RESUMO A composição do lixiviado de aterros sanitários sofre influência de diversos fatores, entre eles as condições climáticas. Assim, o objetivo deste estudo consistiu em analisar a variação sazonal na composição e na toxicidade do lixiviado gerado no aterro sanitário localizado em Campina Grande (PB), região semiárida do Brasil, o qual apresentava idade inferior a cinco anos (aterro jovem). A amostragem foi constituída de sete coletas de lixiviado e passou por caracterização físico-química e análises fitotoxicológicas em sementes de tomate (Solanum lycopersicum) e repolho (Brassica oleracea). Na avaliação fitotoxicológica, foram analisados os indicadores crescimento relativo da raiz (CRR) e inibição do crescimento da raiz (ICR), expostos a três tratamentos, cujas concentrações foram de 1, 5 e 10% de lixiviado. Para avaliar a relação da precipitação com a composição e a toxicidade do lixiviado, foi utilizada a análise de correlação entre as variáveis estudadas. De acordo com os resultados, verificou-se que a precipitação influenciou na redução do pH, no entanto, para os demais indicadores físico-químicos (alcalinidade total, nitrogênio amoniacal total, cloretos, demanda química de oxigênio e sólidos voláteis) e para os indicadores fitotoxicológicos (CRR e ICR), não foram obtidas relações com a precipitação. Logo, os eventos de chuva determinados neste estudo não causaram alterações na composição nem na toxicidade do lixiviado.

Abstract The composition of the leached in sanitary landfills is influenced for several factors, including climatic conditions. In this study aimed to analyze the seasonal variation in the composition and toxicity of the leached generated in the Sanitary Landfill located in Campina Grande, semiarid region of Brazil, which was less than 5 years old (young landfill). Sampling consisted of 7 leached collections, in which physicochemical characterization and phytotoxicological analyzes were carried out in tomato (Solanum lycopersicum) and cabbage (Brassica oleraceae) seeds. In the phytotoxicological assessment, the indicators Relative Root Growth (RRG) and Inhibition of Root Growth (IRG) were analyzed, exposed to three treatments (T1, T5 and T10), in the concentrations from 1%, 5% and 10% of leached. To assess the relationship from precipitation with composition and toxicity of the leached, correlation analysis was used between the variables studied. According to the results, the precipitation influenced the pH reduction, however, for the other physical-chemical indicators (total alkalinity, total ammoniacal nitrogen, chlorides, chemical oxygen demand and volatile solids) and for the phytotoxicological indicators (CRR and ICR ), relationships with precipitation were not obtained. Therefore, the rainfall events determined in this study did not cause changes in the composition and toxicity of the leached.

RESUMO O conhecimento das populações bacterianas responsáveis pela biodegradação dos resíduos sólidos dispostos em aterros sanitários pode levar ao desenvolvimento de alternativas tecnológicas viáveis para o tratamento e a estabilização dos resíduos, resultando em impactos positivos para a operação de aterros, a recuperação de energia, a saúde pública e o meio ambiente. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a diversidade bacteriana associada à biodegradação de resíduos sólidos urbanos (RSU) aterrados em uma célula experimental no município de Campina Grande, Paraíba. O estudo abrangeu as etapas de construção, planejamento estatístico dos bairros de Campina Grande para coleta e preenchimento da célula experimental com RSU. As amostras de DNA das bactérias encontradas nos RSU foram extraídas com o Kit Power Soil DNA Isolation. Em seguida, foi realizada a análise genética com primers universais para bactérias via reação em cadeia da polimerase (PCR) e eletroforese em gel de gradiente com desnaturante (DGGE), e, por fim, sequenciamento genético (região 16S do RNAr). Após o exame microbiológico, as principais bactérias associadas aos táxons foram: Uncultured Pseudomonas sp, Uncultured bacterium, Enterobacter sp., Klebsiella pneumoniae e Uncultured Bacillus sp., sugerindo que nos RSU existem representantes ainda desconhecidos e/ou não isolados que estão relacionados aos processos de hidrólise, acidogênese e acetogênese na digestão anaeróbia dos resíduos.

ABSTRACT The knowledge of bacterial populations responsible for the biodegradation of solid waste disposed of in landfills can lead to the development of feasible technological alternatives for the treatment and stabilization of residues, resulting in positive impacts for the operation of landfills, energy recovery, public health and the environment. The objective of this work is to characterize the bacterial diversity associated to the biodegradation of grounded MSW in an experimental Cell in the city of Campina Grande-PB. The study covered the stages of construction, statistical planning of the districts of Campina Grande-PB for collection and filling of the experimental Cell with MSW. The DNA samples of the bacteria found in the MSW were extracted with the Power Soil DNA Isolation Kit, then the genetic analysis was performed with universal primers for bacteria via PCR and DGGE, and finally, genetic sequencing (16S RNA region). Following the microbiological examination, the main bacteria associated to the taxons were: Uncultured Pseudomonas sp, Uncultured bacterium, Enterobacter sp., Klebsiella pneumoniae, Uncultured Bacillus sp., suggesting that in the MSW there are still unknown and/or non-isolated representatives that are related to hydrolysis, acidogenesis and acetogenesis in the anaerobic digestion of the residues.

