Estudo em Escala Piloto de Parâmetros de Monitoramento e Operação de Biopilhas no Tratamento de Solos Contaminados por Hidrocarbonetos de Petróleo

O objetivo do trabalho foi identificar ferramentas e indicadores adequados ao monitoramento e à otimização de processos de biorremediação, incluindo parâmetros físicos, químicos e microbiológicos definidos em estudos de tratabilidade de solos contaminados por óleo cru em escala de laboratório e comparar estratégias de biorremediação, tais como bioestímulo e bioaumento conduzidas em simulações de biopilhas dinâmicas ou estáticas. Quando três métodos de extração de hidrocarbonetos de petróleo de solo arenoso e franco-argiloso para análise cromatográfica (Soxhlet-SOX, microondas-MARS e extração acelerada por solvente-ASE) foram comparados entre si, concluiu-se que a técnica que promove a melhor recuperação depende da fração de interesse (n-alcanos, HRP, MCNR, HPA), das características texturais do solo (teores de areia, silte e argila) e da idade da contaminação. Dentre os indicadores de densidade populacional microbiana (microrganismos heterotróficos totais-PHT, população de fungos-PF e população microbiana degradadora de óleo (PDO) passíveis de utilização para indicar a taxa de degradação de compostos orgânicos presentes no solo tais como os hidrocarbonetos de petróleo, o PDO mostrou-se o mais adequado em conjunto com a produção de CO2 aferida pelo método respirométrico. Quando a estratégia de biorremediação de solo franco-argiloso contaminado com óleo cru a 3% (m m-1) utilizando bioestímulo (ajuste de pH, umidade e taxa C:N:P) foi comparada ao bioaumento (bioestímulo e adição de inóculo de microrganismos extraídos, enriquecidos e aclimatizados ao óleo cru como fonte de carbono), em sistemas de bancada simulando biopilha dinâmica (microcosmo M) e biopilha estática com aeração forçada (reator B), o tratamento que apresentou melhor remoção (32%) de HTP após 121 dias foi o bioaumento em biopilha estática. Para HPA, o tratamento que alcançou a melhor remoção (33%) foi com bioestímulo também em biopilha estática. A avaliação da taxa de mortalidade (%) de Eisenia andrei exposta tanto a solos recém-contaminados por óleo cru e preparados para bioestímulo (BIOS) e bioaumento (BIOA) a serem tratados em biopilhas dinâmicas e estáticas em escala de laboratório mostrou que após 56 dias de exposição da E. andrei, todos os solos produziram letalidade de 100%, quer fossem os solos recém-contaminados e preparados para os diferentes tratamentos (BIOS M, BIOS B, BIOA M, BIOA B) ou após 121 dias de tratamento. Tal resultado confirma que a biorremediação foi incipiente também do ponto de vista de remoção da ecotoxicidade. Em linhas gerais, a biorremediação de solo franco-argiloso contaminado por óleo cru, contendo tanto contaminação antiga quanto recente, reúne os maiores desafios à biorremediação, tanto do ponto de vista da composição textural do solo quanto da natureza do contaminante. Os processos são aparentemente lentos e requerem ferramentas auxiliares para aceleração dos mesmos. Recomenda-se no futuro, condução de experimentos com o uso de diferentes surfactantes, com ênfase em biosurfactantes

Efeitos tóxicos subletais de piritionato de zinco em parâmetros toxicológicos de Gambusia holbrooki

Projeto de Pós-Graduação/Dissertação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Ciências Farmacêuticas

