Photocatalytic degradation of dimethoate using LbL fabricated TiO2/polymer hybrid films

Degradation of dimethoate under UV irradiation using TiO2/polymer films prepared by the layer-by-layer (LbL) method was investigated. The thin films were fabricated on glass slides and the surface morphology and roughness of the thin films were characterized using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The effect of lamp intensity, catalyst loading in the layers, number of bilayers, pH and initial dimethoate concentration on the degradation of dimethoate was systematically studied. The degradation was monitored using high performance liquid chromatography (HPLC) analysis and total organic carbon (TOC) measurements as a function of irradiation time, to see the change in concentration of dimethoate and mineralization, respectively. Complete degradation of dimethoate was achieved under TiO2 optimum loading of 4 g/L at an UV irradiation time of 180 min. Increase in the lamp intensity, catalyst loading and number of bilayers increased the rate of degradation. At a pH of 4.62, complete degradation of dimethoate was observed. The degradation efficiency decreased with increase in initial dimethoate concentration. The degradation byproducts were analyzed and confirmed by gas chromatography-mass spectra (GC-MS). Toxicity of the irradiated samples was measured using the luminescence of bacteria Vibrio fischeri after 30 min of incubation and the results showed more toxicity than the parent compound. Catalyst reusability studies revealed that the fabricated thin films could be repeatedly used for up to ten times without affecting the photocatalytic activity of the films. The findings of the present study are very useful for the treatment of wastewaters contaminated with pesticides. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

New tools for self-organised pattern formation

Position-dependent gene expression is a critical aspect of the development and behaviour of multicellular organisms. It requires a complex series of interactions to occur between different cell types in addition to intracellular signalling cascades. We used Escherichia coli to study the properties of an artificial signalling system at the interface between two expanding cell populations. We genetically engineered one population to produce a diffusible acyl-homoserine lactone (AHL) signal, and another population to respond to it. Our experiments demonstrate how such a signal can be used to reproducibly generate simple visible patterns with high accuracy in swimming agar. The producing and responding cassettes of two such signalling systems can be linked to produce a symmetric interface for bidirectional communication that can be used to visualise molecular logic. Intracellular feedback between these two cassettes would then create a framework for self-organised patterning of higher complexity. Adapting the experiments of Basu et al. (Basu et al., 2005) using cell motility, rather than a differential response to AHL concentrations as a way to define zones of response, we noted how the interaction of sender and receiver cell populations on a swimming plate could lead to complex pattern formation. Equipping highly motile strains such as E. coli MC1000 with AHL-mediated auto-inducing systems based on Vibrio fischeri luxI/luxR and Pseudomonas aeruginosa lasI/lasR cassettes would allow the amplification of a response to an AHL signal and its propagation. We designed and synthesised codon-optimised auto-inducing luxI/R and lasI/R cassettes as optimal gene expression is crucial for the generation of robust patterns. We still have to complete and test the entire genetic circuitry, although by modelling the system we were able to demonstrate its feasibility. © 2007 The Institution of Engineering and Technology.

Review of the crevalle jacks, Caranx hippos complex (Teleostei: Carangidae), with a description of a new species from West Africa

The Caranx hippos species complex comprises three extant species: crevalle jack (Caranx hippos) (Linnaeus, 1766) from both the western and eastern Atlantic oceans; Pacific crevalle jack (Caranx caninus) Günther, 1868 from the eastern Pacific Ocean; and longfin crevalle jack (Caranx fischeri) new species, from the eastern Atlantic, including the Mediterranean Sea and Ascension Island. Adults of all three species are superficially similar with a black blotch on the lower half of the pectoral fin, a black spot on the upper margin of opercle, one or two pairs of enlarged symphyseal canines on the lower jaw, and a similar pattern of breast squamation. Each species has a different pattern of hyperostotic bone development and anal-fin color. The two sympatric eastern Atlantic species also differ from each other in number of dorsal-and anal-fin rays, and in large adults of C. fischeri the lobes of these fins are longer and the body is deeper. Caranx hippos from opposite sides of the Atlantic are virtually indistinguishable externally but differ consistently in the expression of hyperostosis of the first dorsalfin pterygiophore. The fossil species Caranx carangopsis Steindachner 1859 appears to have been based on composite material of Trachurus sp. and a fourth species of the Caranx hippos complex. Patterns of hyperostotic bone development are compared in the nine (of 15 total) species of Caranx sensu stricto that exhibit hyperostosis.

