Caracterização microbiológica, química e presença de poluentes orgânicos em amostras de lodo de esgoto de São Paulo

Objetivou-se com este trabalho avaliar o potencial agrícola do lodo de esgoto produzido no estado de São Paulo, bem como, verificar a possibilidade de interação entre a composição química e a abundância relativa de bactérias no lodo. Foram realizadas coletas de amostra de lodo de esgoto em 19 estações de tratamento de esgoto, em três épocas distintas. Nas amostras provenientes das três épocas foram determinados as concentrações dos 16 hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) listados como prioritários no monitoramento ambiental pela USEPA (acenafteno, acenaftileno, antraceno, benzo(a)antraceno, benzo(a)pireno, benzo(b)fluoranteno, benzo(ghi)perileno, benzo(k)fluoranteno, criseno, dibenzo(a,h)antraceno, fenantreno, fluoranteno, fluoreno, indeno(1,2,3-cd)pireno, naftaleno e pireno). Nas amostras da segunda época de coleta, além da presença de HPAs, determinou-se as concentrações de poluentes orgânicos emergentes (hormônios, produtos farmacêuticos e produtos de uso industrial), realizou-se a caracterização completa segundo a Resolução CONAMA 375/2006 (umidade, pH, N-Kjeldahl e inorgânico, carbono orgânico, cálcio, potássio, fósforo, magnésio, enxofre, boro, cobre, ferro, níquel, manganês, molibdênio, selênio, zinco, alumínio, arsênio, bário, cádmio, cromo, chumbo, mercúrio e sódio) e a caracterização da comunidade bacteriana através de metodologia independente de cultivo (sequenciamento illumina). Os macronutrientes em maiores concentrações no lodo de esgoto são: N > Ca > S > P > Mg > K. Os elementos inorgânicos Ni e Zn apresentaram concentração superior à máxima permitida para utilização agrícola pela resolução Conama 375/2006 em 1 e 3 amostras, respectivamente. A substância inorgânica que mais limita o enquadramento do lodo de esgoto como adubo orgânico (Instrução Normativa 27/2006) é o Hg. Os compostos benzilparabeno, bisfenol AF (BPAF), ácido perfluorooctanoico (PFOA) e tetrabromobisfenol A (TBBPA) não foram detectados. Por outro lado, cimetidina, metilparabeno, bisfenol A (BPA) e triclocarban foram detectados nas 19 amostras avaliadas. O composto presente em maior concentração é o triclocarban. As concentrações de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos são baixas, de acordo com a norma Europeia. Os filos Proteobacteria e Bacteroidetes estão presentes em maior abundância relativa. Existe uma comunidade bacteriana núcleo nas estações de tratamento de esgoto do estado de São Paulo, composta por 81 gêneros, presentes nas 19 ETEs avaliadas, dos quais, os que estão em maior abundância relativa são Treponema, Clostridium, Propionibacterium, Syntrophus e Desulfobulbus. A elevação do pH a valores próximos de 12 reduz a diversidade microbiana. Considerando a abundância relativa e a composição química do lodo de esgoto, as estações podem ser agrupadas em três grupos distintos, sendo que um deles é influenciado principalmente pelos teores de Ca, Zn e Cu, o outro pelos teores de Fe e S e o terceiro grupo que foi influenciado pelos demais fatores avaliados.

Remoção de matérias orgânica e nitrogenada de esgoto sanitário em reator de leito estruturado, em escala piloto

