The direct determination of rare earth elements in basaltic and related rocks using ICP-MS: Testing the efficiency of microwave oven sample decomposition procedures

Tests are described showing the results obtained for the determination of REE and the trace elements Rb, Y, Zr, Nb, Cs, Ba, Hf, Ta, Pb, Th and U with ICP-MS methodology for nine basaltic reference materials, and thirteen basalts and amphibolites from the mafic-ultramafic Niquelandia Complex, central Brazil. Sample decomposition for the reference materials was performed by microwave oven digestion (HF and HNO(3), 100 mg of sample), and that for the Niquelandia samples also by Parr bomb treatment (5 days at 200 degrees C, 40 mg of sample). Results for the reference materials were similar to published values, thus showing that the microwave technique can be used with confidence for basaltic rocks. No fluoride precipitates were observed in the microwave-digested solutions. Total recovery of elements, including Zr and Hf, was obtained for the Niquelandia samples, with the exception of an amphibolite. For this latter sample, the Parr method achieved a total digestion, but not so the microwave decomposition; losses, however, were observed only for Zr and Hf, indicating difficulty in dissolving Zr-bearing minerals by microwave acid attack.

A ditryptophan cross-link is responsible for the covalent dimerization of human superoxide dismutase 1 during its bicarbonate-dependent peroxidase activity

Unlike intermolecular disulfide bonds, other protein cross-links arising from oxidative modifications cannot be reversed and are presumably more toxic to cells because they may accumulate and induce protein aggregation. However, most of these irreversible protein cross-links remain poorly characterized. For instance, the antioxidant enzyme human superoxide dismutase 1 (hSod1) has been reported to undergo non-disulfide covalent dimerization and further oligomerization during its bicarbonate-dependent peroxidase activity. The dimerization was shown to be dependent on the oxidation of the single, solvent-exposed TrP(32) residue of hSod1, but the covalent dimer was not isolated nor was its structure determined. In this work, the hSod1 covalent dimer was isolated, digested with trypsin in H(2)O and H(2)(18)O, and analyzed by UV-Vis spectroscopy and mass spectrometry (MS). The results demonstrate that the covalent dimer consists of two hSod1 subunits cross-linked by a ditryptophan, which contains a bond between C3 and N1 of the respective Trp(32) residues. We further demonstrate that the cross-link cleaves under usual MS/MS conditions leading to apparently unmodified Trp(32), partially hinders proteolysis, and provides a mechanism to explain the formation of hSod1 covalent trimers and tetramers. This characterization of the covalent hSod1 dimer identifies a novel oxidative modification of protein Trp residues and provides clues for studying its occurrence in vivo. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Determination of cadmium and lead in cetacean Dolphinidae tissue from the coast of Bahia state in Brazil by GFAAS

In the present study, cadmium and lead in the muscle, lung, liver and kidney of dolphins (Sotalia guianensis and Stenella clymene) of the Bahia coast in the northwest of Brazil were determined by graphite furnace atomic absorption spectrometry. Samples were digested using a diluted oxidant mixture (HNO(3) + H(2)O(2)) with a microwave heating program performed in five steps. The optimized temperatures and chemical modifier for the pyrolysis and atomization were 700 degrees C, 1400 degrees C and Pd plus Mg for Cd, and 900 degrees C, 1800 degrees C and NH(4)H(2)PO(4) for Pb, respectively. Characteristic masses and limits of detections (n = 20, 3 sigma) for Cd and Pb were 1.6 and 9.0 pg and 0.82 ng g(-1) and 0.50 ng g(-1), respectively. Repeatability ranged from 0.87 to 8.22% for Cd and 4.31 to 8.09% for Pb. The found concentrations presented no statistical differences at the 95% confidence level when compared with the ICP OES methods. Addition and recovery tests were also performed and the results ranged between 87 and 112% for both elements. Samples of cetacean Dolphinidae (S. guianensis and S. clymene) were analyzed, and the higher concentrations ranged from 0.09 to 46.2 mu g g(-1) for Cd and 0.04 to 0.47 mu g g(-1) for Pb in liver, and from 0.133 to 277 mu g g(-1) for Cd in the kidney. (C) 2010 Elsevier By. All rights reserved.