RESUMO As emissões fugitivas de biogás podem representar parcela significativa do fluxo de gases em aterros sanitários, inviabilizar o aproveitamento energético do metano (CH4), além de oferecer riscos à saúde ambiental das comunidades circunvizinhas ao empreendimento. Nesse contexto, este trabalho teve por objetivo avaliar as emissões fugitivas e os fatores que interferem no fluxo de biogás em camada de cobertura final (liner) de aterro sanitário. A área de estudo consistiu em uma célula de resíduos, com massa de 62.359,44 t de resíduos sólidos urbanos (RSU) depositados, no aterro sanitário de Campina Grande, Paraíba, Brasil. Nessa célula, foram realizadas medições das emissões fugitivas de biogás, por meio da metodologia de placa de fluxo estática, análises das concentrações de gases na interface solo-resíduo, utilizando dispositivos de medição de concentração de gases (DMC) e mapeamentos das emissões de gases na célula de resíduos, aplicando técnicas de interpolação de dados baseada na Krigagem. Foram verificados fluxos de CH4 e dióxido de carbono (CO2) variando de 0 a 0,09 e 24,62 a 331,31 g.m-2.dia-1, respectivamente. O percentual de retenção do CH4 e do CO2 pela liner foi elevado, acima de 95%, sendo influenciado principalmente pelo elevado grau de compactação (GC) médio obtido para a célula (91,84%) e pela eficiência do sistema de drenagem de gases. O mapeamento das emissões de biogás na célula de resíduos mostrou-se uma ferramenta importante na identificação das áreas com maior potencial de geração e de fluxo de biogás pela camada de cobertura.

ABSTRACT Fugitive biogas emissions can represent a significant part of the gas flow in landfills, make the methane (CH4) energy use unfeasible, and also pose risks to the environmental health of the surrounding communities. In this context, this work aimed to evaluate the fugitive emissions and the factors that interfere in the biogas flow in the final landfill liner. The study area consisted of a Waste Cell, with a mass of 62,359.44 t of MSW deposited at the Campina Grande Sanitary Landfill, Paraíba, Brazil. In this Cell, measurements of the fugitive emissions of biogas were carried out, using the static chamber methodology; analysis of the concentration of gases at the soil-waste interface, using Gas Concentration Measurement Devices (CMD); and mapping of the gas emissions in the Waste Cell, applying data interpolation techniques based on Kriging. Flows of CH4 and carbon dioxide (CO2) ranging from 0 to 0.09 and 24.62 to 331.31 g.m-2.day-1, respectively. The percentage of retention of CH4 and CO2 by the liner was high, above 95%, being influenced mainly by the high degree of average compaction obtained for the Waste Cell (91.84%) and by the efficiency of the gas drainage system. The mapping of biogas emissions in the Waste Cell proved to be an important tool in the identification of the areas with the greatest potential for biogas generation and flow through the cover liner.

RESUMO A caracterização de lixiviados gerados em aterros sanitários pode esclarecer os fenômenos de degradação que ocorrem no interior das células de resíduos e indicar indiretamente o seu potencial tóxico. Diante disso, objetivou-se avaliar a influência que parâmetros físico-químicos exercem em componentes tóxicos, como metais e nitrogênio amoniacal total (NAT), presentes no lixiviado gerado por uma célula, do Aterro Sanitário em Campina Grande, Paraíba. Para esta investigação foram realizados os ensaios de pH, ácidos graxos voláteis (AGV), alcalinidade total (AT), cloretos, demanda química de oxigênio (DQO), NAT e metais (Pb, Cr, Co, Ni, Fe e Mn). Os resultados evidenciaram que durante a fase de fermentação ácida ocorreu uma alta produção de AGV na massa de resíduos aterrada, que manteve os valores de pH abaixo da neutralidade e contribuiu para se ter elevadas concentrações de DQO, cloretos e uma maior toxicidade no lixiviado em relação aos metais analisados. Já em condições metanogênicas, percebeu-se um decaimento nos teores de AGV e, com isso, o pH tendeu a basicidade, tornando o meio mais alcalino, favorecendo assim, a precipitação dos metais estudados, porém, contribuindo para a obtenção de altos níveis de NAT. Pode-se concluir que entre os parâmetros analisados, o pH e os AGV, exerceram forte influência nos teores dos metais (Pb, Cr, Co, Ni, Fe e Mn) e NAT no decorrer dos 150 dias de avaliação.