O processo de nitrificação e desnitrificação simultâneas (NDS) permite alcançar a remoção combinada de matérias carbonácea e nitrogenada em uma única unidade. O reator de leito estruturado, com biomassa imobilizada e recirculação interna, apresenta características positivas para que estes processos envolvidos ocorram, tais como propiciar a formação de biofilme e evitar a colmatação do leito. Esta configuração tem sido estudada com êxito em reatores em escala de bancada para tratamento de esgoto. Nesta pesquisa foi utilizado um reator de leito estruturado em escala piloto com a finalidade de avaliar sua implantação, eficiência e estabilidade tratando esgoto doméstico em condições reais para futura aplicação em pequenas comunidades, condomínios residenciais entre outros como sistema descentralizado. O reator foi construído em fibra de vidro, de formato cilíndrico, com diâmetro interno de aproximadamente 0,80 m e 2,0 m de altura. O volume total foi de aproximadamente 0,905 m3 e o volume útil de 0,642 m3. A operação foi realizada sob condições de aeração contínua e intermitente e os tempos de detenção hidráulica (TDH) testados foram de 48, 36 e 24 horas. A remoção de DQO manteve-se acima de 90% com TDH de 48 e 36 horas. A melhor eficiência de remoção de nitrogênio total foi de 72,4 ± 6,4%, sob TDH de 48 horas e a aeração intermitente, com 2 horas de aeração e 1 hora não aerada. A concentração de oxigênio dissolvido (OD) média de 2,8 ± 0,5 mg.L-1 na fase aerada e temperatura média de 24,7 ± 1,0 °C. Nesse mesmo período, a eficiência média de remoção de DQO foi de 94 ± 4 %. Apesar das dificuldades apresentadas no controle da aeração, as eficiências das remoções obtidas indicaram que o reator de leito estruturado e aeração intermitente (LEAI) se apresenta como uma alternativa promissora em escala plena, requerendo ajustes para construção e incremento da estabilidade da NDS.

Heterocyclic carbene–metal-catalyzed Csp2–Csp2 and Csp–Csp2 couplings using nonmetallic substrates

The use of carbene ligands for transition-metal complexes has been developed in the last decades, being of special interest those carbenes derived from a nitrogen-containing heterocyclic system. An interesting variety of carbene-metal complexes has been tested in the Mizoroki-Heck reaction. In comparison, few examples can be found for the Matsuda-Heck version of this coupling reaction. Additionally, the Sonogashira coupling has been also catalyzed with different carbene-metal catalysts.

Viabilidad de utilización de una pasta de cemento con nanofibras de carbono como ánodo en la extracción electroquímica de cloruros en hormigón

En la aplicación de la técnica de extracción electroquímica de cloruros (EEC), tradicionalmente se ha venido empleando como ánodo externo una malla de Ti-RuO2. En este artículo se aportan los resultados de investigaciones basadas en la utilización de ánodos formados por pasta de cemento conductora con adición de nanofibras de carbono (NFC) y su aplicación en EEC. Las experiencias se desarrollaron en probetas de hormigón contaminado previamente con cloruro. Las eficiencias alcanzadas se compararon con las obtenidas empleando un ánodo tradicional (Ti-RuO2), así como pastas de cemento con adición de otros materiales carbonosos. Los resultados muestran la viabilidad en la utilización de la pasta de cemento conductora con NFC como ánodo en la aplicación en EEC en hormigón, encontrándose eficiencias similares a las obtenidas con la tradicional malla de Ti-RuO2 pero teniendo la ventaja añadida sobre esta de que es posible adaptarla a geometrías estructurales complejas al ser aplicada en forma de pasta.

Effect of the surface chemical groups of activated carbons on their surface adsorptivity to aromatic adsorbates based on π-π interactions

Three activated carbons with different surface chemical groups were used to analyse the influence of these groups on their adsorption capacities towards aromatic-type molecules whose adsorption is based on π-π interactions with surface arene centres. The three activated carbons studied were a low-functionalized carbon (Merck), an oxygen-rich carbon obtained by HNO3 oxidation of Merck, and a nitrogen-rich carbon also prepared from Merck by mild HNO3 oxidation followed by treatment with a dicyanodiamide/dimethyl formamide mixture at 300 °C. The nature of the surface chemical groups of the three activated carbons was investigated by both physical and chemical techniques (TPD, XPS, Boehm analysis and pH potentiometric titration). A systematic study of the adsorptions of a series of analogous aromatic adsorbates on the three activated carbons was carried out to study the adsorption mechanisms. In all cases the adsorption mechanism is based on π-π interactions between the aromatic moiety of the adsorbates and the arene centres of the graphite sheets. The differences in the normalized adsorption capacities of the adsorbents for a set of adsorbates indicate that the π-donor or π-withdrawing character of the functional groups have a clear influence on the basicity of the arene centres.

