Fatores de bioconcentração e disponibilidade de bário, cádmio, cobre, níquel e zinco em solos e em culturas de interesse agronômico

Os elementos potencialmente tóxicos (EPTs) estão presentes nos solos em concentrações dependentes do material de origem e das ações antrópicas. A adição de EPTs ao solo pelas atividades antrópicas pode ocasionar risco à saúde humana, já que estes elementos podem ser acumulados no organismo por meio do contato dérmico com o solo, da inalação de partículas em suspensão, de ingestão de solo e de alimentos contaminados. A contaminação dos alimentos ocorre pelo cultivo em áreas com alta biodisponibilidade de EPTs, e nessa condição ocorre absorção e translocação para a parte aérea, com possível acúmulo dos metais nas porções comestíveis, como raízes, frutos e grãos. A biodisponibilidade dos EPTs é regulada pelas características químicas dos elementos e por atributos do solo, como a CTC, o pH e a matéria orgânica (MO). Sintomas de toxicidade e alterações morfológicas e fisiológicas podem aparecer dependendo da absorção e da movimentação dos EPTs nas plantas. Objetivou-se neste trabalho avaliar o efeito da adição de bário (Ba), de cádmio (Cd), de cobre (Cu), de níquel (Ni) e de zinco (Zn) em amostras de um Neossolo Quartzarênico e um Latossolo Vermelho distrófico, sob duas condições de saturação por bases (30% e 50 ou 70%, dependendo da cultura), no cultivo de arroz (Oryza sativa), alface (Lactuca sativa), girassol (Helianthus annuus) e tomate (Solanum lycopersicum). Os EPTs nos solos foram extraídos com EPA 3051a, Água Régia, DTPA, Mehlich 1, Mehlich 3, HNO3 (0,43 mol L-1) e CaCl2 (0,01 mol L-1), e seus teores correlacionados com os presentes nas raízes, na parte aérea, nos frutos e com a quantidade acumulada pelas plantas. Os fatores de bioconcentração (FBC) e de transferência (FT) foram calculados para as culturas. O índice SPAD (Soil Plant Analysis Development - Chlorophyll Meter) foi determinado na fase vegetativa da alface, do arroz e do girassol, enquanto a atividade fotossintética foi determinada pelo IRGA (Infrared gas analyzer). Os maiores teores de EPTs foram observados nas plantas cultivadas no Neossolo. As quantidades de Cu, Ni e Zn acumuladas nas plantas apresentaram correlação positiva com os teores extraídos pelo EPA 3051a e pela Água Régia. Os teores extraídos com HNO3 (0,43 mol L-1) apresentaram elevada correlação positiva com os teores reativos extraídos com DTPA e com Mehlich 3, e também com as quantidades de EPTs acumuladas pelas plantas. Os FBCs foram mais altos nos solos com baixa CTC, baixos teores de MO e baixos valores de pH. O arroz apresentou a menor translocação de Cd do sistema radicular para os grãos. O Cu, o Ni e o Zn causaram alterações no desenvolvimento da alface e do girassol, e diminuíram a transpiração e a condutância estomática da alface. O arroz apresentou a menor absorção de EPTs e a maior tolerância ao Ba, ao Cd, ao Ni e ao Zn, no entanto, as plantas apresentaram maiores condutividade estomática e transpiração.

Estudo cinético da lixiviação de metais de placas de circuito impresso obsoletas.

O processo tradicional de recuperação de metais de resíduos de equipamentos eletroeletrônicos (REEE) geralmente envolve processamento pirometalúrgico. Entretanto, o uso desta tecnologia para processar placas de circuito impresso (PCI) obsoletas pode levar à liberação de dioxinas e furanos, devido à decomposição térmica de retardantes de chama e resinas poliméricas presentes no substrato das placas. Portanto, este trabalho propõe uma rota hidrometalúrgica para recuperação de metais. O comportamento dos metais, com destaque para cobre, zinco e níquel, durante a lixiviação ácida, foi estudado em três temperaturas diferentes (35ºC, 65ºC e 75ºC), com e sem adição de um agente oxidante (peróxido de hidrogênio H2O2). A cinética de dissolução ácida desses metais foi estudada baseada na análise química por ICP-OES (Espectrometria de emissão ótica por plasma acoplado indutivamente) e EDX (Espectroscopia de fluorescência de raios-X por energia dispersiva). O balanço de massa e a análise química indicaram que a etapa de lixiviação sem adição de oxidante é pouco eficaz na extração dos metais, sendo responsável pela dissolução de menos do que 6% do total extraído. A 65ºC e H2SO4 1 mol/L, com adição de 5 mL de H2O2 (30%) a cada quinze minutos e densidade de polpa de 1 g / 10 mL, 98,1% do cobre, 99,9% do zinco e 99,0% do níquel foram extraídos após 4 horas. A cinética de dissolução desses metais é controlada pela etapa da reação química, seguindo, dependendo da temperatura, a equação 1 (1 XB)1/3 = k1.t ou a equação ln (1 XB) = k4.t.

