can dual activate substrates through H-bond activation and thus promote the reaction. We applied step-by-step-strategy to resolve some problems in the Mannich reactions and did some instructive explorations in Lewis acid catalysis, Brønst acid catalysis, noncovalently supported heterogeneous chiral primary amine catalysis and chiral primary amine as hydrogen-bond catalysis.

Preparation of stir bars for sorptive extraction using sol-gel technology

A sol-gel coating method for the preparation of extractive phase on bars used in sorptive microextraction is described. The extraction phase of poly(dimethylsiloxane) is partially crosslinked with the sol-gel network, and the most part is physically incorporated in the network. Three aging steps at different temperatures are applied to complete the crosslinking process. Thirty-micrometer-thick coating layer is obtained by one coating process. The improved coating shows good thermal stability up to 300degreesC. Spiked aqueous samples containing n-alkanes, polycyclic aromatic hydrocarbons and organophosphorus pesticides were analyzed by using the sorptive bars and GC. The results demonstrate that it is suitable for both aploar and polar analytes. The detection limit for chrysene is 7.44 ng/L, 0.74 ng/L for C-19 and 0.9 ng/L for phorate. The extraction equilibration can be reached in less than 15 min by supersonic extraction with the bars of 30 mum coating layer. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.