Biodiscos : tratamiento biológico de contaminantes en efluentes líquidos

El creciente aumento de la población mundial ha generado un incremento de la demanda de agua con la consecuente disminución de su disponibilidad, situación que se ve agravada por la contaminación de recurso hídrico. La generación de aguas residuales es un hecho inevitable de toda actividad humana y los problemas asociados a las mismas causan deterioros ambientales y atentan contra la salud humana, debido a la ausencia de tratamientos adecuados y a los elevados costos de construcción de los mismos. La Universidad Católica de Córdoba a través de uno de sus Equipos de Investigación asume el compromiso de implementar un sistema que recupere el agua proveniente de los líquidos residuales generados en el campus universitario. Así, se diseña, construye e instala un prototipo que funciona como una innovadora planta compacta de remediación de líquidos residuales utilizando un reactor Biodiscos. Los Biodiscos o Contactores Biológicos Rotativos (RBC), forman parte de una de las tecnologías apropiadas y efi cientes para el tratamiento biológico-secundario de los líquidos residuales con alto contenido de materia orgánica biodegradable. La planta piloto utiliza como tratamiento primario un separador de grasas y un sistema decantador; como tratamiento secundario un Biodiscos y como tratamiento terciario un clarifi cador y dosifi cador de cloro. Biodiscos es un sistema biológico, aeróbico de cultivo fi jo, constituido por un reactor formado por una serie de discos, montados sobre un eje que gira a escasas revoluciones en una cuba semicilíndrica por donde circula el líquido residual; los discos están sumergidos un 40% en el líquido a tratar y sirven de soporte para que los microorganismos se adhieran y formen un fi lm llamado biopelícula, responsable de la depuración del efl uente, es decir, del consumo de los residuos sólidos presentes en el líquido. El líquido que egresa de esta planta de tratamiento es agua limpia, apta para diferentes usos, en el caso del campus universitario de la UCC será utilizado para riego ornamental del predio

Análisis de la respuesta química de una especie liquénica a contaminantes atmosféricos, en relación a datos de calidad del aire provenientes del Sistema del Monitoreo del Aire (SiMA)

La contaminación atmosférica puede definirse como cualquier condición en la cual ciertas sustancias, en concentraciones lo suficientemente elevadas con respecto a su nivel normal, se encuentran en el aire produciendo efectos mensurables en el hombre, animales y la vegetación o los materiales. Según Warner (1981), los contaminantes pueden existir en la atmósfera en forma de gases, de gotas líquidas o de partículas sólidas. (...) La contaminación del aire tiene efectos marcados sobre plantas, las cuales varían considerablemente en su susceptibilidad a los polutantes. La identificación y categorización en especies sensibles y tolerantes, resulta importante, especialmente en programas de biomonitoreo. (...) La acción de los contaminantes sobre plantas ha permitido valerse de muchos organismos como indicadores de polución en diferentes sitios y bajo diversas condiciones de contaminación. En este sentido, una de las técnicas alternativas para conocer las características de un ambiente en cuanto a sus niveles de contaminación es el empleo del biomonitoreo, el cual se trata de un modelo experimental que mide las respuestas de organismos a la contaminación atmosférica. En este sentido las respuestas fisiológicas han sido propuestas como indicadoras, aún de bajos niveles de contaminación, ya que si bien la concentración de algunos contaminantes en el aire puede no ser lo suficientemente elevada como para ser detectada por medios convencionales (monitoreo por sensores químicos), ésta puede provocar modificaciones permanentes por efecto acumulativo. (...) La importancia de conocer por un lado, la concentración de contaminantes en el aire y por otro, analizar los efectos que estos contaminantes producen sobre un bioindicador, radica en la posibilidad de aproximarnos a la implementación de un sistema de monitoreo que tenga en cuenta no sólo la cuantificación de contaminantes sino también la estimación de sus efectos biológicos en determinadas condiciones ambientales. (...) Debe tenerse en cuenta que a partir de la respuesta química del bioindicador se evalúa además del efecto puntual de picos de elevada concentración, el efecto aditivo, sinérgico o antagónico de los distintos contaminantes durante el período de exposición. Estos efectos se encuentran fuertemente ligados a condiciones ambientales, que pueden potenciar o atenuar la toxicidad de los diferentes compuestos sobre el bioindicador. (...) Objetivo general Establecer grados de correlación entre la concentración de contaminantes atmosféricos, cuantificados por el Sistema de Monitoreo de Aire (SiMA) de la Municipalidad de Córdoba, y la respuesta química de Usnea sp., en diferentes condiciones ambientales.

