Avaliação dos teores de resíduos do pesticida ditiocarbamato no solo de uma cultura de couve (Brassica Oleracea L.) utilizando cloridrato de L-cisteina para preservação das amostras

Os pesticidas etileno-bis-ditiocarbamatos da classe dos ditiocarbamatos estão entre os fungicidas mais empregados em todo o mundo para o controle de pragas. Muitos métodos para determinar ditiocarbamatos são baseados na hidrólise ácida em presença de cloreto estanoso e análise do CS2 gerado por diferentes técnicas. Nesse contexto, constituiram em objetivos do presente trabalho, como primeira etapa, o estudo de condições adequadas à estocagem de amostras de solo, e como segunda etapa, a avaliação das taxas de degradação e de lixiviação do fungicida mancozebe num cambissolo distrófico através do método espectrofotométrico. O sítio de estudo foi uma área delimitada de 36 m2, de uma cultura de couve, localizada em São Lourenço no 3 distrito do município de Nova Friburgo-RJ. As análises foram realizadas no laboratório de tecnologia ambiental (LABTAM/UERJ). Na primeira etapa, duas sub-amostras de solo contaminadas com mancozebe foram submetidas a tratamento com cloridrato de L-cisteina e estocadas às temperaturas ambiente e de -20C, sendo posteriormente analisadas em intervalos de 1, 7, 15 e 35 dias após a aplicação do fungicida. Outras duas sub-amostras não tratadas com cloridrato de L-cisteina foram submetidas às mesmas condições de temperatura e analisadas nos mesmos intervalos de tempo. Na segunda etapa, foi efetuada a aplicação do fungicida MANZATE 800 (Dupont Brasil, 80% mancozebe) na dose recomendada de 3,0 Kg ha-1 e coletadas amostras do solo nas profundidades de 0-10, 10-20 e 20-40 cm em intervalos de 2,5,8,12,15,18 e 35 dias após aplicação. As amostras de cada profundidade foram tratadas com cloridrato de L-cisteina e acondicionadas sob temperatura de -20C. Através dos resultados obtidos na primeira etapa, pôde-se concluir que o tratamento com cisteina foi eficaz para conservação do analito, tanto para a amostra mantida a -20C quanto para a amostra mantida à temperatura ambiente. Os dados obtidos na segunda etapa do estudo mostraram que mancozebe apresentou comportamento semelhante ao descrito na literatura, para persistência no solo. Os resultados de lixiviação mostraram que nas condições pelas quais foi conduzido o experimento, resíduos de mancozebe foram detectados em profundidades de até 40 cm, porém através dos modelos de potencial de lixiviação, concluiu-se que o fungicida não oferece risco de contaminação de águas subterrâneas

Avaliação de diferentes estratégias de biorremediação de solo argiloso contaminado por óleo em biorreator de fase semi-sólida

A prática da troca de óleo lubrificante usado, particularmente óleos automotivos, representa um grave problema ambiental em função de sua natureza perigosa, do manuseio incorreto e do descarte indiscriminado no meio ambiente. A investigação quanto à remediação de áreas contaminadas por esse resíduo torna-se necessária, particularmente para solo de natureza argilosa. O presente estudo teve por objetivo avaliar a biorremediação de um solo argiloso contaminado por óleo lubrificante utilizando biorreatores de fase semi-sólida. Frascos tipo Erlenmeyer, contendo 20 g de solo contaminado com 3% (m/m) de óleo lubrificante, em triplicata, foram mantidos em temperatura e agitação constantes, segundo as seguintes estratégias de tratamento: (i) Bioestímulo com ajuste de nutrientes (BIOE); (ii) Bioaumento com adição de inóculo microbiano aclimatado (BIOA); (iii) Bioestímulo e adição de surfactante sintético Tween-80 (BIOES); (iv) Bioaumento, bioestímulo e surfactante sintético Tween-80 (BIOAS) e (iv) controle, com água destilada purificada (CONT). A eficiência de remoção do contaminante foi avaliada após 68 dias de tratamento por análises de evolução de CO2, redução de COT, decaimento de HTP, de n-alcanos e frações de hidrocarbonetos saturados, aromáticos e compostos polares. O tratamento BIOAS resultou na maior produção de CO2 acumulada (1247,0 mg.20g-1 de solo) seguida pelo tratamento BIOES (1077,6 mg.20g-1 de solo). Ao final do experimento, todos os tratamentos reduziram significativamente os teores de HTPs quando comparados ao controle (11,14,2%). Os tratamentos BIOAS e BIOES não apresentaram diferenças significativas quanto à redução de HTPs (42,03,7% e 37,46,3%, respectivamente). Tanto o bioestímulo quanto o bioaumento mostraram-se estratégias com potencial para aumentar a eficácia da biorremediação de solos argilosos, sendo que a adição de surfactante foi o fator mais importante, tendo aumentado significativamente a capacidade de remoção em ambas as estratégias. O uso de biorreatores em fase semi-sólida na biorremediação de solo argiloso contaminado com óleo lubrificante mostrou-se bastante promissor e tal estratégia pode ser aplicada em escala imediatamente superior