Estudo da remediação de um aquífero contaminado com sulfato e metais através de barreira reativa permeável orgânica.

Este trabalho teve como objetivo geral estudar a viabilidade técnica de utilizar bagaço de cana como meio reativo de barreiras reativas permeáveis (BRP) para remoção de sulfato e metais de águas subterrâneas contaminadas. O estudo baseou-se em investigação experimental, por meio de ensaios laboratoriais de coluna, e em modelagem matemática, para a qual utilizaram-se também alguns dados obtidos em um estudo de caso de uma unidade industrial contaminada com sulfato e metais. Neste local contaminado, as características hidrogeológicas e topográficas propiciam a utilização de uma barreira reativa permeável como técnica de remediação. Barreiras reativas permeáveis são uma alternativa para remediação de águas subterrâneas que vem progredindo rapidamente na última década, a partir de ensaios de bancada e coluna em laboratório para implementação em escala real em campo. Três colunas bióticas foram montadas utilizando bagaço de cana como meio reativo e um material de base poroso constituído de areia e cascalho para fornecer adequada condutividade hidráulica, com a proporção de 1:28 em massa seca. Também foi adicionado ao meio reativo um inóculo bacteriano composto por esterco bovino dissolvido. Uma quarta coluna, sem inóculo e contendo um agente biocida, compôs o experimento branco (abiótico). Uma solução sintética foi introduzida nas colunas simulando condições da água subterrânea do estudo de caso, com velocidade de Darcy em torno de 2,0x10-7 m/s composta por sulfato e metais (zinco e níquel) com concentrações de 6.000 mg/L e 15 mg/L, respectivamente. Os resultados das análises da fase líquida das colunas bióticas apresentaram: (i) média da taxa de remoção de sulfato durante todo o tempo do experimento de 49 mg/L/dia; (ii) as concentrações de Zn e Ni diminuíram de 15 mg/L para valores não detectáveis pela técnica analítica utilizada (< 0,01 mg/L); (iii) aumento do pH de 5.5-5.8 para valores entre 6,8-8,0; (iv) redução do valor do potencial de óxido redução (Eh) para valores de até -200mV. Não foram observadas reduções das concentrações de metais e sulfato na fase líquida da coluna abiótica e os valores de pH e Eh permaneceram dentro das faixas iniciais. Análises nas fases sólidas das colunas bióticas por MEV e EDS após o término do experimento identificaram a presença de Ni, Zn, S e Mn, indicando a precipitação desses metais em forma de sulfetos. Estes elementos não foram detectados na fase sólida da coluna abiótica. Assim, pôde-se inferir que toda a remoção de sulfato verificada nas colunas bióticas pode ser atribuída a redução bacteriana de sulfato. A partir das condições experimentais dos ensaios, foi realizada a modelagem e o dimensionamento da BRP. Para a estimativa da cinética de redução de sulfato, aplicou-se a solução analítica de Van Genuchten para transporte de contaminantes com degradação, obtendo-se uma taxa de decaimento de primeira ordem de 0,01 dia-1. A determinação da espessura e tempo de residência da barreira foi realizada considerando que a concentração de sulfato na saída da barreira fosse menor ou igual a 250 mg/L. O resultado do dimensionamento de uma BRP preenchida com bagaço de cana e areia nas proporções de 1:28 em massa seca resultaria em uma BRP de 7,1 m de espessura, com tempo de residência de 950 dias, no local de estudo de caso. Caso fosse utilizado o dobro da proporção de bagaço de cana e areia em massa seca (1:14), a implantação da BRP apresentar-se-ia viável, com espessura aproximada de 4 m. Através destes resultados, pôde ser comprovada a hipótese de que bagaço de cana como substrato e esterco bovino como inóculo compõem um meio reativo viável para a redução de sulfato e precipitação de metais em uma BRP.