Réaction d’amination intramoléculaire de liens C-H à partir de N-mésyloxycarbamates catalysée par des complexes de rhodium et d’autres métaux de transition : s ynthèse verte d’oxazolidinones

La réaction d’amination de liens C-H, impliquant la transformation directe d’un lien C-H en lien C-N constitue une approche synthétique d’avenir pour la préparation de composés azotés. L’application de cette stratégie de manière intramoléculaire apparaît comme une approche puissante pour la synthèse de composés hétérocycliques. En particulier, les oxazolidinones, carbamates cycliques à cinq chaînons, constituant une nouvelle classe d’antibiotiques très prometteuse, pourraient être synthétisées par cette méthode. Il y a moins d’une dizaine d’années, notre groupe de recherche a travaillé sur le développement de méthodologies utilisant des espèces nitrènes métalliques pour l’amination intra et intermoléculaire. Les N-tosyloxycarbamates, en présence d’une base et d’un catalyseur dimère de rhodium (II) tétracarboxylate sont les précurseurs de ces espèces nitrènes métalliques, capables de faire l’insertion de liens C(sp3)-H. Dans ces travaux de thèse, nous avons travaillé sur le développement d’une méthode plus « verte » d’amination intramoléculaire. Les N-mésyloxycarbamates, plus légers que leurs homologues N-tosyloxycarbamates, ont été identifiés comme d’excellents précurseurs de nitrènes. La méthodologie développée ne nécessite que 3 mol % de dimère de rhodium Rh2(tpa)4 et de 1,5 équivalents de solution aqueuse saturée de K2CO3, le tout dans l’acétate d’éthyle et donne de bons rendements de cyclisation. Une étude de l’étendue réactionnelle a été effectuée, montrant la tolérance et les limitations de notre système catalytique : les hétéroatomes ne posent pas de problèmes hormis l’atome d’azote, qui doit être protégé afin de garantir la transformation. En outre, nous avons constaté que les liens C-H aliphatiques secondaires sont moins réactifs que les liens tertiaires. Après avoir tenté de développer des conditions réactionnelles spécifiques aux liens C-H non activés, nous avons montré la possibilité d’aminer des liens C-H propargyliques de manière chimiosélective ; la triple liaison C-C peut ensuite être dérivatisée efficacement, donnant accès à la formule saturée correspondante ainsi qu’à d’autres motifs. Dans un désir de substituer les complexes de rhodium par d’autres complexes de métaux plus abondants et moins dispendieux, nous nous sommes tournés, dans un premier temps, vers les complexes de fer et par la suite, vers les pinceurs de nickel. Les phtalocyanines de fer ont été identifiées comme étant de bons catalyseurs de l’amination intramoléculaire de N-mésyloxycarbamates. Le chlorure de phtalocyanine de fer (III), en présence d’un sel de AgBF4 et de K2CO3, dans le 1,1,2,2-tétrachloroéthane anhydre, permet l’obtention de la 4-phenyloxazolidin-2-one avec 63% de rendement. En outre, il est possible d’atteindre un rendement de 49% à partir du même substrat N-mésyloxycarbamate, par catalyse avec un pinceur de nickel de type POCN, en présence d’un sel de mésylate. Des indices sur le mécanisme des ces deux transformations ont pu être recueillis lors de la courte étude de ces systèmes.

Amino acid transport in plants

Amino acids are transported between different organs through both xylem and phloem. This redistribution of nitrogen and carbon requires the activity of amino acid transporters in the plasma membrane. In addition, amino acids can be taken up directly by the roots. Amino acid transport has been well characterized in the yeast Saccharomyces cerevisiae, and functional complementation has served as an excellent tool for identifying and characterizing amino acid transporters from plants. The transporters from yeast and plants are related and can be grouped into two large superfamilies. Based on substrate specificity and affinity, as well as expression patterns in plants, different functions have been assigned to some of the individual transporters. Plant mutants for amino acid transporter genes are now being used to study the physiological functions of many of the cloned genes.