Force chains, friction, and flow: Behavior of granular media across length scales

We study the behavior of granular materials at three length scales. At the smallest length scale, the grain-scale, we study inter-particle forces and "force chains". Inter-particle forces are the natural building blocks of constitutive laws for granular materials. Force chains are a key signature of the heterogeneity of granular systems. Despite their fundamental importance for calibrating grain-scale numerical models and elucidating constitutive laws, inter-particle forces have not been fully quantified in natural granular materials. We present a numerical force inference technique for determining inter-particle forces from experimental data and apply the technique to two-dimensional and three-dimensional systems under quasi-static and dynamic load. These experiments validate the technique and provide insight into the quasi-static and dynamic behavior of granular materials.

At a larger length scale, the mesoscale, we study the emergent frictional behavior of a collection of grains. Properties of granular materials at this intermediate scale are crucial inputs for macro-scale continuum models. We derive friction laws for granular materials at the mesoscale by applying averaging techniques to grain-scale quantities. These laws portray the nature of steady-state frictional strength as a competition between steady-state dilation and grain-scale dissipation rates. The laws also directly link the rate of dilation to the non-steady-state frictional strength.

At the macro-scale, we investigate continuum modeling techniques capable of simulating the distinct solid-like, liquid-like, and gas-like behaviors exhibited by granular materials in a single computational domain. We propose a Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) approach for granular materials with a viscoplastic constitutive law. The constitutive law uses a rate-dependent and dilation-dependent friction law. We provide a theoretical basis for a dilation-dependent friction law using similar analysis to that performed at the mesoscale. We provide several qualitative and quantitative validations of the technique and discuss ongoing work aiming to couple the granular flow with gas and fluid flows.

Análise dinâmica de plataformas de aço para produção de petróleo com base na consideração do efeito da interação solo-estrutura

Atualmente, as tendências competitivas do mercado mundial, têm forçado os engenheiros estruturais a desenvolver soluções de projeto que acarretem em menor peso e custo de execução. Uma consequência direta desta nova tendência de projeto é o aumento considerável de problemas relacionados a vibrações de piso indesejadas. Por esta razão, os sistemas estruturais de pisos podem tornar-se vulneráveis a vibrações excessivas, como por exemplo, aquelas induzidas por equipamentos mecânicos (máquinas rotativas). Deste modo, este trabalho objetiva investigar o comportamento dinâmico de uma plataforma de aço para produção de petróleo, localizada na bacia de Santos (campo de Merluza), São Paulo, Brasil. Para tal, investiga-se a influência das ações dinâmicas oriundas dos equipamentos mecânicos localizados sobre os decks metálicos da plataforma. A resposta dinâmica do modelo estrutural foi determinada através de um extenso estudo numérico, a partir da análise de suas frequências naturais, deslocamentos, velocidades e acelerações de pico. Nesta investigação, as cargas dinâmicas provenientes dos equipamentos mecânicos (máquinas rotativas) foram aplicadas sobre o piso metálico do sistema estrutural. Com base obtenção da resposta dinâmica da estrutura (deslocamentos, velocidades e acelerações), foi possível avaliar a performance do modelo estrutural em termos de critérios de conforto humano e das tolerâncias máximas referentes aos equipamentos mecânicos, de acordo com normas e recomendações de projeto.

