Comparison of the n-alkanes and polycyclic aromatic hydrocarbons concentrations in the atmosphere during the preparation of warm and hot mixtures asphalt for pavements

O asfalto é utilizado na produção de misturas asfálticas a quente (HMA) para a pavimentação e, devido às altas temperaturas empregadas, gera fumos que contêm n-alcanos e hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs). As misturas asfálticas preparadas em temperaturas mais baixas, como as misturas asfálticas mornas (WMA), podem contribuir na redução das emissões daqueles compostos e economizar energia. Este trabalho investiga os n-alcanos e os HPAs nas partículas totais em suspensão durante a preparação de uma WMA, em comparação com uma HMA, em laboratório. Os resultados mostraram que os n-alcanos da WMA e da HMA apresentaram Cmáx no n-C26 e n-C28, respectivamente, e o teor de n-alcanos total foi maior na HMA do que na WMA. Ademais, verificou-se que o benzo[b]fluoranteno e benzo[a]antraceno constituíam os maiores HPAs na WMA, enquanto as temperaturas mais altas da HMA volatilizaram todos seus grandes HPAs, demonstrando maior potencial de exposição por inalação.

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.

Comparação de métodos ecotoxicológicos na avaliação de sedimentos marinhos e estuarinos

A amônia não ionizada pode ser interferente nos testes de toxicidade com a água intersticial de sedimentos marinhos e estuarinos. Com o objetivo de se encontrar em uma alternativa que minimizasse o efeito da amônia avaliou-se, em paralelo à água intersticial, o método que utiliza a interface sedimento/água. Foram analisadas 25 amostras de sedimento através do teste de toxicidade crônica de curta duração com Lytechinus variegatus. Foi observada correlação significativa entre os efeitos tóxicos para os diversos estágios embrio-larvais e a concentração de amônia não ionizada para os dois métodos avaliados. Quando comparadas com a interface sedimento/água, foram observadas concentrações superiores de amônia não ionizada em todas as amostras de água intersticial, que isoladamente, poderiam causar os efeitos tóxicos observados. Conclui-se que o teste de toxicidade na interface sedimento/água é o método mais adequado para avaliação de sedimentos marinhos e estuarinos, pois possibilitou a utilização de um maior número de resultados de testes de toxicidade do que aquele com água intersticial, uma vez que minimizou a influência da amônia. Foi evidenciada correlação significativa entre os resultados das concentrações de HPAs determinadas nas amostras de sedimento bruto e a toxidade observada nos diversos estágios embrio-larvais, pelo método da água intersticial. Para os metais, obteve-se correlação significativa com os efeitos tóxicos nos referidos estágios determinados na interface sedimento/água. Não foi evidenciada correlação entre a granulometria e o efeito tóxico nas amostras. O registro dos efeitos nos diferentes estágios embrio-larvais mostrou-se bastante útil, pois além de oferecer informações a respeito da toxicidade da amostra (ausência ou presença) possibilitou a hierarquização, em termos da intensidade de efeito adverso, daquelas amostras tóxicas.

Estudo da capacidade de remoção de óleo solúvel, em águas produzidas, por bentonitas hidrofobizadas

In this study we evaluated the capacity removal of PAHs in an oily solution between the bentonite hydrofobized with linseed oil and paraffin with natural bentonite. Analyses of natural bentonite and hydrofobized were made by the characterization techniques: (1) Thermogravimetric Analysis (TGA), which aimed to evaluate the thermal events due to mass loss, both associated with the exit of moisture and decomposition of clay as due to hidrofobizante loss agent. (2) Analysis of X-ray diffraction (XRD) in order to determine the mineralogical phases that make up the structure of clay and (3) Spectrophotometry in the infrared region used to characterize the functional groups of both the matrix mineral (bentonite) and the hidrofobizantes agents (linseed oil and paraffin). We used a factorial design 24 with the following factors; hidrofobizante, percent hidrofobizante, adsorption time and volume of the oily solution. Analyzing the factorial design 24 was seen that none of the factors apparently was more important than the others and, as all responses showed significant values in relation to the ability of oil removal was not possible to evaluate a difference in the degree of efficiency the two hidrofobizantes. For the new study compared the efficiency of the modified clay, with each hidrofobizante separately in relation to their natural form. As such, there are four new factorial designs 23 using natural bentonite as a differentiating factor. The factors used were bentonite (with and without hydrophobization), exposure time of the adsorbent material to the oily solution and volume of an oily solution, trying to interpret how these factors could influence the process of purifying water contaminated with PAHs. Was employed as a technique for obtaining responses to fluorescence spectroscopy, as already known from literature that PAHs, for presenting combined chains due to condensation of the aromatic rings fluoresce quite similar when excited in the ultraviolet region and as an auxiliary technique to gas chromatography / mass spectrometry (GC-MS) used for the analysis of PAHs in order to complement the study of fluorescence spectroscopy, since the spectroscopic method only allows you an idea of total number of fluorescent species contained in the oil soluble. The result shows an excellent adsorption of PAHs and other fluorescent species assigned to the main effect of the first factor, hydrophobization for the first planning 23 BNTL 5%, for 93% the sixth stop in the second test (+-+),factorial design 23 BNTL 10%, the fourth test (++-) with 94.5% the third factorial design 23 BNTP 5%, the second test (+--) with 91% and the fourth and final planning 23 BNTP 10%, the last test ( + + +) with 88%. Compared with adsorption of bentonite in its natural form. This work also shows the maximum adsorption of each hidrofobizante