OZONATION OF SEDIMENTS FROM AN URBAN LAKE: AN EXPLORATORY INVESTIGATION

An exploratory investigation was conducted on the effects of application of ozone on the removal of organic and inorganic contaminants and the reduction of settleable solids in urban lake sediments. Homogenized sediment samples were treated in a batch reactor with an external recirculation loop and ozone feed from a Venturi injector. The ozone generating system was fed with ambient air with small footprint and operational simplicity. Ozone mass application (g/h) and contact time (min) were varied over wide ranges during testing. The effects of the ozone mass applied per unit time and the contact time on contaminant removal efficiencies were analyzed and a trade-off between the costs of ozonation and of solids treatment and disposal was proposed. The minimum ozone mass application required for total contaminant removal apparently depended on the type of organic contaminant present. An apparent influence of inorganic contaminant speciation on the removal efficiency was found and discussed.

Characterization of organic matter from composting of different residues by physicochemical and spectroscopic methods

Chemical and spectroscopic methods were used to characterize organic matter transformations during the composting process. Four different residue mixtures were studied: P1 - garden trimmings (GT) only, P2 - GT plus fresh cattle manure, P3 - GT plus orange pomace and P4 - GT plus filter cake. The thermophilic phase was not reached in PI compost, but the P2, P3 and P4 composts showed all three typical process phases. The thermophilic phase and CEC/C ratio stabilized after 90 days, while C/N ratio and the ash content stabilized after 60 days. The increasing E(4)/E(6) ratio indicated oxidation reactions occurring during the process in the material from P2, P3 and P4. The (13)C NMR and FTIR results suggested extraction of both pectin and lignin in the HA-like fraction. The CEC/C ratio, temperature and E(4)/E(6) ratio showed that within 90 days P2, P3 and P4 composts were humified. However, material from P1 did not show characteristics of humified compost. From these data, it is apparent that C/N ratio and ash content are not reliable methods for monitoring the composting process. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Microwave-assisted digestion procedures for biological samples with diluted nitric acid: Identification of reaction products

Microwave-assisted sample preparation using diluted nitric acid solutions is an alternative procedure for digesting organic samples. The efficiency of this procedure depends on the chemical properties of the samples and in this work it was evaluated by the determination of crude protein amount. fat and original carbon. Soybeans grains, bovine blood. bovine muscle and bovine viscera were digested in a cavity-microwave oven using oxidant mixtures in different acid concentrations. The digestion efficiency was evaluated based on the determination of residual carbon content and element recoveries using inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP OES). In order to determine the main residual organic compounds, the digests were characterized by nuclear magnetic resonance (1 H NMR). Subsequently, studies concerning separation of nitrobenzoic acid isomers were performed by ion pair reversed phase liquid chromatography using a C18 stationary phase, water:acetonitrile:methanol (75:20:5, v/v/v) +0.05% (v/v) TFA as mobile phase and ultraviolet detection at 254 nm. Sample preparation based on diluted acids proved to be feasible and a recommendable alternative for organic sample digestion, reducing both the reagent volumes and the variability of the residues as a result of the process of decomposition. It was shown that biological matt-ices containing amino acids, proteins and lipids in their composition produced nitrobenzoic acid isomers and other organic compounds after cleavage of chemical bonds. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Estudo da influência da variabilidade em genes de apolipoproteínas sobre níveis lipídicos e parâmetros de massa e gordura corporal na população de Porto Alegre

Apolipoproteínas constituem a parte proteica das lipoproteínas e de uma maneira geral desempenham papéis como proporcionar estabilidade estrutural, solubilizar lipídeos altamente hidrofóbicos, servir como ligantes a receptores ou agir como co-fatores para enzimas envolvidas no metabolismo. Diversos estudos têm mostrado que a variabilidade dos genes que codificam estas proteínas podem influenciar os níveis lipídicos em diversas populações. A variabilidade da apo A-IV também foi associada com variáveis antropométricas. Nesta investigação foram analisados 8 RFLPs nos genes das apolipoproteínas C-I (HpaI), C-II (AvaII), C-III (SacI, FokI e MspI) e A-IV (XbaI, HinfI e PvuII). A amostra foi composta por 391 indivíduos caucasóides de Porto Alegre (RS) e dados sobre hábitos de vida, dosagens lipídicas e medidas antropométricas foram obtidas para cada indivíduo. Os fragmentos de interesse de cada gene foram amplificados por PCR e os genótipos foram identificados por eletroforese em géis de agarose ou poliacrilamida corados com brometo de etídio.