Estudo experimental de wetlands construídos como unidade de polimento no tratamento de lixiviados de aterros sanitários.

A grande quantidade de resíduos sólidos gerados nas cidades é um desafio para o saneamento ambiental no Brasil. A fim de se reduzir os impactos gerados ao meio ambiente e à saúde pública, é necessário que haja um gerenciamento adequado, desde a coleta até a disposição final, desses resíduos sólidos urbanos. Os aterros sanitários permitem um maior controle ambiental, desde que sejam bem projetados e operados. A decomposição da matéria orgânica presente nesses resíduos, somada às águas das chuvas gera o lixiviado, líquido com alto potencial poluidor. Várias formas de tratamento são propostas com a finalidade de tornar o lixiviado menos poluente ao meio ambiente. Wetlands construídos tem se mostrado uma alternativa eficiente para a remoção de poluentes em lixiviados, além dos baixos custos operacionais e de implantação. O presente estudo investigou o uso de wetlands subsuperficiais em escala-piloto para o tratamento de um lixiviado prétratado. Os wetlands foram monitorados com a finalidade de se obter remoções de matéria orgânica e nitrogênio amoniacal. As maiores reduções percentuais de concentração de nitrogênio amoniacal, DQO e COD foram, 91%, 42% e 35%, respectivamente. As maiores reduções percentuais em carga de nitrogênio amoniacal e DQO foram, 67% e 50%, respectivamente. Os resultados dos ensaios de toxicidade realizados com os organismos Vibrio fischeri e Danio rerio revelaram que, a toxicidade do lixiviado foi reduzida ao ser tratado pelo wetland.

Avaliação da presença de metilparabeno e propilparabeno no ambiente aquático e seus potenciais estrogênicos e a toxicidade aguda.

Atualmente no cenário mundial a qualidade da água tem gerado muitas preocupações, pois milhares de produtos sintéticos são produzidos para facilitar muitas práticas industriais, domésticas e pessoais e com isso diversas substâncias químicas utilizadas para esses fins são introduzidas no meio ambiente. Os parabenos são substâncias químicas utilizadas pelas indústrias farmacêuticas, de alimentos e cosméticos e que cuja função é a conservação, sendo que há muitos questionamentos em relação a sua segurança, pois alguns relatórios têm mostrado que a exposição a esses parabenos pode modular ou perturbar o sistema endócrino e com isso gerar consequências prejudiciais à saúde humana e aos ambientes aquáticos. Esse estudo teve como objetivo avaliar a presença dos Parabenos Metilparabeno e Propilparabeno no ambiente aquático e os seus potenciais estrogênicos e a toxicidade aguda. A metodologia se desenvolveu a partir do ensaio in vitro YES para a determinação da atividade estrogênica, ensaios de toxicidade aguda em Daphnia similis e em Aliivibrio fischeri e a quantificação dos parabenos na água do Rio Maracanã-RJ através da cromatografia líquida acoplada ao espectrômetro de massa. Os resultados obtidos para a CE50 dos MP e PP, a partir do ensaio in vitro YES, foi de 18,91 mgL-1 e 7 mgL-1 e a magnitude da resposta foi de 10-5 e 10-4 menos potente que 17ß-estradiol para o MP e o PP, respectivamente. A partir do ensaio de toxicidade aguda, os valores de CE50 obtidos em Daphnia similis, foi de 29,42 mgL-1 e 9,94 mgL-1e em Aliivibrio fischeri foi de 3,047 mgL-1 e 1,946 mgL-1, respectivamente, com isso observou-se que o PP é mais tóxicos em todos os organismos testados, sendo mais tóxicos para um e menos para outros. A água do Rio Maracanã não foi tóxica para a Daphnia similis em nenhum dos dois pontos, já para o Aliivibrio fischeri foi tóxica em apenas um ponto. As concentrações encontradas de MP e PP foram maiores no ponto onde, de acordo com os parâmetros físico-químicos, a qualidade da água não está dentro dos padrões exigidos pela legislação, sendo quantificados na ordem de ngL-1, contudo é válido ressaltar que os DEs não são encontrados no meio ambiente separados, eles interagem entre si e provocam efeitos aditivos ou sinérgicos, sendo muito difícil de prever qual o efeito, por isso é importante o conhecimento do potencial estrogênico das substâncias simples, pois em um estudo com uma matriz ambiental, pode-se observar se houve algum efeito aditivo ou sinérgico de outras substâncias.