Avaliação da biodegradação do dibenzotiofeno utilizando lodos ativados

During the oil refining process a huge discard volume of water occurs, which carries the contaminants from the process. A class of contaminant compounds resulting from the petrochemical industry are the Polyaromatic Hydrocarbons (PAH's). To evaluate the biodegradation of Dibenzothiophene in refinery water a synthetic wastewater was prepared to be treated using activated sludge. For this, a 2 3 Composite Design (plus 3 central points and six axial points) was carried out. The planning had as independent variables (factors) the initial concentration of DBT, pH and time of biodegradation. Biodegradation of DBT was assayed following the parameters COD, pH, temperature, SS, VSS, FVS, SVI. Concerned to the chromatographic conditions, a methodology was validated in order to verify the presence of DBT and its metabolite, 2-HBF, in the final wastewater treated by activated sludge system using a liquid - liquid extraction coupled to HPLC / UV analysis. The parameters used for validation were DL, QL, linearity, recovery and repeatability. As for optimization, the results indicated that the studied methodology can be used in monitoring the DBT degradation and 2- HBF by activated sludge, as they showed excellent linearity values, coefficients of variation, so as satisfactory recovery percentage. COD reduction efficiency tests showed an average percentage of 64.4%. The increasing trend for the results for the TSS and VSS tests showed that the activated sludge was well tailored. The best operating conditions for the reduction of COD were observed when operated with median concentrations of DBT, a higher time to biodegradation, and pH in both the acidic range as the basic one. The biodegradability of the DBT was confirmed by determining the presence of HBF-2. The highest concentrations of HBF-2 were obtained in extreme concentrations of DBT and pH, and higher biodegradation times.

Caracterização do material particulado e avaliação do risco ocupacional e mecanismos moleculares associados à queima artesanal da castanha de caju

Brazil is among the largest cashew nut producers of the world. However, the roasting process is still carried out artisanally, especially in the Brazilian semiarid region. In face of this occupational problem, the aim of this study was to perform a physical-chemical characterization of the particulate matter (PM) emitted by the roasting of cashew nuts, as well as to determine the occupational risk and molecular mechanisms associated. The most evident PM characteristics were the prevalence of fine particles, typical biomass burning morphologies such as tar ball and the presence of the elements K, Cl, S, Ca and Fe. In addition, atmospheric modeling analyses suggest that these particles can reach neighboring regions of the emission source. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) with carcinogenic potential, such as benzo[a]pyrene, dibenz[a,h]anthracene, benzo[a]anthracene, benzo[b]fluoranthene, chrysene, benzo[k]fluoranthene, indeno[1,2,3-c,d]pyrene and benzo[j]fluoranthene were the most abundant PAHs found in the two air monitoring campaigns. Among the identified oxy-PAH the benzanthrone (7H-benz[d,e]anthracen-7-one) had the highest concentration and the evaluation of lifetime cancer risk showed an increase of 12 to 37 cases of cancer for every 10,000 exposed people. Chemical analysis of roasted cashew nuts identified the PAHs: phenanthrene, benzo[g,h,i]perylene, pyrene and benzo[a]pyrene, besides the 3-pentadecilfenol allergen (urushiol analogue) as prevalent. Occupational exposure to PAHs was confirmed by the increase of urinary 1-hydroxypyrene levels and genotoxic effects were evidenced by the increase on micronuclei and nuclear bud frequency in exfoliated buccal mucosa cells among the exposed workers. Other biomarkers of effects such as karyorrhexis, pyknotic, karyolytic, condensed chromatin and binucleated cells also have their frequencies increased when compared to an unexposed control group. The investigation of the molecular mechanisms associated with the PM organic extract showed cytotoxicity in human lung cell lines (A549) at concentrations ≥ 4 nM BaPeq. Using non-cytotoxic doses the extract was able to activate proteins involved in the DNA damage response pathway (Chk1 and p53). Moreover, the specific contribution of the four most representative PAHs in the cashew nut roasting sample showed that benzo[a]pyrene was the most efficient to activate Chk1 and p53. Finally, the organic extract was able to increase persistently the mRNA expression involved in the PAHs metabolism (CYP1A1 and CYP1B1), inflammatory response (IL-8 and TNF-α) and cell cycle arrest (CDKN1A) for DNA repair (DDB2). The high PM concentrations and its biological effects associated warn of the serious harmful effects of artisanal cashew nut roasting and urgent actions should be taken to the sustainable development of this activity.