Toxicidade de químicos em mistura: o caso da albufeira do Alqueva

In the environment humans and biota are generally exposed to chemical mixtures rather than individual chemicals. Therefore, when assessing the environmental risk of chemicals, it is important to consider chemical mixtures and their possible interactions. The main objective of this work focused on the environmental risk assessment of pesticides found in the water of the Alqueva reservoir and their binary combinations. In this aquatic ecosystem several pesticides were above of the environmental quality standards. But in addition, there were several sampling points of the reservoir where ecotoxicity was observed despite the presence of these contaminants at low concentrations. Here, a component-based approach was used to assess the effects of the pesticide mixtures. The effects of the binary combinations of four herbicides, atrazine (ATR), terbuthylazine (TER), simazine (SIM) and metolachlor (MET), on the growth rate of the microalgae Pseudokirchneriella subcapitata and the effects of the binary combinations of the s-triazine herbicides ATR and TER and the insecticide chlorpyrifos (CPF) on the swimming behaviour and acetylcholinesterase (AChE) activity of the zebrafish Danio rerio were assessed using the two reference models of concentration addition (CA) and independent action (IA). Moreover, the combined effects of the herbicides (ATR, TER and MET) and the insecticide CPF were also tested on the swimming behaviour and AChE activity of the aquatic midge Chironomus riparius after the cholinesterases characterization. In this risk characterization, the calculated risk quotients for the herbicides ATR, TER, SIM and MET were higher than 1, meaning that these herbicides present a high risk for the Alqueva ecosystem. As expected, the microalgae P. subcapitata was the most sensitive species to the herbicides. However, despite these herbicides pose no or low risk to other aquatic organisms tested in this study, with EC50 values much higher than the concentrations found in this aquatic ecosystem, they are able to increase the toxic effects of CPF when they are tested in binary mixtures. Moreover, the risk quotients of mixtures of these herbicides present simultaneously in three different locations of the reservoir were also higher than 1, so this confirms the fact that these herbicides when present in mixtures, present a greater risk for this ecosystem than the expected considering each single chemical by its own.

Avaliação ecotoxicológica de solos contaminados por ibuprofeno

Os produtos farmacêuticos são substâncias químicas muito utilizados em medicina, veterinária e ainda na agricultura. Nos anos 90, foi descoberta a presença de fármacos em meio aquático, verificando-se que a sua remoção nas Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) não era completa. Durante as duas últimas décadas foi identificada a presença de mais de oitenta compostos no meio ambiente e actualmente são considerados poluentes emergentes. Podem contaminar solos e águas, depois de serem usados e excretados (inalterados ou metabolizados) por humanos e animais, ou quando são indevidamente lançados directamente no meio ambiente. Os estudos ecotoxicológicos efectuados com estes poluentes têm sido direccionados, sobretudo, para as águas, existindo uma ausência de trabalhos sobre solos. O Ibuprofeno (IB) é um anti-inflamatório não esteróide, utilizado também como analgésico e antipirético, sendo um dos produtos farmacêuticos mais vendidos em todo o mundo, o que justifica a sua forte presença no meio ambiente. Por isso, e dada a ausência de trabalhos ecotoxicológicos de solos contaminados por fármacos, o IB foi o produto farmacêutico selecionado para a realização deste trabalho. A ecotoxicidade pode ser avaliada através de bioensaios. Estes têm a capacidade de avaliar a toxicidade de uma determinada substância de forma global, usando organismos vivos que funcionam como bio-indicadores. O presente trabalho tem como objectivos avaliar o impacte causado nos solos pelo IB, testar a toxicidade de dois processos de descontaminação para remover o referido fármaco dos solos assim como avaliar a toxicidade provocada por águas residuais, de três unidades hospitalares e de uma indústria farmacêutica. Esta avaliação foi efectuada através de ensaios de toxicidade aguda de germinação e de alongamento de raiz de sementes de alface, variedade bola de manteiga (Lactuca sativa), em solo arenoso. Os ensaios de ecotoxicidade aguda em solos contaminados por IB foram realizados para uma gama de concentrações entre 0,1 e 1000 μg/L. Verificou-se uma redução do número de sementes germinadas e do comprimento médio da planta no solo contaminado com 0,5 e 20 μg/L de IB. No solo contaminado com 1000 μg/L de IB observou-se uma redução da germinação, acompanhada por uma indução de crescimento da raiz da espécie Lactuca sativa. Os dois tratamentos de descontaminação de solos, reagente de Fenton e Nanopartículas de ferro zero valente, revelaram toxicidade, tendo-se obtido uma percentagem de germinação entre 32,2 ± 3,5 e 48,5 ± 6,2 e inibição do crescimento da raiz do organismo teste em cerca de 85,0 %. Em relação às águas residuais hospitalares verificou-se uma redução da percentagem de germinação entre 31,1 ± 5,0 e 72,3 ± 12,4 e uma inibição do crescimento da raiz situada entre 13,0 ± 6,4 e 20,2 ± 10,0 %. Para a água residual industrial ocorreu uma inibição da percentagem de germinação de 60,5 ± 13,1, contudo nas plantas germinadas observou-se uma indução do crescimento da raiz de 14,9 ± 7,7 %.