Avaliação da biodegradabilidade de misturas poliméricas de policarbonato/poli(-caprolactona) em solo simulado

Neste estudo foram avaliadas amostras de misturas poliméricas de Policarbonato (PC) e Poli--caprolactona (PCL) em diferentes concentrações após enterro em solo preparado, por períodos variando de uma a doze semanas, seguindo a Norma ASTM G 160 - 03. As amostras, após ficarem enterradas, foram retiradas do solo e analisadas por calorimetria diferencial de varredura (DSC), análise termogravimétrica (TGA), microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectrometria de absorção na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Foi observado através de avaliação morfológica que houve degradação nas amostras de PCL puro e na mistura PC/PCL (60/40). Para misturas com menores teores de PCL a degradação não foi significativa no tempo de avaliação sugerido pela norma. Após o tempo de 12 semanas em contato com o solo houve uma redução no teor de cristalinidade das amostras tanto de PCL puro quanto da mistura PC/PCL com 40% de PCL. As variações ocorridas devido à biodegradabilidade não foram suficientes para acarretar perda de resistência térmica nas amostras. Verificou-se que para avaliar a biodegradabilidade de misturas contendo o polímero biodegradável PCL, é necessária uma adaptação da Norma utilizada, aumentando o tempo de enterro das amostras

Monitoramento do agrotóxico mancozeb no solo em diferentes sistemas de plantios de tomate

O presente trabalho tem por objetivo monitorar o agrotóxico Mancozeb no solo em diferentes sistemas de plantios de tomate utilizando a metodologia de decomposição dos ditiocarbamatos (DTCs) com geração de dissulfeto de carbono (CS2). Este método é amplamente utilizado na determinação dos resíduos de DTCs em alimentos, tendo sido adaptado para trabalhar com amostras de solo artificiais e reais. O método foi avaliado utilizando amostras contaminadas artificialmente a partir de uma amostra de solo controle, proveniente da Amazônia. A contaminação foi realizada com uma solução de campo (2 g.L-1 em água) do agrotóxico Manzate 800 (Mancozeb). A partir do momento em que foram determinadas as condições ideais de operação do método de decomposição dos DTCs, analisou-se o teor de Mancozeb em amostras reais, provenientes de uma área cultivada com tomate, no Município de São José de Ubá (RJ), sob sistemas de Plantios Convencional, Mínimo e Direto. Foi possível constatar a presença de teores de Mancozeb nas amostras reais de solo em estudo, coletadas nas profundidades 0 - 5 cm; 5 - 10 cm; 10 - 20 cm e 20 - 40 cm. Os resultados mostraram que os solos provenientes dos sistemas convencional e mínimo apresentaram, na camada superficial, um teor de Mancozeb de (7,44 mg.kg-1 e 5,70 mg.kg-1) superior ao obtido no sistema direto, que apresentou teores de (1,14 mg.kg-1 e 1,95 mg.kg-1) de Mancozeb

Avaliação de diferentes estratégias de biorremediação no tratamento de solo contaminado por diesel B5