O polimorfismo da apolipoproteina e em três grupos étnicos e suas influências sobre os níveis lipídicos e a doença de Alzheimer

O gene da apolipoproteina E (APOE) possui três alelos com freqüências polimórficas. Esta apolipoproteína possui um importante papel no metabolismo de lipídeos, crescimento e regeneração neuronal, e parece estar relacionada com a doença de Alzheimer. No entanto, a magnitude destas influências difere de acordo com a população estudada, sugerindo uma interação genótipo/ambiente. No presente trabalho, foram estudadas seis tribos indígenas sul-americanas (n=186), 100 negróides e 466 caucasóides de Porto Alegre. Destes últimos, 343 foram investigados quanto à associação com níveis lipídicos e 23 quanto à associação com doença de Alzheimer. Todas as amostras foram amplificadas pela reação em cadeia da polimerase (PCR) e clivadas com a enzima de restrição Hha I. Os genótipos foram identificados após separação dos fragmentos de restrição por eletroforese em gel de agarose a 4% corado com brometo de etídeo. O presente estudo teve os seguintes objetivos específicos: 1)Determinar as freqüências gênicas e genotípicas da APOE nas populações negróides e caucasóides de Porto Alegre e de seis tribos indígenas da América do Sul; 2)Verificar se as associações entre os alelos da APOE e lipídeos séricos descritas em caucasóides também ocorrem em populações indígenas brasileiras; 3)Investigar a influência do polimorfismo do gene APOE em pacientes com hipercolesterolemia e hipertrigliceridemia, bem como em indivíduos normais da população de Porto Alegre e 4)Determinar a distribuição dos alelos da APOE em uma amostra de pacientes com Doença de Alzheimer.

Uso de reator seqüencial em batelada (RSB) para pós-tratamento de efluente de reator anaeróbio

Este trabalho consistiu no pós-tratamento de efluente de reator anaeróbio, em um sistema de reator seqüencial em batelada (RSB), com vistas à remoção biológica de nitrogênio e fósforo. Primeiramente, em escala de laboratório, verificou-se a eficiência de três RSBs, com ciclos operacionais diferenciados, tratando o efluente produzido por um reator seqüencial em batelada anaeróbio (RSBAn), alimentado por esgoto sintético, caracteristicamente doméstico. Neste experimento, também acoplou-se um sistema de aquisição de dados aos RSBs, para monitorar continuamente os parâmetros pH, redox e OD, com o objetivo de obter pontos inferenciais de controle dos processos de nitrificação, desnitrificação e remoção biológica de fósforo. Subseqüente a este experimento, desenvolveu-se um sistema de RSB em escala piloto, tratando o efluente anaeróbio real de um UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), no intuito de analisar o efeito da mudança de escala e do tipo de esgoto, que passou de sintético a real, na performance do RSB. No experimento em escala de laboratório, os resultados obtidos demonstraram boas eficiências de remoção de DQO e SS, e uma ótima eficiência no processo de nitrificação. As eficiências médias de remoção de DQO, SS e nitrificação, foram respectivamente de 93,3%, 90,7% e 98,9%. O processo de desnitrificação não desenvolveu-se satisfatoriamente devido às baixas concentrações de matéria orgânica do efluente anaeróbio. O processo de remoção biológica de fósforo, além das baixas DQO afluentes, foi prejudicado pelas idades de lodo extremamente longas estabelecidas nesta fase experimental, em função da aplicação da estratégia de controle de processo baseada na concentração de SSV no licor. Objetivando-se aumentar a concentração de matéria orgânica imediatamente disponível no afluente, com o conseqüente acréscimo de eficiência nos processos de desnitrificação e remoção biológica de fósforo, introduziu-se um pré-fermentador, para gerar metade do efluente anaeróbio a ser tratado nos RSBs. O controle do processo passou a ser efetuado através da aplicação de uma idade de lodo pré-estabelecida de 20 dias. Observou-se um aumento bastante significativo do processo de desnitrificação, atingindo uma eficiência da ordem de 70,4%. No entanto, as maiores concentrações de matéria orgânica solúvel, com a introdução do pré-fermentador, não foram suficientes para estimular o desenvolvimento das bactérias removedoras de fósforo. Um aumento de DQO do esgoto sintético foi necessário para permitir a simultaneidade dos processos de desnitrificação e remoção de fósforo. Porém, apesar de apresentar ciclos operacionais com eficiências de 100% de remoção de fósforo, este processo não mostrou-se confiável, alternando entre fases de boas, médias e más eficiências. Provavelmente as idades de lodo, ainda muito altas para promover a remoção de fósforo do sistema, justificam a permanência bastante irregular na eficiência deste processo. Neste período, a concentração média de DQO necessária para atingir-se uma eficiência satisfatória nos processos conjuntos de nitrificação e desnitrificação, foi de 644,6 mg/L. As seguintes eficiências foram observadas: 95,8% na remoção de DQO, 98,7% na nitrificação, 76,8% na desnitrificação e 74,5% na remoção de nitrogênio. O acompanhamento "on line" de pH, redox e OD mostrou-se como uma eficiente ferramenta inferencial no controle de processos biológicos, principalmente daqueles referentes à remoção de nitrogênio. Dentre os três parâmetros monitorados, o pH apresentouse como o mais representativo. No experimento em escala piloto, o processo de nitrificação não desenvolveu-se possivelmente devido ao efeito conjunto de baixos tempos de detenção nas etapas aeróbias dos ciclos operacionais dos RSBs, com a ação tóxica de sulfetos produzidos no tratamento anaeróbio. O processo de remoção biológica de fósforo, similarmente ao experimento em escala de bancada, não mostrou-se confiável, apresentando períodos alternados de eficiência. Por fim, com vistas a verificar o desenvolvimento de processo inibitório por efluentes de tratamento anaeróbio em sistemas aeróbios, realizou-se uma série de testes de inibição com o efluente anaeróbio e também especificamente com sulfeto. Os testes respirométricos (DBO última e em batelada), foram de essencial importância para analisar a tratabilidade biológica de esgoto contendo composto tóxico. Pôde-se comprovar que o sulfeto, presente no efluente anaeróbio real, ou o efeito de sua combinação com outras substâncias contidas no lodo ativado, alterou a cinética dos processos biológicos desenvolvidos no sistema de tratamento do tipo lodo ativado.