Estudo da contaminação e da toxicidade do solo do Aterro Metropolitano de Gramacho, Duque de Caxias RJ.

O Aterro Metropolitano de Gramacho, considerado o maior da América Latina, teve encerradas as suas atividades de disposição de resíduos em meados de 2012. A disposição de resíduos no local foi realizada diretamente sobre o solo de fundação desde o início de sua operação (1978). Considerando-se que os contaminantes presentes no lixiviado podem migrar por difusão através da argila organo-salina do aterro e atingir o entorno, foi feita uma investigação da contaminação do solo no perímetro do aterro. Essa investigação foi realizada no líquido intersticial do solo e foi pautada em dois tipos de contaminantes: nitrogênio amoniacal e compostos orgânicos, medidos pelo parâmetro carbono orgânico total (COT). Além disso, foram também realizados ensaios de toxicidade aguda com a espécie Vibrio fischeri para avaliar a toxicidade no solo. Ensaios de sorção e difusão foram executados a fim de melhor compreender o comportamento dos contaminantes investigados. Os resultados apontaram baixos valores de nitrogênio amoniacal e de COT no solo. Os valores de nitrogênio amoniacal são considerados baixos, pois mesmo em amostras de solo da barreira lateral, que é situada próxima à antiga vala de drenagem de lixiviado, estes são menores que 1% do encontrado no lixiviado, indicando a adsorção do solo. Os ensaios de toxicidade aguda apontaram o efeito Hormesis nas amostras de líquido intersticial, indicando a possibilidade de presença de toxicidade crônica.

Avaliação da toxicidade aguda do lixiviado tratado pelos processos de wetland e nanofiltração.

No Brasil, o tratamento do lixiviado, proveniente da disposição dos resíduos sólidos urbanos, ainda é um desafio, haja visto que atualmente não há indícios de tratamento economicamente viável que atenda aos padrões de lançamento da legislação brasileira. Além disso, os diversos tipos de efluentes, mesmo quando adequadamente tratados, apresentam níveis residuais de substâncias que podem conferir toxicidade aos mesmos. Devido a isso, tem-se uma preocupação com essas substâncias remanescentes e, sobretudo, com o seu possível potencial tóxico. Diante desse quadro, a incorporação da avaliação da toxicidade no tratamento dos efluentes é de grande importância na proteção dos ambientes aquáticos. É crescente o interesse pela toxicidade como um parâmetro de controle, que, contudo, é ainda pouco regulamentada. Este estudo tem como principal objetivo ampliar o conhecimento sobre o tratamento de lixiviados através da avaliação da toxicidade por meio de ensaios ecotoxicológicos. Foi avaliada a toxicidade aguda do lixiviado do Aterro Metropolitano de Jardim Gramacho, em Duque de Caxias RJ após os processos de tratamento por wetland e nanofiltração utilizando-se dois organismosteste de diferentes níveis tróficos (Aliivibrio fischeri e Daphnia similis). Os ensaios de toxicidade aguda com a bactéria Aliivibrio fischeri apresentaram valores de CE50 (%) na faixa de 11,75 a 96,17 para o afluente do wetland e valores de CE50 (%) na faixa de 21,60 a 86,32 para o efluente do wetland. Tanto para o afluente, quanto para o efluente do wetland, foram obtidos valores de FT ≤ 8. Para o efluente da nanofiltração, dos 6 ensaios de toxicidade aguda com a bactéria Aliivibrio fischeri, com exceção de 1 amostra, não foi observada toxicidade. Para os ensaios de toxicidade com a Daphnia similis foram obtidos valores de CE50 (%) na faixa de 24,15 a 70,71 para o afluente do wetland e valores na faixa de 19,61 a 70,71 para o efluente do wetland.