Caracterização do material particulado e avaliação do risco ocupacional e mecanismos moleculares associados à queima artesanal da castanha de caju

Brazil is among the largest cashew nut producers of the world. However, the roasting process is still carried out artisanally, especially in the Brazilian semiarid region. In face of this occupational problem, the aim of this study was to perform a physical-chemical characterization of the particulate matter (PM) emitted by the roasting of cashew nuts, as well as to determine the occupational risk and molecular mechanisms associated. The most evident PM characteristics were the prevalence of fine particles, typical biomass burning morphologies such as tar ball and the presence of the elements K, Cl, S, Ca and Fe. In addition, atmospheric modeling analyses suggest that these particles can reach neighboring regions of the emission source. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) with carcinogenic potential, such as benzo[a]pyrene, dibenz[a,h]anthracene, benzo[a]anthracene, benzo[b]fluoranthene, chrysene, benzo[k]fluoranthene, indeno[1,2,3-c,d]pyrene and benzo[j]fluoranthene were the most abundant PAHs found in the two air monitoring campaigns. Among the identified oxy-PAH the benzanthrone (7H-benz[d,e]anthracen-7-one) had the highest concentration and the evaluation of lifetime cancer risk showed an increase of 12 to 37 cases of cancer for every 10,000 exposed people. Chemical analysis of roasted cashew nuts identified the PAHs: phenanthrene, benzo[g,h,i]perylene, pyrene and benzo[a]pyrene, besides the 3-pentadecilfenol allergen (urushiol analogue) as prevalent. Occupational exposure to PAHs was confirmed by the increase of urinary 1-hydroxypyrene levels and genotoxic effects were evidenced by the increase on micronuclei and nuclear bud frequency in exfoliated buccal mucosa cells among the exposed workers. Other biomarkers of effects such as karyorrhexis, pyknotic, karyolytic, condensed chromatin and binucleated cells also have their frequencies increased when compared to an unexposed control group. The investigation of the molecular mechanisms associated with the PM organic extract showed cytotoxicity in human lung cell lines (A549) at concentrations ≥ 4 nM BaPeq. Using non-cytotoxic doses the extract was able to activate proteins involved in the DNA damage response pathway (Chk1 and p53). Moreover, the specific contribution of the four most representative PAHs in the cashew nut roasting sample showed that benzo[a]pyrene was the most efficient to activate Chk1 and p53. Finally, the organic extract was able to increase persistently the mRNA expression involved in the PAHs metabolism (CYP1A1 and CYP1B1), inflammatory response (IL-8 and TNF-α) and cell cycle arrest (CDKN1A) for DNA repair (DDB2). The high PM concentrations and its biological effects associated warn of the serious harmful effects of artisanal cashew nut roasting and urgent actions should be taken to the sustainable development of this activity.

Identificação do transcrito CYP1A no peixe Phalloceros caudimaculatus e resposta para a exposição a beta-naftoflavona e amostras ambientais de sedimento