Comportamento do reator seqüencial em batelada (RSB) sob estado estacionário dinâmico utilizando idade do lodo como parâmetro de controle operacional

O reator seqüencial em batelada (RSB) é uma variante de lodos ativados capaz de promover a remoção da matéria orgânica, a remoção dos nutrientes e a separação da fase sólida da líquida em uma unidade. A valorização das áreas urbanas, a carência de tratamento terciário e a crescente necessidade de redução nas dimensões de estações de tratamento de esgoto devem impulsionar o desenvolvimento de pesquisas sobre RSB em curto espaço de tempo. A partir deste cenário, o presente trabalho teve como objetivo modelar o comportamento do reator seqüencial em batelada a partir da teoria desenvolvida por Marais e colaboradores. Dentro deste contexto, a cinética de oxidação dos compostos orgânicos e do nitrogênio na forma amoniacal foi descrita e modelada. O trabalho experimental foi realizado em duas escalas: bancada e piloto. O experimento em escala de bancada foi dividido em duas fases. Foram utilizados dois RSBs e um sistema de fluxo contínuo. Um reator seqüencial em batelada (RSB1) foi operado com idade de lodo. O outro reator em batelada (RSB2) foi operado em função da relação F/M e o sistema de fluxo contínuo (FC1) por idade de lodo. Estes reatores foram utilizados como controle no monitoramento do RSB1 Na primeira fase, os três sistemas removeram apenas matéria orgânica. Na fase seguinte, removeram matéria orgânica e nitrogênio. A partir dos resultados obtidos em escala de bancada, foi possível concluir que o modelo desenvolvido pode ser aplicado ao reator seqüencial em batelada operando com idade de lodo, permitindo determinar a qualidade do efluente, a produção de lodo e o consumo de oxidante. Além disso, foi possível descrever o comportamento da taxa de consumo de oxigênio em função da oxidação da matéria orgânica biodegradável e da oxidação do nitrogênio na forma amoniacal. O reator seqüencial em batelada operado com idade de lodo (RSB1) alcançou remoção média de matéria orgânica de 90 % nas idades de lodo de 30, 20, 10 e 5 dias. A remoção média de nitrogênio mais elevada foi obtida na idade de lodo de 20 dias e atingiu 87 %. Nas demais idades de lodo a remoção média de nitrogênio variou entre 79 e 42 %. A modelagem do comportamento do reator seqüencial em batelada resultou numa proposta de metodologia para o dimensionamento que tem como finalidade abolir critérios obsoletos e inadequados para o dimensionamento de lodos ativados em batelada No experimento em escala piloto, foram utilizados um reator seqüencial em batelada, denominado RSB, e um sistema de fluxo contínuo com a configuração Bardenpho, denominado FC. Os sistemas de lodos ativados sob investigação foram monitorados em duas idades de lodo: 30 e 10 dias. Os dados do experimento em escala piloto mostraram que os processos físico-químicos e biológicos envolvidos na remoção de matéria orgânica e nitrogênio no RSB foram mais eficientes do que no Bardenpho quando trataram o mesmo esgoto doméstico e foram submetidos às mesmas condições operacionais. No RSB, obteve-se 88 e 89 % de remoção de matéria orgânica nas idades de lodo de 10 e 30 dias, respectivamente. Nesta seqüência das idades de lodo, a eficiência do Bardenpho caiu de 87 para 76 %. O sistema de fluxo contínuo removeu 66 e 52 % do nitrogênio total afluente nas idades de lodo de 10 e 30 dias, respectivamente. A eficiência do RSB na remoção de nitrogênio foi determinada apenas na idade de lodo de 10 dias e alcançou 69 %. A partir dos resultados obtidos em escala de bancada e piloto, constata-se que o reator seqüencial em batelada operando com idade de lodo pode ser utilizado no tratamento de esgoto doméstico e obter eficiência na remoção de matéria orgânica e nitrogênio igual ou superior ao sistema de fluxo contínuo.