Análise do ciclo de vida do cimento. Caso de estudo: fábrica da Secil-Outão

O cimento é o material de construção mais utilizado na edificação de estruturas. A sua produção compreende um consumo material e energético muito significativo que se traduz numa contribuição igualmente relevante para a deterioração do ambiente. A presente dissertação consistiu na aplicação da abordagem de ciclo de vida ao processo de produção de dois tipos de cimento – CEM I 42,5 e CEM II 32,5 – com a finalidade de calcular o impacte ambiental de cada um e comprovar o desempenho ambiental superior do segundo. A análise do ciclo de vida foi desenvolvida de acordo com uma abordagem cradle-to-gate, segundo os requisitos das normas ISO 14040 e 14044 e da Norma Europeia 15804/2012. Os dados utilizados são específicos do processo de produção de cimento na fábrica de cimento Secil-Outão. Os resultados dos inventários do ciclo de vida demonstraram que, decorrente da utilização de uma maior quantidade de clínquer no seu fabrico, o CEM I 42,5 exige um maior consumo de matérias-primas naturais e de energia, tanto elétrica como térmica. O CEM II 32,5 apresenta consumos materiais e energéticos inferiores ao cimento do tipo I, devido a uma taxa de incorporação de clínquer mais baixa, mas compreende um consumo de matérias-primas secundárias mais alto. Em relação aos fluxos de saída, o CEM I 42,5 é responsável por níveis de emissão de CO2, PM10 e outros poluentes superiores aos do CEM II 32,5, em consequência do consumo elevado de combustíveis. A produção do cimento do tipo I é responsável por uma maior contribuição para a ecotoxicidade de sistemas marinhos e terrestres e para a deterioração da saúde pública, através da emissão de metais pesados, e para o agravamento das alterações climáticas, devido às emissões de CO2. A produção do cimento do tipo II apresenta um menor impacte ambiental e, por isso, um desempenho ambiental superior.

Revitalização do Rio Golandim (RN/Brasil) após décadas de contaminação por efluentes industriais e domésticos: este rio está recuperado?