No Brasil, a contaminação do solo por derramamentos de combustíveis representa um dos mais graves problemas ambientais e o impacto da introdução de novas misturas como diesel/biodiesel na matriz energética requer investigação quanto a tecnologias apropriadas de remediação. O presente estudo teve por objetivo avaliar diferentes estratégias de biorremediação no tratamento de solo contaminado experimentalmente com óleo diesel B5. Foram conduzidos três experimentos. No primeiro, quatro microcosmos em duplicata, contendo 500 g de solo e 5% (p/p) de óleo diesel B5, todos suplementados com oxigênio através de revolvimento manual e com ajuste de umidade, tiveram como tratamentos: bioestímulo com ajuste de pH (BE1); bioestímulo com ajuste de pH e nutrientes (BE2); bioaumento com ajuste de pH, nutrientes e adição de consórcio microbiano comercial KMA (BAM) e; controle abiótico, com ajuste de pH e solo esterilizado em autoclave (PA). Paralelamente, foi conduzido tratamento por bioaumento com ajuste de pH e nutrientes, suplementação de oxigênio e consórcio KMA, em solo contaminado apenas por diesel a 5% (BAD). A população microbiana foi monitorada através da contagem de UFC e os tratamentos, avaliados pela remoção de carbono orgânico e de hidrocarbonetos de petróleo (n-alcanos C10-C36). No segundo experimento, o metabolismo microbiano aeróbio foi avaliado através da produção de CO2 em respirômetros de Bartha (triplicatas), em solo contaminado com 5% (p/p) de óleo diesel B5, ajustado para pH e umidade, nas seguintes condições: solo com adição do consórcio KMA; solo com adição de cultura microbiana obtida a partir de outro solo proveniente de um posto de combustível com histórico de vazamento de tanques (RES) e; solo esterilizado por adição de azida de sódio a 0,3% (p/p). Como controle, solo sem contaminação, com sua população microbiana autóctone. No terceiro experimento, a capacidade da microbiota autóctone (EX), assim como do consórcio KMA e da cultura RES, em biodegradar óleo diesel B5, diesel e biodiesel de soja foi testada através do uso de indicadores de oxirredução DCPIP e TTC. Os experimentos em microcosmos indicam que houve uma complementaridade metabólica entre a população nativa e o consórcio comercial de microorganismos KMA, cuja presença promoveu um decaimento mais rápido de n-alcanos nas primeiras semanas do experimento. No entanto, após 63 dias de experimento, os tratamentos BAM, BAD e BE2 apresentaram, respectivamente, em média, 92,7%, 89,4% e 81,7% de remoção dos hidrocarbonetos n-alcanos C10-C36, sendo tais diferenças, sem significância estatística. Nos respirômetros, o bioaumento com cultura microbiana RES apresentou a maior produção de CO2 e a maior remoção de hidrocarbonetos (46,2%) após 29 dias. Tanto nos ensaios em microcosmos quanto nos respirométricos, não foi possível estimar a contribuição dos processos abióticos, tendo em vista evidências da existência de atividade microbiana no solo esterilizado térmica ou quimicamente. Os ensaios com os dois indicadores redox mostraram que apenas a microbiota nativa do solo em estudo e a cultura microbiana RES apresentaram potencial para degradar óleo diesel B5, biodiesel de soja ou diesel, quando colocadas em meio mineral contendo tais combustíveis como única fonte de carbono.

Microscopic Origin of Macroscopic Strength in Granular Media: A Numerical and Analytical Approach

Constitutive modeling in granular materials has historically been based on macroscopic experimental observations that, while being usually effective at predicting the bulk behavior of these type of materials, suffer important limitations when it comes to understanding the physics behind grain-to-grain interactions that induce the material to macroscopically behave in a given way when subjected to certain boundary conditions.

The advent of the discrete element method (DEM) in the late 1970s helped scientists and engineers to gain a deeper insight into some of the most fundamental mechanisms furnishing the grain scale. However, one of the most critical limitations of classical DEM schemes has been their inability to account for complex grain morphologies. Instead, simplified geometries such as discs, spheres, and polyhedra have typically been used. Fortunately, in the last fifteen years, there has been an increasing development of new computational as well as experimental techniques, such as non-uniform rational basis splines (NURBS) and 3D X-ray Computed Tomography (3DXRCT), which are contributing to create new tools that enable the inclusion of complex grain morphologies into DEM schemes.

Yet, as the scientific community is still developing these new tools, there is still a gap in thoroughly understanding the physical relations connecting grain and continuum scales as well as in the development of discrete techniques that can predict the emergent behavior of granular materials without resorting to phenomenology, but rather can directly unravel the micro-mechanical origin of macroscopic behavior.

In order to contribute towards closing the aforementioned gap, we have developed a micro-mechanical analysis of macroscopic peak strength, critical state, and residual strength in two-dimensional non-cohesive granular media, where typical continuum constitutive quantities such as frictional strength and dilation angle are explicitly related to their corresponding grain-scale counterparts (e.g., inter-particle contact forces, fabric, particle displacements, and velocities), providing an across-the-scale basis for better understanding and modeling granular media.

In the same way, we utilize a new DEM scheme (LS-DEM) that takes advantage of a mathematical technique called level set (LS) to enable the inclusion of real grain shapes into a classical discrete element method. After calibrating LS-DEM with respect to real experimental results, we exploit part of its potential to study the dependency of critical state (CS) parameters such as the critical state line (CSL) slope, CSL intercept, and CS friction angle on the grain's morphology, i.e., sphericity, roundness, and regularity.