Estudio de la factibilidad del uso de bioindicadores pasivos para la detección selectiva de contaminantes orgánicos. Feasibility study of the use of pasive biomonitors for the selective detection of organic pollutants.

En Argentina, existe escasa información sobre las características y concentración de sustancias orgánicas en la atmósfera y, en particular, la información referida a compuestos polifluorados (como por ej. Ácidos perfluorocarboxílicos, PFCA) es prácticamente nula. Los niveles de concentración de estos compuestos están aumentando de manera alarmante en todo el mundo. Se conoce la elevada toxicidad de algunos de ellos debido a que son bioacumulativos, persistentes en el ambiente y potencialmente cancerígenos. En estos momentos se está investigando cuales son los precursores de estos compuestos en el medio ambiente y los mecanismos involucrados en la generación de los PFCA.El uso de biomonitores constituye una excelente alternativa al monitoreo instrumental automático, especialmente para países en desarrollo porque no requieren la aplicación de tecnologías complicadas y son de muy bajo costo. Con este fin se pretende evaluar la factibilidad del empleo de bioindicadores pasivos para la detección de sustancias orgánicas, entre ellos, alcoholes fluoroteloméricos y ácidos perfluorados y estimar el daño que estos compuestos provocan en los organismos expuestos. Se emplearán dos especies autóctonas de epífitas del género Tilandsia para evaluar modificaciones quimico-fisiológicas provocadas por la exposición a concentraciones conocidas de estos compuestos y la especie Tradescantia pallida para evaluar efectos genotóxicos. Se espera, además estimar las concentraciones ambientales de los compuestos bajo estudio mediante el empleo de biomonitores. En este contexto, el desarrollo de este proyecto tendrá un impacto favorable sobre el medio ambiente ya que sus resultados permitirán conocer la capacidad bioindicadora de especies biomonitoras autóctonas, con el fin de emplearlas para identificar ambientes contaminandos con compuestos orgánicos polifluorados y en un futuro extenderla a la mayor variedad de contaminantes atmosféricos orgánicos posibles. Además, la calibración de biomonitores servirá para realizar seguimientos temporales de este tipo de contaminantes en distintos ambientes en Argentina, o en el lugar donde exista el problema de contaminación.

Desarrollo de sistemas nano/micro-particulados con aplicación en la fotodegradación selectiva de contaminantes orgánicos en solución. Development of nano / micro-particles systems with application to selective photodegradation of organic pollutants in solution.

IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA DE ESTUDIO. Las sustancias orgánicas solubles en agua no biodegradables tales como ciertos herbicidas, colorantes industriales y metabolitos de fármacos de uso masivo son una de las principales fuentes de contaminación en aguas subterráneas de zonas agrícolas y en efluentes industriales y domésticos. Las reacciones fotocatalizadas por irradiación UV-visible y sensitizadores orgánicos e inorgánicos son uno de los métodos más económicos y convenientes para la descomposición de contaminantes en subproductos inocuos y/o biodegradables. En muchas aplicaciones es deseable un alto grado de especificidad, efectividad y velocidad de degradación de un dado agente contaminante que se encuentra presente en una mezcla compleja de sustancias orgánicas en solución. En particular son altamente deseables sistemas nano/micro -particulados que formen suspensiones acuosas estables debido a que estas permiten una fácil aplicación y una eficaz acción descontaminante en grandes volúmenes de fluidos. HIPÓTESIS Y PLANTEO DE LOS OBJETIVOS. El objetivo general de este proyecto es desarrollar sistemas nano/micro particulados formados por polímeros de impresión molecular (PIMs) y foto-sensibilizadores (FS). Un PIMs es un polímero especialmente sintetizado para que sea capaz de reconocer específicamente un analito (molécula plantilla) determinado. La actividad de unión específica de los PIMs en conjunto con la capacidad fotocatalizadora de los sensibilizadores pueden ser usadas para lograr la fotodescomposición específica de moléculas “plantilla” (en este caso un dado contaminante) en soluciones conteniendo mezclas complejas de sustancias orgánicas. MATERIALES Y MÉTODOS A UTILIZAR. Se utilizaran técnicas de polimerización en mini-emulsión para sintetizar los sistemas nano/micro PIM-FS para buscar la degradación de ciertos compuestos de interés. Para caracterizar eficiencias, mecanismos y especificidad de foto-degradación en dichos sistemas se utilizan diversas técnicas espectroscópicas (estacionarias y resueltas en el tiempo) y de cromatografía (HPLC y GC). Así mismo, para medir directamente distribuciones de afinidades de unión y eficiencia de foto-degradación se utilizaran técnicas de fluorescencia de molécula/partícula individual. Estas determinaciones permitirán obtener resultados importantes al momento de analizar los factores que afectan la eficiencia de foto-degradación (nano/micro escala), tales como cantidad y ubicación de foto- sensibilizadores en las matrices poliméricas y eficiencia de unión de la plantilla y los productos de degradación al PIM. RESULTADOS ESPERADOS. Los estudios propuestos apuntan a un mejor entendimiento de procesos foto-iniciados en entornos nano/micro-particulados para aplicar dichos conocimientos al diseño de sistemas optimizados para la foto-destrucción selectiva de contaminantes acuosos de relevancia social; tales como herbicidas, residuos industriales, metabolitos de fármacos de uso masivo, etc. IMPORTANCIA DEL PROYECTO. Los sistemas nano/micro-particulados PIM-FS que se propone desarrollar en este proyecto se presentan como candidatos ideales para tratamientos específicos de efluentes industriales y domésticos en los cuales se desea lograr la degradación selectiva de compuestos orgánicos. Los conocimientos adquiridos serán indispensables para construir una plataforma versátil de sistemas foto-catalíticos específicos para la degradación de diversos contaminantes orgánicos de interés social. En lo referente a la formación de recursos humanos, el proyecto propuesto contribuirá en forma directa a la formación de 3 estudiantes de postgrado y 2 estudiantes de grado. En las capacidades institucionales se contribuirá al acondicionamiento del Laboratorio para Microscopía Óptica Avanzada (LMOA) en el Dpto. de Química de la UNRC y al montaje de un sistema de microscopio de fluorescencia que permitirá la aplicación de técnicas avanzadas de espectroscopia de fluorescencia de molecula individual. Water-soluble organic molecules such as certain non-biodegradable herbicides, industrial dyes and metabolites of widespread use drugs are a major source of pollution in groundwater from agricultural areas and in industrial and domestic effluents. Photo-catalytic reactions by UV-visible irradiation and organic sensitizers are one of the most economical and convenient methods for the decomposition of pollutants into harmless byproducts. In many applications it is highly desirable a high degree of specificity, effectiveness and speed of degradation of specific pollutants present in a complex mixture. In particular nano/micro-particles systems that form stable aqueous suspensions are highly desirable because they allow for easy application and effective decontamination of large volumes of fluids. Herein we propose the development of nano/micro particles composed by molecularly imprinted polymers (MIP) and photo-sensitizers (PS). The specific binding of MIP and the photo-catalytic ability of the sensitizers are used to achieve the photo-decomposition of specific "template" molecules in complex mixtures. Mini-emulsion polymerization techniques will be used to synthesize nano/micro MIP-FS systems. Spectroscopy (steady-state and time resolved) and chromatography (GC and HPLC) will be used to characterize efficiency, mechanisms and specificity of photo-degradation in these systems. In addition single molecule/particle fluorescence spectroscopy techniques will be used to directly measure distributions of binding affinities and photo-degradation efficiency in individual particles. The proposed studies point to a more detailed understanding of the factors affecting the photo-degradation efficiency in nano/micro-particles and to apply that knowledge in the design of optimized systems for photo-selective destruction of socially relevant aqueous pollutants.