Avaliação de toxicidade de efluentes industriais utilizando organismos de três níveis tróficos.

O objetivo do estudo foi avaliar a qualidade de efluentes líquidos industriais, pela caracterização físico-química e ensaios ecotoxicológicos agudos com Danio rerio, Daphnia similis e Vibrio fischeri. Foram comparadas as sensibilidades dos organismos-teste aos variados tipos de efluentes (indústrias alimentícias, papeleiras, bebidas, petroquímicas e farmacêutica), sendo que estes organismos pertencem a três níveis tróficos diferentes. Além disso, foi implementado o método de ensaio com bactérias luminescentes, o Microtox, de acordo com a NBR 15411 (ABNT, 2006). Na maioria dos ensaios, os efluentes apresentaram parâmetros físico-químicos dentro dos limites permitidos pela legislação. Mesmo assim, algumas vezes foram observados efeitos nos organismos-teste. Foram utilizados efluentes tratados das ETEI, podendo ser avaliada a sensibilidade de cada organismo a cada efluente do estudo. Para a Indústria Alimentícia 1 foram realizadas coletas de efluente bruto e primário, que se mostraram tóxicos aos três organismos. Essa coleta também foi realizada para a Indústria Farmacêutica, na qual o efluente bruto foi tóxico aos três organismos e o efluente do tratamento primário, foi tóxico à Daphnia similis e à Vibrio fischeri. O efluente bruto da Indústria Alimentícia 2, da Indústria de Papel e Celulose 2 e da Indústria de Bebidas foram coletados e avaliados ecotoxicologicamente por meio do ensaio Microtox, demonstrando toxicidade aguda com baixos valores de CE(I)50 para todas as indústrias. Alguns parâmetros físicoquímicos das indústrias foram correlacionados com a toxicidade do efluente final para Daphnia similis, Danio rerio e Vibrio fischeri por meio da correlação de Spearman. O teste não paramétrico Mann-Whitney foi usado para comparar grupos de parâmetros físico-químicos que apresentaram presença ou ausência de toxicidade. Em alguns efluentes tratados das ETEI das Indústrias Alimentícia 1, Alimentícia 2, de Papel e Celulose 2 e Petroquímica 1, foram observadas respostas biológicas das bactérias aos efluentes, o efeito hormesis, que indica que a amostra não possui toxicidade aguda, mas é muito provável que apresente toxicidade crônica.

Avaliação da eficiência de wetland construído como unidade de polimento de efluente de tratamento secundário de lixiviado por lodos ativados

Uma das dificuldades a ser enfrentada na implantação de aterros sanitários é o tratamento adequado do lixiviado gerado e seu lançamento no meio ambiente dentro dos padrões estabelecidos pela legislação. O potencial poluidor do lixiviado está ligado principalmente aos altos valores de carga orgânica que promove a redução do oxigênio disponível (utilizado na degradação da matéria orgânica) em cursos dágua, prejudicando a fauna e a flora nesses meios. O objetivo do presente trabalho foi avaliar o sistema de tratamento por wetland construído como unidade de polimento do efluente secundário de uma estação de tratamento de lixiviado de aterro de resíduos sólidos urbanos na Região Metropolitana do Rio de Janeiro. Além dos parâmetros coletivos específicos e não específicos, também foram empregados o fracionamento pelo processo de separação por membranas e ensaios de toxicidade aguda. Os resultados mostram que o wetland tem uma ação positiva como unidade de polimento refletida na redução dos parâmetros turbidez (84%), DQO (19%), amônia (30%) e sólidos totais (3%) reduzindo, assim, os impactos ambientais do lançamento do lixiviado. Contudo, a qualidade do efluente final encontra-se acima dos parâmetros de referência de controle ambiental e mostra a necessidade de um efluente secundário de melhor qualidade. Os resultados mostraram também que altos valores de DQO inerte tanto no afluente (85% em média) quanto no efluente (93,5% em média) do wetland indicam que esses lixiviados apresentam natureza refratária confirmada pelos baixos valores de biodegradabilidade no afluente (20,5% em média) e no efluente (5% em média) do wetland. O fracionamento com membranas mostrou que o afluente e o efluente do wetland possuem maiores contribuições de moléculas na fração >1 kDa. Os ensaios de toxicidade com Aliivibrio fischeri mostraram que o afluente e o efluente do wetland possuem toxicidade aguda, sendo a mesma menor na faixa com moléculas menores.

