Distribuição geoquímica e biodisponibilidade de metais traço em sedimentos no Rio Bento Gomes, Poconé - MT, Brasil

RESUMO O sedimento é um dos compartimentos mais importantes dos ecossistemas aquáticos, possui papel importante no transporte e acumulação de metais. Este estudo teve por objetivo determinar a concentração de metais nas frações geoquímicas de sedimentos do Rio Bento Gomes, Pantanal de Poconé (MT) por meio da extração seletiva e sequencial, a fim de avaliar a distribuição e mobilidade dos metais. Os sedimentos foram coletados nos períodos seco e chuvoso em oito pontos distintos, e os metais (Fe, Mn, Cr, Cu, Zn e Ni) extraídos dos sedimentos por procedimentos de extração sequencial (baseada no protocolo proposto por BCR -Community Bureau of Reference) e de extração seletiva (baseada no protocolo 3050B da Environmental Protection Agency of the United States), utilizando-se materiais de referência certificados para validação do método analítico. Todos os metais apresentaram teores abaixo do limite previsto na Resolução CONAMA nº 454/2012 no período seco, com exceção do Ni no período chuvoso (maior que 18 mg kg-1). Os estudos de fracionamento indicaram que os metais foram encontrados nas frações mobilizáveis do sedimento, especialmente associados aos óxidos de ferro. Os metais mais móveis e, consequentemente, mais biodisponíveis, foram o manganês, zinco e níquel, principalmente na época chuvosa. Maiores teores de cobre foram encontrados nas frações residuais do sedimento, indicando baixa mobilidade no meio aquático. A sequência de mobilidade dos metais estudados foi Mn > Zn > Ni > Cr > Cu > Fe.

A systematic study of the structural and magnetic properties of Mn-, Co-, and Ni-Doped Colloidal Fe3O4 nanoparticles

A series of colloidal MxFe3-xO4 (M = Mn, Co, Ni; x = 0–1) nanoparticles with diameters ranging from 6.8 to 11.6 nm was synthesized by hydrothermal reaction in aqueous medium at low temperature (200 °C). Energy-dispersive X-ray microa-nalysis and inductively coupled plasma spectrometry confirms that the actual elemental compositions agree well with the nominal ones. The structural properties of obtained nanoparticles were investigated by using powder X-ray diffraction, Raman scattering, Mössbauer spectroscopy, and electron microscopy. The results demonstrate that our synthesis technique leads to the formation of chemically uniform single-phase solid solution nanoparticles with cubic spinel structure, confirming the intrinsic doping. Magnetic studies showed that, in comparison to Fe3O4, the saturation magnetization of MxFe3-xO4 (M = Mn, Ni) decreases with increasing dopant concentration, while Co-doped samples showed similar saturation magnetizations. On other hand, whereas Mn- and Ni-doped nanoparticles exhibits superparamagnetic behavior at room temperature, ferromagnetism emerges for CoxFe3-xO4 nanoparticles, which can be tuned by the level of Co doping.

Elaboration et caractérisation des nanocristaux de Zn F O enfouis 1-x x dans des diélectriques pour des applications en spin-électronique

Tese de Doutoramento em Ciências - Especialidade em Física

Vermiculite bio-barriers for Cu and Zn remediation: an eco-friendly approach for freshwater and sediments protection