Estudio de la concentración de elementos traza tóxicos de los depósitos de lodos, los suelos y las plantas en Mina La Solana, Almería (España)

En ese trabajo se estudia la concentración de elementos traza tóxicos en los depósitos de lodos (relaves) abandonados por la industria minera en Almería (España), los suelos del entorno próximo y las plantas que los colonizan y representan una vía de incorporación de dichos elementos en la cadena trófica. La industria minera antigua dejó toda una serie de instalaciones abandonadas en diferentes zonas de Andalucía, entre las que destacan por presentar altos contenidos en metales, los depósitos de residuos en forma de lodos generados en el proceso de flotación. En este estudio se trata el caso concreto de los depósitos de lodos de Mina La Solana (Almócita, Almería), donde se ha realizado una caracterización geoquímica de los depósitos y de los suelos de su entorno, en función al contenido en algunos elementos traza. Se han caracterizado muestras de las plantas que enraízan en dichos residuos para determinar la concentración que presentan en los mismos elementos traza. Los resultados muestran que los lodos presentan altos contenidos en Pb (concentración media 6800 ppm) y Zn (concentración media 22 000 ppm). Estos elementos no aparecen en forma soluble en agua, los test de lixiviación dan valores de concentración muy bajos (≤10 ppm de Pb y ≤ 2 ppm de Zn). De la misma forma se ha determinado una concentración alta de los mismos elementos en los restos vegetales, con un valor del Pb hasta los 210 ppm y 1300 ppm de Zn. Este hecho pone de manifiesto la capacidad de las plantas para alterar la movilidad de los elementos presentes en el sustrato donde enraízan estableciéndose una transferencia hacia la cadena trófica.

Quantificação do teor em metais em azeites e azeitonas da cv Cobrançosa

A olivicultura possui uma grande importância no cenário económico mundial, devido ao facto de a azeitona e o azeite fazerem parte da dieta alimentar de muitos países, especificamente os da região Mediterrânea. A “Cobrançosa” é uma cultivar Portuguesa com muita importância na região de Trás-os-Montes encontrando-se atualmente disseminada por seis regiões de Denominação de Origem Protegida. Os contaminantes emitidos para a atmosfera atingem as oliveiras e as azeitonas através da água, do ar, das plantas e do solo. Embora a ingestão de metais pesados através da azeitona e do azeite seja reduzida, a sua bioacumulação no organismo pode resultar em toxicidade e pôr em causa a saúde pública. É deste ponto de vista, que se centra o objetivo geral deste trabalho. Assim sendo, tentou-se quantificar o conteúdo de metais (de segurança e de qualidade), tais como o alumínio, arsénio, cádmio, chumbo, cálcio, cobalto, cobre, ferro, magnésio, manganês, sódio, níquel, e zinco nas azeitonas e azeites da cv “Cobrançosa” de seis clones em dois estados de maturação, com diferentes rendimentos de produção e diferentes atividades antioxidantes. Verificou-se que todos os metais analisados se encontram de acordo com o legislado e publicado por outros autores, verificando-se neste estudo particular que a componente genética que diferencia as amostras em estudo, não está significativamente relacionada com o conteúdo em metais.

Determinação da concentração de metais no material particulado (PM10 e PM2,5) do ar atmosférico em uma área urbana da cidade do Natal – RN

This study aimed to assess ambient air quality in a urban area of Natal, capital of Rio Grande do Norte (latitude 5º49'29 '' S and longitude 35º13'34'' W), aiming to determine the metals concentration in particulate matter (PM10 and PM2,5) of atmospheric air in the urban area o the Natal city. The sampling period for the study consisted of data acquisition from January to December 2012. Samples were collected on glass fiber filters by means of two large volumes samplers, one for PM2,5 (AGV PM 2,5) and another for PM10 (PM10 AGV). Monthly averages ranged from 8.92 to 19.80 g.m-3 , where the annual average was 16,21 g.m-3 for PM10 and PM2,5 monthly averages ranged from 2,84 to 7,89 g.m -3 , with an annual average of 5,61 g.m-3 . The results of PM2,5 and PM10 concentrations were related meteorological variables and for information on the effects of these variables on the concentration of PM, an exploratory analysis of the data using Principal Component Analysis (PCA) was performed. The results of the PCA showed that with increasing barometric pressure, the direction of the winds, the rainfall and relative humidity decreases the concentration of PM and the variable weekday little influence compared the meteorological variables. Filters containing particulate matter were selected in six days and subjected to microwave digestion. After digestion samples were analyzed by with Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS). The concentrations for heavy metals Vanadium, Chromium, Manganese, Nickel, Copper, Arsenic and lead were determined. The highest concentrations of metals were for Pb and Cu, whose average PM10 values were, respectively, 5,34 and 2,34 ng.m-3 and PM2,5 4,68 and 2,95 ng.m-3 . Concentrations for metals V, Cr, Mn, Ni, and Cd were respectively 0,13, 0,39, 0,48, 0,45 and 0,03 ng.m-3 for PM10 fraction and PM2,5 fraction, 0,05, 0,10, 0,10, 0,34 and 0,01 ng.m-3. The concentration for As was null for the two fractions