Réaction d’amination intramoléculaire de liens C-H à partir de N-mésyloxycarbamates catalysée par des complexes de rhodium et d’autres métaux de transition : s ynthèse verte d’oxazolidinones

La réaction d’amination de liens C-H, impliquant la transformation directe d’un lien C-H en lien C-N constitue une approche synthétique d’avenir pour la préparation de composés azotés. L’application de cette stratégie de manière intramoléculaire apparaît comme une approche puissante pour la synthèse de composés hétérocycliques. En particulier, les oxazolidinones, carbamates cycliques à cinq chaînons, constituant une nouvelle classe d’antibiotiques très prometteuse, pourraient être synthétisées par cette méthode. Il y a moins d’une dizaine d’années, notre groupe de recherche a travaillé sur le développement de méthodologies utilisant des espèces nitrènes métalliques pour l’amination intra et intermoléculaire. Les N-tosyloxycarbamates, en présence d’une base et d’un catalyseur dimère de rhodium (II) tétracarboxylate sont les précurseurs de ces espèces nitrènes métalliques, capables de faire l’insertion de liens C(sp3)-H. Dans ces travaux de thèse, nous avons travaillé sur le développement d’une méthode plus « verte » d’amination intramoléculaire. Les N-mésyloxycarbamates, plus légers que leurs homologues N-tosyloxycarbamates, ont été identifiés comme d’excellents précurseurs de nitrènes. La méthodologie développée ne nécessite que 3 mol % de dimère de rhodium Rh2(tpa)4 et de 1,5 équivalents de solution aqueuse saturée de K2CO3, le tout dans l’acétate d’éthyle et donne de bons rendements de cyclisation. Une étude de l’étendue réactionnelle a été effectuée, montrant la tolérance et les limitations de notre système catalytique : les hétéroatomes ne posent pas de problèmes hormis l’atome d’azote, qui doit être protégé afin de garantir la transformation. En outre, nous avons constaté que les liens C-H aliphatiques secondaires sont moins réactifs que les liens tertiaires. Après avoir tenté de développer des conditions réactionnelles spécifiques aux liens C-H non activés, nous avons montré la possibilité d’aminer des liens C-H propargyliques de manière chimiosélective ; la triple liaison C-C peut ensuite être dérivatisée efficacement, donnant accès à la formule saturée correspondante ainsi qu’à d’autres motifs. Dans un désir de substituer les complexes de rhodium par d’autres complexes de métaux plus abondants et moins dispendieux, nous nous sommes tournés, dans un premier temps, vers les complexes de fer et par la suite, vers les pinceurs de nickel. Les phtalocyanines de fer ont été identifiées comme étant de bons catalyseurs de l’amination intramoléculaire de N-mésyloxycarbamates. Le chlorure de phtalocyanine de fer (III), en présence d’un sel de AgBF4 et de K2CO3, dans le 1,1,2,2-tétrachloroéthane anhydre, permet l’obtention de la 4-phenyloxazolidin-2-one avec 63% de rendement. En outre, il est possible d’atteindre un rendement de 49% à partir du même substrat N-mésyloxycarbamate, par catalyse avec un pinceur de nickel de type POCN, en présence d’un sel de mésylate. Des indices sur le mécanisme des ces deux transformations ont pu être recueillis lors de la courte étude de ces systèmes.

Organic geochemistry of ODP Hole 162-985A sediments

Dark, organic-rich sediments were recovered from the lower Miocene section (~16.6 Ma) in Hole 985A in the Norway Basin during Ocean Drilling Program Leg 162. Organic carbon and total sulfur contents of the dark sediments showed a maximum concentration of 5.6 and 26.1 wt%, respectively. Sulfur enrichment in the sediments indicates that these dark layers were formed under anoxic conditions in bottom water. Four dark and eight greenish gray sediment samples, ranging in age from early Miocene to Pleistocene, were analyzed for lipid-class compounds (aliphatic hydrocarbons, fatty alcohols, and sterols) using gas chromatography (GC) and GC/mass spectrometry to better understand the formation processes of the organic-rich dark layers and to reconstruct the paleoenvironmental changes. The molecular distributions of n-alkanes and fatty alcohols indicate that terrigenous organic matter largely contributed to both types of sediments. Significant amounts of hopanoid hydrocarbons, such as diploptene and hop-17(21)-ene, however, were detected characteristically in the dark sediments, which suggests that prokaryotes such as methane-oxidizing bacteria or cyanobacteria may have significantly contributed to the formation of these organic-rich, dark sediments. These results indicate that the bottom waters of the Norway Basin had been subjected to anoxic conditions during the early Miocene.