The increase in heavy metal contamination in freshwater systems causes serious environmental problems in most industrialized countries, and the effort to find ecofriendly techniques for reducing water and sediment contamination is fundamental for environmental protection. Permeable barriers made of natural clays can be used as low-cost and eco-friendly materials for adsorbing heavy metals from water solution and thus reducing the sediment contamination. This study discusses the application of permeable barriers made of vermiculite clay for heavy metals remediation at the interface between water and sediments and investigates the possibility to increase their efficiency by loading the vermiculite surface with a microbial biofilm of Pseudomonas putida, which is well known to be a heavy metal accumulator. Some batch assays were performed to verify the uptake capacity of two systems and their adsorption kinetics, and the results indicated that the vermiculite bio-barrier system had a higher removal capacity than the vermiculite barrier (?34.4 and 22.8 % for Cu and Zn, respectively). Moreover, the presence of P. putida biofilm strongly contributed to fasten the kinetics of metals adsorption onto vermiculite sheets. In open-system conditions, the presence of a vermiculite barrier at the interface between water and sediment could reduce the sediment contamination up to 20 and 23 % for Cu and Zn, respectively, highlighting the efficiency of these eco-friendly materials for environmental applications. Nevertheless, the contribution of microbial biofilm in open-system setup should be optimized, and some important considerations about biofilm attachment in a continuous-flow system have been discussed.

Toxicity induced by a metal mixture (Cd, Pb and Zn) in the yeast Pichia kudriavzevii: The role of oxidative stress

The present work aims to contribute for the elucidation of the role of oxidative stress in the toxicity associated with the exposure of Pichia kudriavzevii to multi-metals (Cd, Pb and Zn). Cells of the non-conventional yeast P. kudriavzevii exposed for 6 h to the action of multi-metals accumulated intracellular reactive oxygen species (ROS), evaluated through the oxidation of the probe 2,7-dichlorodihydrofluorescein diacetate. A progressive loss of membrane integrity (monitored using propidium iodide) was observed in multi-metal-treated cells. The triggering of intracellular ROS accumulation preceded the loss of membrane integrity. These results suggest that the disruption of membrane integrity can be attributed to the oxidative stress. The exposure of yeast cells to single metal showed that, under the concentrations tested, Pb was the metal responsible for the induction of the oxidative stress. Yeast cells coexposed to an antioxidant (ascorbic acid) and multi-metals did not accumulate intracellular ROS, but loss proliferation capacity. Together, the data obtained indicated that intracellular ROS accumulation contributed to metal toxicity, namely for the disruption of membrane integrity of the yeast P. kudriavzevii. It was proposed that Pb toxicity (the metal responsible for the toxic symptoms under the conditions tested) result from the combination of an ionic mechanism and the intracellular ROS accumulation.

Adecuación de catalizadores zeolíticos para su aplicación en síntesis de productos químicos finos y catálisis ambiental

La catálisis es la ciencia estratégica por excelencia ya que de ella depende todo el desarrollo de la industria. Si se analiza toda la química y la petroquímica en el mundo se verá que el impacto de ésta alcanza al 50 % en ahorro de material, energía y disminución de sustancias peligrosas para el ambiente. En catálisis heterogénea se emplean materiales sólidos o productos químicos sólidos que poseen un elevado valor de mercado en función de su especificidad. La preparación de dichos materiales involucra principalmente la química del estado sólido y fenómenos de adhesión, gas-sólido y líquido-sólido. Asimismo, presentan una textura complicada y un área superficial bien desarrollada cuya manufactura implica la química coloidal y varios fenómenos de interfase relacionados con la adición, difusión y procesos de movilidad en los sólidos o en sus superficies. Algunos científicos consideran que hacer un catalizador, además de ser una ciencia, es un arte. En este sentido, preparar catalizadores con elevada actividad, selectividad y prolongada vida útil, requiere incrementar el conocimiento de las bases científicas para el desarrollo de diferentes métodos de preparación así como también atender a la actividad inherente a sus componentes (composición química), la estructura física del catalizador, la resistencia mecánica (estabilidad) y las condiciones operativas de la reacción. En función de lo antedicho, cabe señalar que los objetivos de esta investigación son: adecuar y modificar catalizadores zeolíticos selectores de forma según la necesidad del proceso a encarar; y aplicarlos a reacciones de síntesis de productos químicos finos y especialidades, y a procesos catalíticos que involucren el mejoramiento de la calidad del medio ambiente. Para la realización de este plan de trabajo se estudiará el efecto de las condiciones de intercambio en el desarrollo de catalizadores con funciones activas del tipo protónico, amonio, Zn, Ga, Mn, Ni, PB, Mo, Cu, W. También, se tendrá en cuenta su caracterización fisicoquímica y aplicación en reacciones de química fina y catálisis ambiental, tales como: sustitución de aromática electrofílica de anilina con metanol; transalquilación de naftaleno con mesitileno; oxidación de 2 metil naftaleno hacia 2 metil 1,4 naftoquinona (vitamina K3); transformación de residuos plásticos (polietileno, polipropileno y copolimero etileno-polipropileno) en hidrocarburos aromáticos; relación naturaleza sitio activo y actividad catalítica.