Contaminantes orgânicos, como os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs), podem atingir corpos da água e possuem potencial para causar efeitos tóxicos em organismos. A exposição aos HPAs causa indução nos níveis de citocromo P450 1A (CYP1A) em peixes, e portanto, é utilizado como um biomarcador de contaminação ambiental. O guarú Phalloceros caudimaculatus ocorre naturalmente em ambientes aquáticos dulcícolas e mixohalinos na América do Sul. O presente estudo identificou a sequência nucleotídica do transcrito CYP1A de P. caudimaculatus, que codifica uma proteína com 521 aminoácidos, e que apresenta 91% e 70% de identidade com CYP1A de killifish e paulistinha, respectivamente. A partir desta sequência foi possível realizar a avaliação dos níveis de mRNA de CYP1A deste peixe por RTq-PCR. Foi realizada uma caracterização de sua indução órgão- e tempo-dependente frente a exposição ao HPA beta-naftoflavona (BNF) e ao elutriato preparado a partir de sedimento de dois corpos da água possivelmente contaminados com HPAs. Foi constatado um aumento significativo nos níveis de mRNA de CYP1A em fígado, brânquia, intestino, cérebro, nadadeira anal de macho adultos e em alevinos na primeira hora de exposição a 1 µM de BNF, em relação ao grupo controle. O rim e as nadadeiras caudal e dorsal apresentaram indução de CYP1A após duas horas de exposição ao BNF. As maiores induções nos peixes dos grupos expostos ao BNF em relação ao controle foram de 176 no rim e 122 vezes no cérebro, observadas respectivamente após 8 e 48 horas de exposição. Os níveis de mRNA de CYP1A nos órgãos e tecidos de alevino, mantiveramse induzidos pela exposição ao BNF até o final das 96 horas de exposição. A exposição dos peixes ao elutriato produzido a partir dos sedimentos coletados em dois locais potencialmente contaminados causou indução do CYP1A no fígado de 22 e 122 vezes em relação ao controle. Os resultados demonstram que a indução de CYP1A em Phalloceros caudimaculatus ocorre em tempos curtos de exposição, além da variação de acordo com o tempo de exposição e com o órgão analisado. Além disso, foi demonstrado que tecidos externos também podem ser utilizados para tais análises e que o elutriato feito a partir de sedimento de locais que recebem descargas de contaminantes podem causar indução de CYP1A nos organismos.

Genotoxicidade e composição do material particulado emitido pela queima de Biomassa: um estudo de caso em Tangará da Serra, Região da Amazônia Brasileira

Tangara da Serra is located on southwestern Mato Grosso and is found to be on the route of pollutants dispersion originated in the Legal Amazon s deforestation area. This region has also a wide area of sugarcane culture, setting this site quite exposed to atmospheric pollutants. The objective of this work was to evaluate the genotoxicity of three different concentrations of organic particulate matter which was collected from August through December / 2008 in Tangara da Serra, using micronucleus test in Tradescantia pallida (Trad-MCN). The levels of particulate matter less than 10μm (MP10) and black carbon (BC) collected on the Teflon and polycarbonate filters were determined as well. Also, the alkanes and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) were identified and quantified on the samples from the burning period by gas chromatography detector with flame ionization detection (GC-FID). The results from the analyzing of alkanes indicate an antropic influence. Among the PAHs, the retene was the one found on the higher quantity and it is an indicator of biomass burning. The compounds indene(1,2,3-cd)pyrene and benzo(k)fluoranthene were identified on the samples and are considered to be potentially mutagenic and carcinogenic. By using Trad-MCN, it was observed a significant increase on the micronucleus frequency during the burning period, and this fact can be related to the mutagenic PAHs which were found on such extracts. When the period of less burnings is analyzed and compared to the negative control group, it was noted that there was no significant difference on the micronuclei rate. On the other hand, when the higher burning period is analyzed, statistically significant differences were evident. This study showed that the Trad-MCN was sensible and efficient on evaluating the genotoxicity potencial of organic matter from biomass burning, and also, emphasizes the importance of performing a chemical composition analysis in order to achieve a complete diagnosis on environmental risk control

A simple approach to integrate the ecotoxicological and chemical data for the establishment of environmental risk levels

O presente trabalho utilizou métodos multivariados e matemáticos para integrar dados químicos e ecotoxicológicos obtidos para o Sistema Estuarino de Santos e para a região próxima à zona de lançamento do emissário submarino de Santos, com a finalidade de estabelecer com maior exatidão os riscos ambientais, e assim identificar áreas prioritárias e orientar programas de controle e políticas públicas. Para ambos os conjuntos de dados, as violações de valores numéricos de qualidade de sedimento tenderam a estar associadas com a ocorrência de toxicidade. Para o estuário, essa tendência foi corroborada pelas correlações entre a toxicidade e as concentrações de HPAs e Cu, enquanto para a região do emissário, pela correlação entre toxicidade e conteúdo de mercúrio no sedimento. Valores normalizados em relação às medias foram calculados para cada amostra, permitindo classificá-las de acordo com a toxicidade e a contaminação. As análises de agrupamento confirmaram os resultados das classificações. Para os dados de sistema estuarino, houve a separação das amostras em três categorias: as estações SSV-2, SSV-3 e SSV-4 encontram-se sob maior risco, seguidas da estação SSV-6. As estações SSV-1 e SSV-5 demonstraram melhores condições. Já em relação ao emissário, as amostras 1 e 2 apresentaram melhores condições, enquanto a estação 5 pareceu apresentar um maior risco, seguida das estações 3 e 4 que tiveram apenas alguns indícios de alteração.