Environmental pollution causes the loss of the quality of aquatic resources and also affects the health of human beings. The Golandim River is located in São Gonçalo do Amarante (RN Brazil) and had its water recovered seven years ago by measurements of parameters of the water s quality analyses physicochemistry, microbiological and heavy metals. However, it is not well established if this river is truly recovered, so this study provides a wide knowledge about the quality of these waters. Therefore, this investigation was accomplished by assays of ecotoxicology utilizing Ceriodaphnia dubia and of genotoxicity of the river s water using a biomarker Tradescantia Pallida (Trad-MCN). In set, it carried through a study of environmental perception through questionnaires that approached questions related to the profile of the interviewed one, knowledge on the environment and of the river Golandim with the community that lives in the neighborhoods of the river to diagnosis as they perceive the environment where live and its problems. The assays of the water had been carried out by collecting samples in three different sites of the Golandim River. They were collected between the periods of December 2010 (dry season in the northeast of Brazil) and July 2011 (rainy season in the northeast of). The analysis of the data allowed observing that the majority of the inhabitants are adult and presents a global vision of what it is part of the environment, the majority mentions the pollution of the river as one of the problems of the city, considering it serious. The ecotoxicology assay showed that there was not acute toxicity in all three samples collected. Meanwhile, all these three samples demonstrated significant chronic toxicity. The results from the Trad-MCN assay presented an increase in the frequency of micronucleus in one of the sites analyzed (S3) (p<0.01), in both seasons collected. On the other hand, the sites S1 and S2 did not presented a significant increase of micronucleus using this bioassay. The analyses of chemicals detected an increase in the levels of some metals, in different seasons and samples, which can be associates with some compounds found in urban and industrial areas. On the other hand, the physicochemistries parameters demonstrated that the Golandim River is recouped, when compared with the values presented at the CONAMA s legislation. However, these results indicate the presence of compounds capable of inducing chromosomal mutation in plants. On the other hand, the parameters physicistchemistries demonstrate that the river Golandim is if recouping, since when compares the values observed with the legislation of the CONAMA. All these results point to the fact that the Trad-MCN assay was sensitive and efficient biomarker for chromosomal instability and the C. dubia ecotoxicology assay was as though an efficient biomarker of toxicity of water s quality. The results from Trad-MCN associated with the ecotoxicology demonstrates that these analyses are important for environmental monitoring, once the first bioassay described above indicates alterations at the standards of cells and the other one indicates alterations at the standards of organisms. This study alerts for the necessity to carry out biological assays for the analyses of the water s quality

Avaliação do potencial tóxico de águas oriundas de irrigação agrícola no Baixo-Açu/RN: um problema socioambiental

For many decades the problematic raised about the indiscriminate use of pesticides in modern agriculture has incited the interest of many researchers to discover the effects caused by such products in the environment and consequently in the life of the ones which use that products (farmers) and those people who live in places next to the agricultural areas. Facing these facts, this research had the intention of comprehend the environmental perception of habitants of the Distrito Irrigado do Baixo-Açu (DIBA), located in the semiarid of Rio Grande do Norte, by using agro toxics and its possible environmental effects, as well as evaluate the levels of toxicity of waters from agricultural runoff in this region by using eco-toxicological exams with Ceriodaphnia silvestii. Were done 86 interviews with dwellers and farmers from DIBA. With the results reached in the evaluation of the interviews it was possible to identify that one of major problems is the inappropriate discard of empty packs of the pesticides used at that place. The samples collected for eco-toxicological evaluation showed a variation in its toxicity, once that the point of collect which receives waters from different cultures presented in four out of five samples toxicity for the tested species. Therefore, it concludes that the indiscriminate use of pesticides agricultural practice presented a potential to pollute to the irrigation waters, and the absence of elucidation by the farmers about the manipulation of these products contribute to the risk of environmental contamination and the possible decrease of the quality of life of the dwellers of the region

Toxidade aguda e risco ambiental do inseticida teflubenzuron para Daphnia magna, Lemna minor e Poecilia reticulata

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Toxicidade aguda e crônica do permanganato de potássio em Orechromis niloticus, Ceriodaphnia dubia e Pseudokirchneriella subcapitata

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Biorremediação de solo contaminado com óleo lubrificante pela aplicação de diferentes soluções de surfactante químico e biossurfactante produzido por Pseudomonas aeruginosa LBI

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Avaliação da toxicidade sobre Ceriodaphnia dubia das águas dos rios Atibaia, Jaguari e efluente tratado de refinaria de petróleo