Construção e operação de wetland como polimento de lixiviado de aterro de resíduos sólidos urbanos.

O presente trabalho tem o objetivo de avaliar a metodologia de construção, de plantio, de manutenção, de operação e a eficiência de um sistema de tratamento por wetland construído como etapa de polimento da Estação de Tratamento de Lixiviado (ETC) de Aterro já encerrado de Resíduos Sólidos Urbanos na Região Metropolitana do Rio de Janeiro. Parte do efluente tratado por lodos ativados na ETC foi direcionado e tratado no wetland construído. Foi escolhido o projeto de Fluxo Horizontal Subsuperficial e a vegetação selecionada foi a taboa (Typha latifolia) que é nativa da área do aterro. Em média, foram feitas três amostragens mensais do afluente e do efluente do wetland, de maio a outubro de 2013. A eficiência do sistema foi avaliada por meio de parâmetros físico-químicos e de parâmetros coletivos específicos. A eficiência de remoção de Demanda Química de Oxigênio (DQO) foi de 60%, nitrogênio amoniacal de 67%, nitrito de 72% e nitrato de 57%. Outro parâmetro avaliado foi a toxicidade aguda, foram utilizados os organismos teste Danio rerio (peixe), a Daphnia similis (microcrustáceo) e a Aliivibrio fischeri (bactéria luminescente). Durante o período foram coletados diariamente as vazões de entrada e saída, a condutividade elétrica e o índice pluviométrico. Os resultados mostraram que o uso de wetland como etapa de polimento pode ser uma alternativa para o tratamento de lixiviado.

Uso de geobag como unidade integrante do sistema de tratamento de lixiviado de aterros sanitários: estudo de caso no aterro sanitário de Rio das Ostras, RJ.

O objetivo do estudo foi avaliar o processo de tratamento de lixiviados de aterros sanitários combinado com lodos de fossa séptica com o uso de geobags. Foram realizadas amostragens no Aterro Sanitário de Rio das Ostras, onde foram coletadas amostras do lixiviado bruto, da lagoa de mistura de lodo de fossa séptica e lixiviado que constitui o afluente dos geobags, do efluente dos geobags, da entrada do wetland e da saída do wetland. Todas as amostras foram submetidas a análises físico-químicas (pH, condutividade, DQO, COD, nitrogênio amoniacal, série de sólidos), e ensaio de toxicidade com organismos-teste pertencentes a três níveis tróficos diferentes (Danio rerio, Daphnia similis e Aliivibrio fischeri). Além disso, foi realizado teste de coagulação com o mesmo polímero utilizado no aterro e ensaio de equilíbrio em lote com o lodo do interior do geobag. Os resultados encontrados apontaram para uma eficiência de redução de 90% para o parâmetro DQO, 97% para sólidos suspensos totais e 52% para COD, após o tratamento pelo geobag. Foi observada uma redução na toxicidade para Danio rerio e Daphnia similis quando o lixiviado foi misturado com o lodo de fossa séptica. Para Aliivibrio fischeri, ocorreu redução na toxicidade no efluente do geobag. Esses resultados mostraram que o potencial de utilização do geobag como parte integrante de sistemas de tratamento de lixiviados, considerando-se a especificidade do estudo (tratamento combinado com lodo de fossa séptica), pode contribuir para a solução de um dos principais problemas ambientais oriundos dos aterros sanitários em municípios de médio e pequeno porte.