Aplicación de materiales zeolíticos en el reciclado químico de residuos plásticos

La utilización de los plásticos ha crecido dramáticamente durante los últimos 30 años y en forma paralela también se ha incrementado el volumen de desperdicios provenientes de los mismos. La distribución individual de los mismos en los residuos domiciliarios varía de acuerdo al origen socioeconómico de los grupos sociales, oscilando entre 39-47% de polietileno PE, 27-41% de polietilentereftalato PET, 5-12% de poliestireno PS, 10-15% de polipropileno PP, entre otros; ocupando entre 9-12% de los desperdicios en rellenos sanitarios (expresado en porcentajes en peso). Para el aprovechamiento de los residuos plásticos existen diferentes opciones, de las cuales el reciclado químico aparece como la alternativa más prometedora tanto ambiental como económica. Dentro del reciclado químico de los desechos plásticos, se encuentra el craqueo catalítico, que es un proceso a partir del cual se pueden obtener hidrocarburos líquidos y gaseosos de gran valor agregado, a partir de la adición de catalizadores, lo cual mejora la tecnología puramente térmica, ya que el espectro en la distribución de productos es mucho más reducido, permitiendo alcanzar mayor selectividad hacia ciertos productos en función de las características del catalizador utilizado, reduciendo los tiempos de reacción y las temperaturas del proceso a 350-550°C. En la presente investigación se propone la síntesis de materiales catalíticos a medida con base en materiales microporosos (Zeolitas), para la transformación de residuos plásticos en hidrocarburos de interés para la industria petroquímica o combustibles. Los materiales catalíticos (del tipo ZSM-11, BETA) se prepararán por técnicas hidrotérmicas, a los cuales se les incorporarán funciones activas (H, Zn, Co, Cr, Ni, Mn) empleando tratamientos químicos y térmicos. Se caracterizarán mediante el empleo de diversas técnicas fisicoquímicas, tales como Difracción de rayos X, Absorción Atómica, Análisis Térmicos, Espectroscopía Infrarrojo con transformada de Fourier, BET, Microscopía de barrido electrónico con microsonda y Mediciones de propiedades magnéticas ( a temperatura ambiente con variación de campo y a campo constante con variación de temperatura). Finalmente estos materiales se emplearán en la transformación de residuos plásticos (PEBD, PEAD y mezclas de los mismos) a hidrocarburos aromáticos y cortes de combustibles. Se estudiará de las influencia de condiciones operativas (reactor de lecho fijo a presión atmosférica, temperaturas de reacción, tiempos de reacción, relación polímero/catalizador, etc.), a los fines de optimizar el sistema catalítico. Aquellos catalizadores que presenten mejor comportamiento para el proceso, serán evaluados a bajos tiempos de contacto en un reactor discontinuo de lecho fluidizado, denominado Simulador de Riser.