Ensuring availability of quality water for human consumption causes becomes an increasing number of studies for the analysis of effluent before and after treatment, so that its release into receiving bodies do not cause significant changes in the river water and on the biological communities related to them. The biomarkers of toxicity have long been used to verify the potential toxic effluent and its correlation with the treatment efficiency of them. In this context, the cladoceran Ceriodaphnia dubia stands out because it is a benthic aquatic organism highly sensitive to environmental changes. In this study, to evaluate the interference of the release of treated wastewater of oil refinery in Rio Atibaia, we sought to determine the toxicity on population dynamics of Ceriodaphnia dubia microcrustacean in water samples upstream and downstream from the launch site, compared with samples from Rio Jaguarí at the point of capture by the company itself and treated effluent. We have studied the number of offspring produced in 10 replicates, each starting with a test individual of up to 24 hours for each sample and correlated the results with physical-chemical and microbiological tests performed by a laboratory technician. For most tests, the results indicate that the treated effluent gives sub-lethal toxicity to the microcrustacean, as delay the onset of the reproductive cycle of the same

Imazapyr herbicide efficacy on floating macrophyte control and ecotoxicology for non-target organisms

the aims of this study were to determine imazapyr efficacy for floating macrophyte control and ecotoxicology for non-target organisms. For the floating macrophyte control efficacy tests were used the doses of 0,5; 1,0; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5 and 4,0 L ha(-1) and a control with 10 replicates. The acute toxicology for non-target organisms was estimated by lethal concentration 50% (LC50 and EC50). The floating macrophyte control efficacy was over 90%. Imazapyr was classified as moderately toxic for the following biomarkers: L. minor, H. eques, B. rerio, P. caudimaculatus, P. canaliculata, and P. mesopotamicus and lightly toxic for A. caroliniana. Thus, imazapyr herbicide is a tool with great potential to be used on floating macrophyte control (E. crassipes, P. stratiotes e S. molesta) in Brazil and this practice can be evaluated by the use of application biomarkers.

Avaliação de Ciclo de Vida em processo de fabricação de rolamentos

Pós-graduação em Engenharia Civil e Ambiental - FEB

Avaliação do desempenho ambiental de alternativas de reaproveitamento de vinhaça decorrente da produção de etanol.

A obtenção de etanol a partir de rotas alcoolquímicas consagradas gera resíduos com potencial de aproveitamento, tanto em outros setores produtivos como no ciclo produtivo do próprio combustível. Este é o caso de torta de filtro e vinhaça. A vinhaça em particular costuma ser devolvida ao campo com o intuito de ajustar teores nutricionais do solo no cultivo da cana. No entanto, estudos ambientais destacam que esta alternativa traz efeitos negativos sobre os meios receptores (água e solo), condição que abre a perspectiva para exploração de usos alternativos dessas substâncias. Este estudo se propôs a contribuir para o tema ao avaliar de forma sistêmica o desempenho ambiental de duas alternativas de reaproveitamento de vinhaça: (i) reuso no campo em processos de fertirrigação, alternativa consolidada no Brasil, e (ii) reuso da fração líquida da vinhaça em etapas diversas do processo industrial de obtenção de etanol. Em qualquer das situações fez-se uso da técnica de Avaliação de Ciclo de Vida - ACV para proceder tal verificação. A análise ambiental da prática de reuso de vinhaça e torta para fertirrigação foi conduzida a partir da comparação de cenários que consideraram a forma de suprimento de nutrientes para a cana e o método de colheita. A avaliação de impactos ocorreu em dois níveis: quanto ao consumo de recursos, a partir de Primary Energy Demand (PED); e em termos de emissões para o ambiente por meio da elaboração do Perfil Ambiental. Uma Análise de Sensibilidade foi também realizada para verificar o efeito de oscilações dos teores de Nitrogênio (N), Fósforo (P) e Potássio (K) na composição da vinhaça sobre os resultados obtidos, caso da primeira alternativa. Concluiu-se para esse caso que a substituição parcial de fertilizantes químicos por vinhaça traz aumento da Demanda de Energia Primária global para ambos os métodos de colheita. Em termos de Perfil Ambiental, a comparação entre cenários das mesmas práticas de manejo mostrou que a troca de adubos por vinhaça e torta é positiva para o desempenho ambiental do etanol por reduzir impactos quanto a Mudanças Climáticas (CC), Acidificação Terrestre (TA) e Toxicidade Humana (HT). Por outro lado, o tratamento de vinhaça para reposição de água na etapa industrial resultou em aumento global das contribuições para as categorias acima mencionadas além de incrementos para Eutrofização de água doce (FEut) e Ecotoxicidade de água doce (FEC), a despeito de ser constatada a redução de 45% quanto a Depleção de água (WD). Os aumentos no impacto se deveram principalmente aos efeitos negativos causados durante a produção do CaO usado no processo de tratamento da vinhaça. No entanto, a substituição deste insumo por NaOH só representou melhora em termos de CC. Pode-se concluir que a reutilização de vinhaça e de torta de filtro como complemento nutricional para o cultivo de cana-de-açúcar resultou em uma alternativa mais adequada de reaproveitamento do que o se este fluído fosse reutilizado para suprir parte da demanda hídrica de processo, mesmo quando o consumo de água na etapa industrial tenha inexoravelmente se reduzido a partir da implantação dessa medida.