Finally, we introduce a first computational algorithm to ``clone'' the grain morphologies of a sample of real digital grains. This cloning algorithm allows us to generate an arbitrary number of cloned grains that satisfy the same morphological features (e.g., roundness and aspect ratio) displayed by their real parents and can be included into a DEM simulation of a given mechanical phenomenon. In turn, this will help with the development of discrete techniques that can directly predict the engineering scale behavior of granular media without resorting to phenomenology.

Avaliação da biodegradação de compósitos de poliéster e amido com fibra de coco verde em solo simulado e ambiente marinho

A utilização de polímeros biodegradáveis é uma das formas de minimizar o grande volume de descartes de materiais poliméricos que tendem a aumentar cada vez mais causando dano ao meio ambiente. Existem vários métodos de avaliação de biodegradação de polímeros que podem contribuir para o desenvolvimento de novos materiais biodegradáveis. Nessa dissertação foi avaliada a biodegradação do compósito de matriz de polímero comercial à base de poliéster e amido e fibra de coco verde. Foram usados dois métodos, em solo simulado e em ambiente marinho. A biodegradação dos compósitos foi avaliada através das análises de: Perda de massa, Microscopia ótica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), Análise Termogravimétrica (TGA) e Espectroscopia na região do Infravermelho (FTIR). Além disso, foi realizada uma comparação entre desempenho de biodegradação do material nos dois ambientes. A velocidade de biodegradação no ambiente marinho é maior do que no solo simulado

The tunable negative refractive index in granular composite

The effective refractive index of a kind of granular composite, which consists of granular metallic and magnetic inclusions with different radius embedded in a host medium, is theoretically investigated. Results show that for certain volume fractions of these two inclusions, the negative permittivity peak shifts to low frequency and the peak value increases with increasing radius ratio of the radius of magnetic granulae to that of metallic granulae. Simultaneously, peak value of permeability decreases with the radius ratio, and value peak shifts to high frequency with increasing volume fraction of magnetic inclusion. Therefore, the radius ratio can affect the effective refractive index considerably, and it is found that by adjusting the radius ratio, the refractive index may change between negative and positive values for certain volume fractions of the two inclusions. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Emissões atmosféricas oriundas da biorremediação de solo do Complexo Petroquímico do Estado do Rio de Janeiro (COMPERJ) experimentalmente contaminado por diesel Defesa

As pesquisas relacionadas às questões ambientais têm aumentado nos últimos anos à medida que os fenômenos climáticos têm mostrado alterações cada vez mais intensas, assim como eventos de contaminação têm ocorrido. Para reduzir a concentração de contaminantes em solos, podem ser empregados processos de biorremediação, que têm por objetivo reduzir a carga poluente através do uso de micro-organismos em condições específicas. Notadamente, a possibilidade, durante o tratamento, da emissão de gases de efeito estufa (GEE) ou compostos orgânicos voláteis (COV) possui poucos dados na literatura. Este trabalho avaliou o uso da biorremediação sob condições anaeróbicas e aeróbicas, para solo contaminado com diesel, em condições do solo de atenuação natural, processos abióticos e bioestímulo. Os estudos anaeróbios mostraram que as emissões de GEE (CH4, CO2 e N2O) alcançaram valores de 2,0 μg kg-1; 4,0x102 μg kg-1 e 0,3 μg kg-1, respectivamente e as emissões de COV foram observadas em toda a série (de hexano a decano). O estudo estatístico descritivo mostrou mudança na hierarquização dos produtos remanescentes no solo evidenciando atividade microbiana neste estudo. Para a eliminação da possibilidade de processos metanogênicos serem responsabilizados pelas emissões de CH4 observados no estudo anaeróbio, foi realizado o mesmo experimento, porém em condições de aeração forçada. Foi observado aumento das emissões de GEE e COV em 2,0 μg kg-1 h-1 para CH4, 5,0x102 μg kg-1 h-1 para CO2 e 0,4 μg kg-1 h-1 para N2O. O estudo estatístico descritivo também mostrou mudança na hierarquização dos produtos. As propriedades metanogênicas foram excluídas pelo estudo aeróbio, corroborando o fato de que ocorre emissão de GEE durante as etapas de biorremediação