Influência da radiação ionizante natural no açude do boqueirão (RN): avaliação de risco saúde/ambiente

The contamination of water bodies with toxic substances causes a decrease in water quality, representing a risk to public health. In this context, human activities are generally seen as the main sources of water degradation. However, elements found naturally in the environment can also compromise water quality. Thus, the Boqueirão‘s dam, located in the municipality of Parelhas (RN, Brazil), was chosen as area for the development of this study, as its geological region is rich in the emission of natural ionizing radiation that produces byproducts like lead and Radon. Moreover, the area has a strong human influence that enhances the risks of pollutant discharge in this body of water.Thus, the objectives of this study were centered (i) in the analysis of risk perception in the city of Parelhas (RN/Brasil) due to the use of the water from the Boqueirão Dam; and (ii) in the assessment of water quality in the Dam using methods that quantify, mainly, heavy metals and radiation levels, as well as these toxics potential of inducing mutations on genetic material. The analysis of risk perception showed that the population in the city of Parelhas can perceive a risk in using the water from the dam and that they can recognize factors that influence the water quality. Regarding the second objective, the set of data point to the contamination of the Dam by heavy metals, as well as levels of radioactive parcicles and Radon – also present in high concentrations in outdoor air and on soil. Thus, it is possible to infer that the population residing in this area is subjected to injuries caused by exposure to natural and anthropogenic contamination. Our findings corroborate with the perception of the population regarding the risks associated with the use of the Dam for several types of activities. It is expected that the information gathered in this study can substantiate activities and future researches in this semiarid region in the Rio Grande do Norte/Brazil. Also, that the set of data can enable a better understanding of the specific toxicological scenario of risk found for the population and the effect of the contamination for the biota, which aids the development of a future risk assessment and a consequent management of this local issue.

Remoção de metais utilizando o hexadecanoato de sódio

Industrial activities like mining, electroplating and the oil extraction process, are increasing the levels of heavy metals such as Cu, Fe, Mg and Cd in aquatic ecosystems. This increase is related to the discharge of effluents containing trace of this elements above the maximum allowed by law. Methods such as ion exchange, membrane filtration and chemical precipitation have been studied as a means of treatment of these metals contamination. The precipitation of metals using anionic surfactants derived from carboxylic acids emerged as an alternative for the removal of metals from industrial effluents. The reaction between bivalent ions and these types of surfactants in aqueous solution leads to the formation of metal carboxylates, which can precipitate in the form of flakes and are subsequently removed by a process of decantation or simple filtration. In this work the metals extraction is performed by using the surfactant sodium hexadecanoate as extracting agent. The main purpose was to study the effect of temperature, solution pH, and concentration of surfactant in the metal removal process. The statistical design of the process showed that the process is directly dependent to changes in pH and concentration of surfactant, but inversely proportional and somewhat dependent to temperature variation, with the latter effect being considered negligible in most cases. The individual study of the effect of temperature showed a strong dependence of the process with the Kraft point, both for the surfactant used as extracting agent, as for the surfactant obtained after the reaction of this surfactant with the metal. From data of temperatures and concentrations of the surfactant was possible to calculate the equilibrium constant for the reaction between sodium hexadecanoate and copper ions. Later, thermodynamic parameters were determined, showing that the process is exothermic and spontaneous.