Aplicación de materiales zeolíticos en el reciclado químico de residuos plásticos

La utilización de los plásticos ha crecido dramáticamente durante los últimos 30 años y en forma paralela también se ha incrementado el volumen de desperdicios provenientes de los mismos. La distribución individual de los mismos en los residuos domiciliarios varía de acuerdo al origen socioeconómico de los grupos sociales, oscilando entre 39-47% de polietileno PE, 27-41% de polietilentereftalato PET, 5-12% de poliestireno PS, 10-15% de polipropileno PP, entre otros; ocupando entre 9-12% de los desperdicios en rellenos sanitarios (expresado en porcentajes en peso). Para el aprovechamiento de los residuos plásticos existen diferentes opciones, de las cuales el reciclado químico aparece como la alternativa más prometedora tanto ambiental como económica. Dentro del reciclado químico de los desechos plásticos, se encuentra el craqueo catalítico, que es un proceso a partir del cual se pueden obtener hidrocarburos líquidos y gaseosos de gran valor agregado, a partir de la adición de catalizadores, lo cual mejora la tecnología puramente térmica, ya que el espectro en la distribución de productos es mucho más reducido, permitiendo alcanzar mayor selectividad hacia ciertos productos en función de las características del catalizador utilizado, reduciendo los tiempos de reacción y las temperaturas del proceso a 350-550°C. En la presente investigación se propone la síntesis de materiales catalíticos a medida con base en materiales microporosos (Zeolitas), para la transformación de residuos plásticos en hidrocarburos de interés para la industria petroquímica o combustibles. Los materiales catalíticos (del tipo ZSM-11, BETA) se prepararán por técnicas hidrotérmicas, a los cuales se les incorporarán funciones activas (H, Zn, Co, Cr, Ni, Mn) empleando tratamientos químicos y térmicos. Se caracterizarán mediante el empleo de diversas técnicas fisicoquímicas, tales como Difracción de rayos X, Absorción Atómica, Análisis Térmicos, Espectroscopía Infrarrojo con transformada de Fourier, BET, Microscopía de barrido electrónico con microsonda y Mediciones de propiedades magnéticas ( a temperatura ambiente con variación de campo y a campo constante con variación de temperatura). Finalmente estos materiales se emplearán en la transformación de residuos plásticos (PEBD, PEAD y mezclas de los mismos) a hidrocarburos aromáticos y cortes de combustibles. Se estudiará de las influencia de condiciones operativas (reactor de lecho fijo a presión atmosférica, temperaturas de reacción, tiempos de reacción, relación polímero/catalizador, etc.), a los fines de optimizar el sistema catalítico. Aquellos catalizadores que presenten mejor comportamiento para el proceso, serán evaluados a bajos tiempos de contacto en un reactor discontinuo de lecho fluidizado, denominado Simulador de Riser.

Degradación de efluentes de las industrias del cuero y textil mediante procesos fotocatalíticos heterogéneos empleando la luz solar. Degradation of effluents from the leather and textile industries through heterogeneous photocatalytic processes using sunlight.