Caracterização ecotoxicológica e físico-química das águas da Bacia do Rio Morto, Vargem Grande - RJ.

Neste trabalho foi avaliada a qualidade das águas da Bacia do Rio Morto, localizado na Baixada de Jacarepaguá Rio de Janeiro, com base em análise físicoquímicas e ensaios ecotoxicológicos agudos com Danio rerio, Daphnia similis e Aliivibrio fischeri e ensaios ecotoxicológicos crônicos referentes à reprodução com Daphnia similis. Foram comparadas as sensibilidades dos organismos-teste, que pertencem a níveis tróficos diferentes, nos quatro pontos selecionados para coleta de amostras de água no Rio Morto e seus principais tributários: Rio Branco, Rio Sacarrão e canal do Morro do Bruno. Além disso, foi implementado no laboratório o método de ensaio crônico com o microcrustáceo Daphnia similis. As amostras, em sua maioria, apresentaram parâmetros físico-químicos dentro dos limites permitidos pela legislação nacional para a classe de águas doces em que a Bacia estudada está inserida. Não foram observados efeitos agudos nos organismos-teste, não sendo possível o cálculo da CE50 ou CL50, por conseqüência, o FT ficou fixado em 1. No teste agudo para Aliivibrio fischeri, para algumas amostras, foi constatado efeito Hormesis. O mesmo foi verificado em algumas amostras submetidas aos testes crônicos com Daphnia similis.

Distribution of drug resistant luminous bacteria in penaeid shrimp grow-out ponds

Distribution of luminous bacteria (LB) in penaeid shrimp grow-out pond water in semiintensive seawater farming system and their resistance to 15 antibacterials were investigated. Total viable counts and luminous bacterial counts in pond water ranged from 2.00xl03 to 1.35xl04/ml and l.OOxl01 to 8.00Xl02/ml, respectively. The percentage composition of LB in the total viable population increased significantly with period of culture. Five species of LB such as Vibrio fischeri, V. harveyi, V. orientalis, V. splendidus 1 and Photobacterium leiognathi were encountered. V. harveyi was the dominant species, constituting >80% of the total LB. Multiple antibiotic resistance was more common in these LB. Pond water isolates showed resistance to at least four antibacterial agents.

Arylsulfatase - producing bacteria in marine sediments

A total of 313 strains of bacteria which hydrolysed tripotassium phenolphthalein disulfate (PDS) were isolated from the sediments of three biotopes, namely, Vellar estuary, backwater and mangrove during the period of investigation. They were identified to the generic level. The following genera were encountered, namely, Vibrio, Bacillus, Alcaligenes, Micrococcus, Pseudomonas, Cytophaga-Flavobacterium, Aeromonas, Corynebacterium and members of Enterobacteriaceae. Vibrio and Bacillus were found to be the dominant groups representing 29.26% and 41.80% respectively of the total isolates. Because of the importance of the Vibrio group in marine environment these isolates were further identified to the species level and it included V. parahaemolyticus, V. alginolyticus, V. consticola, V. anguillarum and V. fischeri. These observations suggest that different groups of arylsulfatase – producing bacteria probably occur in marine sediments.

高寒草甸不同海拔梯度下多年生黄帚橐吾的克隆生长特征

通过对多年生植物黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)在四个不同海拔梯度下的克隆生长行为进行研究,结果表明:(1)资源水平(土壤养分)、干扰和群落性质影响间隔物(spacer)长度的变化.在第一和第四海拔梯度中(土壤养分较丰富)间隔物长度较短,而在第二和第三海拔梯度中(土壤养分较贫乏)间隔物长度较长,说明其能对资源水平和生境优劣作出反应.(2)分枝强度(branching intensity)随资源水平的增加而上升.(3)在高海拔、寒冷和资源较丰富的生境中,其生物量的投资偏向于地下部分生物量,说明黄帚橐吾的资源分配方式受到环境资源条件和群落性质的影响.