Sobre los subsistemas input-output en el análisis de emisiones contaminantes. Una aplicación a las emisiones de CH4 en Cataluña

En el presente trabajo se desarrolla un estudio de las emisiones de CH4 relacionadas con el sector agroalimentario catalán a través de un análisis alternativo, o al menos complementario, de subsistemas input-output. Una herramienta de gran utilidad para estudiar la estructura productiva de los diferentes sectores que componen una economía. La aplicación de esta técnica permite las descomposición del subsistema en distintos efectos en función de los vínculos intersectoriales existentes con el conjunto de las ramas productivas de la economía, dentro y fuera del subsistema. De los resultados obtenidos destaca la importancia de las relaciones intrasectoriales del subsistema agroalimentario, que muestra una relevante autonomía en cuanto a este tipo de emisiones respecto al resto de la economía. Esta característica orienta el tipo de políticas medioambientales a implementar con el objetivo de reducir el impacto atmosférico de dicha actividad.

Legislação sobre teores de contaminantes em fertilizantes: estudo de um caso

Analisou-se como o Estado de Washington, EUA, foi o primeiro Estado americano a ter legislação sobre contaminantes em fertilizantes minerais e corretivos. O objetivo foi considerar os eventos como uma possível referência para situação semelhante no Brasil. A divulgação do uso de resíduos industriais como fonte de micronutrientes pela imprensa determinou, de forma decisiva, o rumo dos acontecimentos. Diversas entidades foram envolvidas num processo subsidiado por informações técnicas relevantes, que culminou na promulgação de uma lei estadual num período de tempo bastante curto. No âmbito federal, contudo, a EPA (Environmental Protection Agency) regulamentou apenas o uso de resíduos industriais como fonte de Zn.

Pó de forno elétrico de siderurgia como fonte de micronutrientes e de contaminantes para plantas de milho

O objetivo deste trabalho foi avaliar o pó de forno elétrico (PFE), resíduo da indústria siderúrgica, como fonte de micronutrientes e contaminantes para o milho, em condições de casa-de-vegetação. Utilizou-se como substrato um Cambissolo álico, onde foram aplicados três níveis de calcário (0, 2 e 4 t ha-1) e cinco tratamentos: sem fornecimento de micronutrientes (testemunha), com fornecimento de micronutrientes via fontes de reagentes p.a., e com 250, 500 e 1.000 kg ha-1 do pó de forno elétrico. A produção de matéria seca só variou significativamente na presença de calagem. Os tratamentos com PFE proporcionaram aumentos na produção de biomassa em relação à testemunha, porém apresentaram resultados inferiores aos proporcionados pela aplicação de micronutrientes via fontes p.a. Não ocorreram diferenças entre os tratamentos na produção de matéria seca do milho com a adição de doses crescentes de PFE. O PFE atuou como fonte de micronutrientes, principalmente de Zn e de Fe. A solubilidade do PFE é sensivelmente maior em condições de maior acidez do solo. A presença de Cd e Pb foi detectada na matéria seca da parte aérea. O risco de contaminação do solo e dos alimentos por metais pesados presentes no PFE pode limitar seu uso agrícola como fonte de micronutrientes.

Identificação e controle com antibióticos de bactérias endofíticas contaminantes em explantes de batata micropropagados

Este trabalho teve por objetivos isolar, caracterizar e identificar bactérias endofíticas contaminantes encontradas em tecidos de batata durante a micropropagação e selecionar antibióticos para o controle in vitro desses microrganismos por meio da determinação da concentração bactericida mínima inibitória. Brotações de batata apresentando contaminação bacteriana durante a etapa de multiplicação in vitro, foram superficialmente esterilizadas e os internódios transferidos para placas de Petri com ágar nutriente, onde permaneceram incubadas a 28°C por até cinco dias. Após purificação, as bactérias foram caracterizadas e identificadas por testes taxonômicos. Um total de oito estirpes bacterianas foram isoladas e identificadas como pertencentes às famílias Acetobacteriaceae (1) e Enterobacteriaceae (2) e aos gêneros Corynebacterium (3), Pseudomonas (1) e Xanthomonas (1). Os melhores resultados para a inibição do crescimento bacteriano foram obtidos com os antibióticos ampicilina, cloranfenicol, estreptomicina e tetraciclina em concentrações que variaram de 32 a 256 mg L-1.