El creciente desarrollo de la industria del cuero y textil en nuestro país, y específicamente en la provincia de Córdoba, ha hecho resurgir en los ultimos años una problemática aún no resuelta que es la elevada contaminación de los recursos hídricos. En ambas industrias, la operación de teñido involucra principalmente colorantes de tipo azoico los cuales son "no biodegradables" y se fragmentan liberando aminas aromáticas cancerígenas. Para abordar esta problemática, la fotocatálisis heterogénea aparece como una nueva tecnología que permitiría la completa mineralización de estos colorantes. A través de radiación y un fotocatalizador sólido adecuado se pueden generan radicales libres eficientes para la oxidación de materia orgánica (colorantes) en medio acuoso. En este sentido, se proponen tamices moleculares mesoporosos modificados con metales de transición (MT) como fotocatalizadores potencialmente aptos para la degradación de estos contaminantes. El propósito principal de este proyecto es el diseño, síntesis, caracterización y evaluación de materiales mesoporosos que presenten actividad fotocatalítica ya sea mediante la modificación de su estructura con diversos metales fotosensibles y/o empleándolos como soporte de óxido de titanio. Se pretende evaluar estos materiales en la degradación de colorantes intentando desplazar su fotosensibilidad hacia la radiación visible para desarrollar nuevas tecnologías con menor impacto ambiental y mayor aprovechamiento de la energía solar. Para ello se sintetizarán materiales del tipo MCM-41 modificados con distintos MT tales como Fe, Cr, Co, Ni y Zn mediante incorporación directa del ión metálico o impregnación. Al mismo tiempo, tanto estos últimos materiales como el MCM-41 silíceo serán empleados como soporte de TiO2. Sus propiedades fisicoquímicas se caracterizarán mediante distintas técnicas instrumentales y su actividad fotocatalítica se evaluará en la degradación de colorantes azoicos bajo radiación visible. Se seleccionará el catalizador más eficiente y se estudiarán los diversos factores que afectan el proceso de fotodegradación. Así mismo, el análisis de la concentración del colorante y los productos presentes en el medio en función del tiempo de reacción permitirá inferir sobre la cinética de la decoloración y postular posibles mecanismos de fotodegradación. Con esta propuesta se espera contribuír al desarrollo de un sector industrial importante en nuestra provincia como es el de las industrias del cuero y textil, mediante la generación de nuevas tecnologías que empleen la energía solar para la degradación de sus efluentes (colorantes). En este sentido, se espera desarrollar nuevos materiales optimizados para lograr la mayor eficiencia fotocatalítica. Esto conduciría entonces hacia la remediación de un problema ambiental de alto impacto tanto para nuestra provincia y nuestro país como para la población mundial, como es la contaminación de los recursos hídricos. Finalmente, con este proyecto se contribuirá a la formación de dos doctorandos y un maestrando, cuyos temas de tesis están vinculados con nuestro objeto de estudio. The increasing development of the textile and leather industries in our country, and specifically in Córdoba, has revived an unresolved problem that is the high contamination of water resources. In both industries, the dyeing involves mainly type azoic dyes which are not biodegradable and break releasing carcinogenic aromatic amines. Heterogeneous photocatalysis appears as a new technology that would allow the complete mineralization of these pollutants. Through radiation and a suitable solid it is possible to generate free radicals for efficient oxidation of organic matter (dyes) in aqueous medium. In this respect, mesoporous molecular sieves modified with transition metals are proposed as potential photocatalysts. The main purpose of this project is the synthesis of mesoporous materials having photocatalytic activity for the degradation of dyes. We will try to move their photosensitivity to visible radiation to develop new technologies with lower environmental impact and greater use of solar energy. Materials MCM-41 modified with metals (Fe, Cr, Co, Ni and Zn) will be synthesized by direct incorporation or impregnation. These materials and the siliceous MCM-41 will be then employed as support of TiO2. The materials will be evaluated in the photocatalytic degradation of azoic dyes under visible radiation. The influence of different factors on the photodegradation proccess will be studied. Kinetic studies will be carried out and a possible reaction way will be proposed. Thus, this work will contribute to the advancement of an important industrial sector and the remediation of an environmental problem with high impact for our province and our country. Moreover, this proyect will contribute to the development of two doctoral tesis and one magister tesis which are vinculated with our study subject.

Direct conversion of ethene to propene on Ni-alumino-mesostructured catalysts : synthesis, characterization and catalytic testing

Magdeburg, Univ., Fak. für Verfahrens- und Systemtechnik, Diss., 2014

Efeitos da aplicação de P, B, Zn e calagem no teor de boro e zinco das folhas de mudas de Eucalyptus grandis (Hill, Ex-Maiden) cultivadas em solo de cerrado