Desenvolvimento de novos biolubrificantes hidráulicos derivados dos óleos de maracujá e de moringa in natura e epoxidados

With the increasing environmental awareness, maximizing biodegradability and minimizing ecotoxicity is the main driving force for new technological developments. Thus, can be developed new biodegradable lubricants for use in environmentally sensitive areas. The aim of this study was to obtain new bio-lubricants from passion fruit (Passiflora edulis Sims f. flavicarpa Degener) and moringa (Moringa oleifera Lamarck) epoxidized oils and develop a new additive package using experimental design for their use as a hydraulic fluid. In the first stage of this work was performed the optimization of the epoxidation process of the oils using fractional experimental design 24-1 , varying the temperature, reaction time, ratio of formic acid and hydrogen peroxide. In the second step was investigated the selectivity, thermodynamics and kinetics of the reaction for obtaining the two epoxides at 30, 50 and 70 °C. The result of the experimental design confirmed that the epoxidation of passion fruit oil requires 2 hours of reaction, 50 °C and a ratio H2O2/C=C/HCOOH (1:1:1). For moringa oil were required 2 hours reaction, 50 °C and a ratio of H2O2/C=C/HCOOH (1:1:1.5). The results of the final conversions were equal to 83.09% (± 0.3) for passion fruit oil epoxide and 91.02 (±0,4) for moringa oil epoxide. Following was made the 23 factorial design to evaluate which are the best concentrations of corrosion inhibitor and anti-wear (IC), antioxidant (BHA) and extreme pressure (EP) additives. The bio-lubricants obtained in this step were characterized according to DIN 51524 (Part 2 HLP) and DIN 51517 (Part 3 CLP) standards. The epoxidation process of the oils was able to improve the oxidative stability and reduce the total acid number, when compared to the in natura oils. Moreover, the epoxidized oils best solubilized additives, resulting in increased performance as a lubricant. In terms of physicochemical performance, the best lubricant fluid was the epoxidized moringa oil with additives (EMO-ADI), followed by the epoxidized passion fruit oil with additives (EPF-ADI) and, finally, the passion fruit in natura oil without additives (PFO). Lastly, was made the investigation of the tribological behavior under conditions of boundary lubrication for these lubricants. The tribological performance of the developed lubricants was analyzed on a HFRR equipment (High Frequency Reciprocating Rig) and the coefficient of friction, which occurs during the contact and the formation of the lubricating film, was measured. The wear was evaluated through optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). The results showed that the addition of extreme pressure (EP) and anti-wear and corrosion inhibitor (CI) additives significantly improve the tribological properties of the fluids. In all assays, was formed a lubricating film that is responsible for reducing the coefficient of metal-to-metal wear. It was observed that the addition of EP and IC additives in the in natura vegetable oils of passion fruit and moringa did not favor a significant reduction in wear. The bio-lubricants developed from passion fruit and moringa oils modified via epoxidation presented satisfactory tribological properties and shown to be potential lubricants for replacement of commercial mineral-based fluids.