Avaliação do processo de compostagem de resíduos sólidos urbanos

A crescente produção de resíduos sólidos urbanos e a escassez de áreas para uma destinação final tecnicamente adequada, via implantação de aterros sanitários, faz com que tome importância a técnica de tratamento de resíduos sólidos orgânicos através das compostagem/vermicompostagem. Nesta pesquisa, foi realizada a avaliação destes processos, tendo sido observadas principalmente a influência da aeração e da umidade no desempenho destas técnicas de tratamento, em leiras de pequenos e grandes volumes. Nos experimentos, com leiras de pequenos volumes, realizados no IPH (Instituto de Pesquisas Hidráulicas) da UFRGS, utilizou-se resíduos sólidos de poda (resíduos verdes, com alta concentração de carbono) codispostos (misturados em peso) com resíduos vegetais da CEASA (Companhia Estadual de Abastecimento Sociedade Anônima) e lodos provenientes de estações de tratamento de esgotos sanitários. Nos experimentos, com leiras de grandes volumes, realizados na UTC – Unidade de Triagem e Compostagem de Porto Alegre, utilizou-se resíduos orgânicos domiciliares codispostos com os mesmos resíduos utilizados nos primeiros experimentos. Paralelamente aos experimentos de compostagem, avaliou-se os lixiviados produzidos nos sistemas. Na compostagem de grandes volumes, também foi observado o desempenho de banhados construídos de fluxo subsuperficial para o tratamento desses efluentes líquidos. com teores de resíduos verdes menores que 35 %, o que se justifica pela maior concentração de resíduos de característica facilmente biodegradável e de maior palatabilidade para os vermes. Em todos os experimentos de compostagem, verificou-se que o controle efetivo do processo pode ser realizado através da avaliação sistemática das temperatura e umidade das leiras. Evidenciou-se também que para regiões de clima similar ao de Porto Alegre, com elevadas precipitações principalmente no inverno, é necessário adotar dimensões adequadas ao sistema de compostagem “windrow” para áreas descobertas. Comprovou-se também a necessidade de manutenção da umidade na faixa entre 50% e 70 %, inclusive com reposição desta, mesmo na situação de inverno. A avaliação dos lixiviados da compostagem demonstrou que, com os substratos utilizados nos experimentos, as concentrações de DBO5, DQO e de outras variáveis são elevadas ao início do processo de decomposição, devido à solubilização dos compostos orgânicos e inorgânicos presentes na matéria orgânica. Os lixiviados da compostagem possuem baixas concentrações de condutividade, DBO5, NH4 +, entre outros, quando comparados aos lixiviados de aterros sanitários. tratamento destes efluentes. Os resultados obtidos nos banhados construídos para baixas cargas hidráulicas (1cm/d) e concentrações de DBO5 do afluente abaixo de 150 mg/L apontaram uma eficiência média de remoção de 52,02%. No que se refere a nitrogênio (todas as formas), fósforo, metais, potencial redox e sólidos totais, as eficiências foram variáveis, com melhores resultados para nitrogênio amoniacal e fósforo. A compostagem pode ser considerada uma alternativa viável de tratamento de resíduos orgânicos, utilizando-se o processo “windrow” com revolvimento mecânico, mesmo em pátios descobertos em climas subtropicais. Neste caso, sugere-se que os lixiviados gerados nos primeiros dias de compostagem (30 dias aproximandamente) sejam recirculados e o excedente tratado em ETE. Pode-se, também, utilizar o sistema de banhados construídos como complementação, principalmente para a remoção de nitrogênio e fósforo.