Foi desenvolvido em casa de vegetação, na E. S.A."Luiz de Queiroz", em Piracicaba (SP), um experimento, utilizando-se Latossol Vermelho Amarelo, fase arenosa, originalmente sob vegetação de cerrado, do município de Itirapina (SP), cujo objetivo foi estudar os efeitos de níveis de fósforo (0, 16 e 32 ppm), boro (0, 2 e 4 ppm), zinco (0, 3 e 6 ppm) e calagem (0 e 6,0 g CaCO3 + 2,5 g MgCO3) por vaso no teor de micronutrientes de folhas de Eucalyptus grandis (Hill, Ex-Maiden). O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado num esquema fatorial 3³ na presença e ausência de calagem. Cada parcela foi constituída de um vaso contendo 8,0 kg de terra e duas plantas. As adubações com boro e zinco aumentaram as concentrações desses micronutrientes nas folhas das plantas. Verificou-se acúmulo de boro nos tecidos das folhas, em níveis considerados tóxicos, quan do se adicionou ao solo 2 e 4 ppm de boro. A calagem diminuiu as concentrações de zinco das folhas das plantas.

Tolerância de cultivares de trigo (Triticum aestivum L.) ao alumínio e ao manganês: IV. influência do manganês e do grau de tolerância ao manganês sobre as concentrações de P, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn e Cu das partes aéreas e Ca, Fe e Mn das raízes

Este estudo foi feito com a finalidade de verificar a influência do Mn sobre as concentrações de P, Ca, Mg, Mn, Zn e Cu das partes aéreas e Ca, Fe e Mn das raízes, bem como detectar possíveis relações entre as concentrações dos elementos determinados em ambos os órgãos com o grau de tolerância ao Mn dos cultivares. Concluiu-se que o grau de tolerância ao Mn não está relacionado com as concentrações de P, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn e Cu das partes aéreas e Ca, Fe e Mn das raízes e que as concentrações dos elementos determinados em ambos os órgãos se comportam diferentemente em função das concentrações de Mn na solução.

Nutrição mineral de seringueira (Hevea spp). X. Quantidade de al no substrato afetando a concentração e o acúmulo de Fe, Mn e Zn

Com o propósito de comparar os efeitos de doses crescentes de Al sobre a concentração e acúmulo de Fe, Mn e Zn conduziu-se um experimento usando-se separadamente solução nutritiva usada por BOLLE-JONES e soluções de doses de Al que consistiram de 0, 5, 10, 15 20 e 25ppm, em que as plantas passaram vinte e quatro horas na solução nutritiva (sem Al) e vinte e quatro horas nas soluções de Al. Após noventa e cinco dias de tratamento as plantas foram coletadas e separadas em raiz, caule, folhas dos verticilos inferiores e folhas do último verticilo. Determinou-se as concentrações de Fe, Mn e Zn no material coletado. Observou-se que o Al estimula a concentração de Fe e Mn em todos os níveis de Al enquanto que o acúmulo desses micronutrientes é afetado a partir de 20ppm de Al na solução. A concentração de Zn na raiz e folhas do último verticilo é afetado a partir de 15ppm de Al na solução e o acúmulo deste nutriente é afetado a partir de 20ppm de Al na solução.

Nutrição mineral do cafeeiro III. Recrutamento de B, Cu, Fe, Mn e Zn pelo cafeeiro (Coffea arabica L. cv. Catuai) com dois, três, quatro e cinco anos de idade; nas fases fenológicas de repouso, granação e maturação vegetando em um latossolo vermelho amarelo, fase cerrado

Em uma plantação de cafeeiros (Coffea arabica cv. Catuai) com dois, três, quatro e cinco anos de idade no campo, situada em Latossolo Vermelho Amarelo, fase cerrado no município de Salto, SP, determinou-se o recrutamento de micronutrientes no caule, ramos, folhas e frutos, durante as fases fenológicas de repouso, granaçao e maturação. Concluiu-se que: A maior acumulação de cobre, manganês e zinco ocorre nos meses de julho, janeiro e junho em cafeeiros com cinco anos de idade. A acumulação de boro e ferro varia em função das épocas. Em janeiro e junho o acúmulo de ferro nao mostrou diferenças entre as idades. O cafeeiro aos cinco anos de campo exporta através da colheita, em função do conteúdo total da planta 30% de B, 46% de Cu, 26% de Fe, 14% de Mn e 25% de Zn.