Avaliação de filtros domésticos comerciais para purificação de águas e retenção de contaminantes inorgânicos

Twenty domestic commercial filters, in order to determine the percentual retention of color, turbidity, dry residue, bicarbonates, carbonates, total hardness, nitrogens, iron, chlorides, fluorides, and residual chlorine (parameters of food legislation) and sulphides in thirteen water samples proceeding from springs, wells, rivers, lakes, drinking patterns and standards, before and after purification were evaluated. The results showed that purifiers presented adequate retention for nitrates (74.8 ± 16.2 %) and residual chlorine (74.0 ± 11.2) and medium retention for sulphides (61.7 ± 11.3); while porcelain plus activated carbon filters presented adequate retention for color (90.0 ± 19.7), turbidity (76.4 ± 18.4) and iron (83.5 ± 15.1). Therefore the retention of carbonates, bicarbonates, total hardness, chlorides, dry residue, fluorides, ammonium nitrogens and nitrites was less than 10%, and the values of pH didn't show significant variation, for all the filters studied.

Métodos imunoquímicos para análise de contaminantes ambientais: conceitos, estado da arte e perspectivas

Immunoassay techniques provide simple, powerful and inexpensive methods for analysis of environmental contaminants. However, the acceptance of immunoassays is dependent on the clear demonstration of quality and validity compared to more traditional techniques. In this review, primarily, the understanding and the fundamentals of immunoassay methods are given in order to make good use of immunoassays, especially of EIA tests. Special attention is given to the concepts related to the enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) formats, such as inhibition concentration at 50% (IC50), detection limit (LOD), cross-reactivity (CR %). It is also explained why some immunoassays are quantitative methods whereas others can only be used as screening methods. A list of main commercial kits for detection of priority pollutants is given in order to help analysts. Others formats, such as flow-injection immunoassay analysis (FIIA), immunoassay chromatography and immunosensors are also cited.

Avaliação de contaminantes inorgânicos e orgânicos em álcool combustível utilizando eletroforese capilar

This work reports the analysis of inorganic and organic contaminants in alcohol fuel samples using capillary electrophoresis. Chloride and sulfate were analyzed in nitrate/ monochloroacetic acid at 10 mmol L-1 concentration each under indirect UV detection (210 nm). The analysis of aldehydes is based on the 216 nm detection of 3-methyl-2-benzothiazoline hydrazone adducts. The running buffer consisted of 20 mmol L-1 tetraborate , 40 mmol L-1 sodium dodecyl sufate and 12 mmol L-1 beta-ciclodextrin. Both methodologies were applied to real samples indicating inorganic ion concentrations from 0.15 to 6.64 mg kg-1 and aldehydes from 32.0 to 91.3 mg L-1.

Influência das variáveis nitrogênio, fósforo e ºBrix na produção dos metabólicos secundários contaminantes totais da fermentação alcoólica

The present study evaluated the influence of nitrogen, phosphorus and ºBrix on the production of MSCT through a factorial design methodology and analysis of response surface. The objective was to propose a statistically significant probabilistic model for the alcoholic fermentation. In order to obtain less MSCT, the medium under fermentation needs to present low sugar concentration. It was observed that phosphorus and nitrogen, even with no significant individual effects, presented interactions with each other decreasing the production of MSCT, which improves alcohol quality.

Hormônios sexuais estrógenos: contaminantes bioativos

Natural and synthetic estrogens have been detected in rivers, lakes and estuaries in several parts of the world. The primary sources of these compounds are the industrial and household effluents, which are not eliminated by the received treatment. This paper presents a brief description of the problem as well as the physical and chemical characteristics of the main compounds, the environmental behavior, methods of determination, ecotoxicological aspects and a discussion about its relevance in terms of ecology and public health.

Determinação de contaminantes em óleos lubrificantes usados e em esgotos contaminados por esses lubrificantes

A simple and reliable ashing procedure is proposed for the preparation of used lubricating oil samples for the determination of Zn, Fe, Pb, Ni and Cu by the flame atomic absorption spectrometry technique. Sulphanilic acid was added to oil samples, the mixture coked and the coke ashed at 550 ºC. The solutions of the ash were analysed by flame AAS for these metals. The quantification limits were 38.250 µg g-1 for Zn, 4.550 µg g-1 for Fe, 1.562 µg g-1 for Pb, 1.450 µg g-1 for Ni, and 0.439 µg g-1 for Cu. The determinations, in lubricating oil, showed good precision and accuracy with recoveries between 90 and 110 %, indicating a negligible matrix effect in the experiments using addition of analyte, with relative standard deviation lower than 5%. The results for analysis of wastewater contamined by theses lubricants showed a very high relative standard deviation.