Sedimentology, organic geochemistry, and stable isotopes of core PS2138-1

We studied variations in terrigenous (TOM) and marine organic matter (MOM) input in a sediment core on the northern Barents Sea margin over the last 30 ka. Using a multiproxy approach, we reconstructed processes controlling organic carbon deposition and investigated their paleoceanographic significance in the North Atlantic-Arctic Gateways. Variations in paleo-surface-water productivity are not documented in amount and composition of organic carbon. The highest level of MOM was deposited during 25-23 ka as a result of scavenging on fine-grained, reworked, and TOM-rich material released by the retreating Svalbard/Barents Sea ice sheet during the late Weichselian. A second peak of MOM is preserved because of sorptive protection by detrital and terrigenous organic matter, higher surface-water productivity due to permanent intrusion of Atlantic water, and high suspension load release by melting sea ice during 15.9-11.2 ka.

Homogeneous Spatial Units (HSU) - a Pan-European geographical basis for environmental and socio-economic modelling

The spatial data set delineates areas with similar environmental properties regarding soil, terrain morphology, climate and affiliation to the same administrative unit (NUTS3 or comparable units in size) at a minimum pixel size of 1km2. The scope of developing this data set is to provide a link between spatial environmental information (e.g. soil properties) and statistical data (e.g. crop distribution) available at administrative level. Impact assessment of agricultural management on emissions of pollutants or radiative active gases, or analysis regarding the influence of agricultural management on the supply of ecosystem services, require the proper spatial coincidence of the driving factors. The HSU data set provides e.g. the link between the agro-economic model CAPRI and biophysical assessment of environmental impacts (updating previously spatial units, Leip et al. 2008), for the analysis of policy scenarios. Recently, a statistical model to disaggregate crop information available from regional statistics to the HSU has been developed (Lamboni et al. 2016). The HSU data set consists of the spatial layers provided in vector and raster format as well as attribute tables with information on the properties of the HSU. All input data for the delineation the HSU is publicly available. For some parameters the attribute tables provide the link between the HSU data set and e.g. the soil map(s) rather than the data itself. The HSU data set is closely linked the USCIE data set.

Data compilation of ESOP

The work in this sub-project of ESOP focuses on the advective and convective transforma-tion of water masses in the Greenland Sea and its neighbouring areas. It includes observational work on the sub-mesoscale and analysis of hydrographic data up to the gyre-scale. Observations of active convective plumes were made with a towed chain equipped with up to 80 CTD sensors, giving a horizontal and vertical resolution of the hydrographic fields of a few metres. The observed scales of the penetrative convective plumes compare well with those given by theory. On the mesoscale the structure of homogeneous eddies formed as a result of deep convection was observed and the associated mixing and renewal of the intermediate layers quantified. The relative importance and efficiency of thermal and haline penetrative convection in relation to the surface boundary conditions (heat and salt fluxes and ice cover) and the ambient stratification are studied using the multi year time series of hydro-graphic data in the central Greenland Sea. The modification of the water column of the Greenland Sea gyre through advection from and mixing with water at its rim is assessed on longer time scales. The relative contributions are quantified using modern water mass analysis methods based on inverse techniques. Likewise the convective renewal and the spreading of the Arctic Intermediate Water from its formation area is quantified. The aim is to budget the heat and salt content of the water column, in particular of the low salinity surface layer, and to relate its seasonal and interannual variability to the lateral fluxes and the fluxes at the air-sea-ice interface. This will allow to estimate residence times for the different layers of the Greenland Sea gyre, a quantity important for the description of the Polar Ocean carbon cycle.