Avaliação dos efeitos tóxicos in vitro e in vivo do extrato hidroetanólico dos frutos de Genipa americana L. (Rubiaceae) em camundongos Swiss

The therapeutic use of medicinal plants has contributed since antiquity in a beneficial way for health. However, many species lacks of scientific evidence which provide basis for their use in therapeutic practice. In this context is the Genipa americana L. species (Rubiaceae), popularly known as jenipapo and used to treat syfilis, ulcer and hemorrhagic disturbs. It's also used against bruising, as tonic and as aphrodisiac. Due this species lacks toxicological studies, the aim of this study was to evaluate the toxicity in vivo (acute and sub-chronic toxicity) and in vitro (cytotoxicity) of the hydroethanolic extract from G. americana fruits. The hydroethanolic extract of G. americana fruits was prepared by maceration. A preliminary phytochemical analysis was performed to assess the presence of secondary metabolites in the extract. The cytotoxicity study of the extract (0.1, 1.0, 10, 100 and 1000 mg / 100 ul) were performed against normal cells (3T3) and tumor (786-0, HepG2 and B16), analyzed by the MTT assay. To evaluate the acute (single dose of 2000 mg / Kg) and subchronic (100, 500 and 1000 mg / kg for 30 days) toxicity Swiss mice of both sexes were used. At the end of the experiment, blood samples and organs were collected for analysis. Data between groups were compared by t test or ANOVA with Dunnett's post-test with 5% significance level. The phytochemical study of the extracts mainly indicated the presence of iridoids. Results for cytotoxicity tests showed up to 70% inhibition of B16 cell line at a dose of 1000 mg / 100 ul, and up to 29% inhibition of 786-0 at a dose of 10 ug / 100 ul. The extract did not cause death in 3T3 and HepG2 cells. During the in vivo assays, there were no animal deaths. Analysis of blood samples revealed that the animals submitted to the evaluation of acute toxicity had changes in AST and ALT, and that the animals evaluated for subchronic toxicity showed changes in the relative wet weight of the kidney and plasma urea concentration. No differences were observed between groups on histopathological evaluation of the collected organs. Despite the changes found in the in vivo toxicity tests, using the criteria described by the OECD Guidelines, it is suggested that the hydroethanolic extract of the fruits of the G. americana is classified as low toxicity. The cytotoxicity of the extract suggests that they have potential against melanoma cell lines (B16).

Avaliação dos efeitos tóxicos in vitro e in vivo do extrato hidroetanólico dos frutos de Genipa americana L. (Rubiaceae) em camundongos Swiss

The therapeutic use of medicinal plants has contributed since antiquity in a beneficial way for health. However, many species lacks of scientific evidence which provide basis for their use in therapeutic practice. In this context is the Genipa americana L. species (Rubiaceae), popularly known as jenipapo and used to treat syfilis, ulcer and hemorrhagic disturbs. It's also used against bruising, as tonic and as aphrodisiac. Due this species lacks toxicological studies, the aim of this study was to evaluate the toxicity in vivo (acute and sub-chronic toxicity) and in vitro (cytotoxicity) of the hydroethanolic extract from G. americana fruits. The hydroethanolic extract of G. americana fruits was prepared by maceration. A preliminary phytochemical analysis was performed to assess the presence of secondary metabolites in the extract. The cytotoxicity study of the extract (0.1, 1.0, 10, 100 and 1000 mg / 100 ul) were performed against normal cells (3T3) and tumor (786-0, HepG2 and B16), analyzed by the MTT assay. To evaluate the acute (single dose of 2000 mg / Kg) and subchronic (100, 500 and 1000 mg / kg for 30 days) toxicity Swiss mice of both sexes were used. At the end of the experiment, blood samples and organs were collected for analysis. Data between groups were compared by t test or ANOVA with Dunnett's post-test with 5% significance level. The phytochemical study of the extracts mainly indicated the presence of iridoids. Results for cytotoxicity tests showed up to 70% inhibition of B16 cell line at a dose of 1000 mg / 100 ul, and up to 29% inhibition of 786-0 at a dose of 10 ug / 100 ul. The extract did not cause death in 3T3 and HepG2 cells. During the in vivo assays, there were no animal deaths. Analysis of blood samples revealed that the animals submitted to the evaluation of acute toxicity had changes in AST and ALT, and that the animals evaluated for subchronic toxicity showed changes in the relative wet weight of the kidney and plasma urea concentration. No differences were observed between groups on histopathological evaluation of the collected organs. Despite the changes found in the in vivo toxicity tests, using the criteria described by the OECD Guidelines, it is suggested that the hydroethanolic extract of the fruits of the G. americana is classified as low toxicity. The cytotoxicity of the extract suggests that they have potential against melanoma cell lines (B16).

Estudo da distribuição de metais em água, sedimento e organismos aquáticos de rios e reservatórios pertencentes à rede de monitoramento da qualidade dos sedimentos do estado de São Paulo, Brasil

Dissertação (Mestrado)