ABSTRACT The characterization of leachate generated in landfills can clarify the degradation phenomena that occur inside the waste cells and indirectly indicate their toxic potential. The objective of this study was to evaluate the influence of physical and chemical parameters on toxic components, such as metals and total ammonia nitrogen (TAN), found in the leachate generated by a cell from the Sanitary Landfill in Campina Grande, Paraíba. pH, volatile fatty acids (VFA), total alkalinity (AT), chlorides, chemical oxygen demand (COD), TAN and metals (Pb, Cr, Co, Ni, Fe and Mn) were investigated. The results showed that during the acid fermentation phase a high production of VFA occurred in the landfilled waste mass, which maintained the values of pH below neutrality and contributed for high concentrations of COD, chlorides and a higher toxicity in the leachate compared with the analyzed metals. However, in the case of methanogenic conditions, a decrease in the VFA contents was observed and, with this, the pH tended to be basicity, making the medium more alkaline, favoring the precipitation of the studied metals, but contributing to the high levels of TAN. It is possible to conclude that pH and VFA had a strong influence on the metals (Pb, Cr, Co, Ni, Fe and Mn) and TAN during the 150 days of evaluation.

RESUMO O monitoramento do metano (CH4) gerado em biorreatores permite avaliar o desenvolvimento da biodegradação anaeróbia dos resíduos sólidos orgânicos (RSO). O objetivo deste artigo foi avaliar as interposições ocasionadas por fatores físico-químicos nas concentrações de metano gerado em um biorreator de bancada preenchido com RSO provenientes de uma escola da cidade de Campina Grande (PB), Brasil. A metodologia empregada na pesquisa consistiu na confecção e instrumentação de um biorreator de bancada de 0,03 m3 de capacidade, no qual foi realizado o monitoramento das concentrações de metano, análise microbiológica e dos parâmetros físico-químicos durante um período de 355 dias. A partir da análise dos resultados, foi constatado que o pH esteve acima de 7,0 durante a maior parte do monitoramento, indicando que a alcalinidade apresentada pelo material utilizado no preenchimento do biorreator foi suficiente para impedir que o acúmulo de ácidos voláteis ocorrido na fase inicial do monitoramento acarretasse a desestabilização do sistema. Dessa forma, foi possível concluir que os parâmetros físico-químicos analisados contribuíram de forma satisfatória para a biodegradação dos resíduos, levando em consideração que as concentrações de metano atingiram os níveis esperados para esse tipo de reator, chegando a valores próximos a 60%.

ABSTRACT The monitoring of the methane (CH4) generated in bioreactors allows to evaluate the development of the anaerobic biodegradation of organic solid waste (OSW). The aim of this paper was to evaluate the interpositions caused by physicochemical factors in the methane concentrations generated on a bench bioreactor filled with OSW from a school in the city of Campina Grande (PB), Brasil. The methodology used in the research consisted in confection and instrumentation of a bioreactor of 0.03 m3 capacity, in which were carried out monitoring of methane concentrations, microbiological analysis and of the physical-chemical parameters during a period of 355 days. From the analysis of the results, was found that the pH was above 7.0, during for the most part of the monitoring, indicating that the alkalinity presented by the material used to fill the bioreactor was enough to impede the accumulation of volatile acids occurred in the initial phase of monitoring entailed the destabilization of the system. Thus, it was possible to concluded that the physical-chemical parameters analyzed contributed of satisfactory form for the biodegradation of the waste, leading in consideration that methane concentrations reached the levels expected for this type of reactor, reaching values close to 60%.

RESUMO As deformações verticais em aterros de resíduos de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) são resultados da perda de partes sólidas dos constituintes orgânicos. Conhecer as características de gravimetria e volumetria desses resíduos pode contribuir para o desenvolvimento dos recalques em termos percentuais. O objetivo deste trabalho foi quantificar a composição gravimétrica e volumétrica dos RSU associando-as ao comportamento dos recalques em uma Célula Experimental localizada em município de pequeno porte. A metodologia foi constituída da construção, instrumentação e enchimento da Célula Experimental de RSU, seguidos da caracterização física dos resíduos e monitoramento dos recalques ao longo do tempo. Este estudo mostrou que o RSU da cidade estudada é em sua maior parte constituído de matéria orgânica e plásticos, estes materiais influenciaram diretamente o comportamento dos recalques, característica que está intimamente ligada à composição gravimétrica e volumétrica dos resíduos. Porém, estes fatores não determinam unicamente os deslocamentos verticais devendo ser empregados juntamente com outros parâmetros físico-químicos e microbiológicos como demanda química de oxigênio (DQO), demanda biológica de oxigênio (DBO) e sólidos voláteis.

ABSTRACT The settlements are a result of the loss of the solid parts of the organic constituents of Municipal Solid Waste (MSW) and the knowledge of gravimetric and volumetric characteristics of these residues may contribute to the development of settlements in percentage terms. The objective of this study was quantifying the gravimetric and volumetric composition of MSW relating it to the behavior of settlements in an experimental cell located in a small city. The methodology consisted of construction, instrumentation and filling of the experimental cell MSW, followed by physical characterization and monitoring of the waste settlements over time. This study showed that MSW of the city studied is mostly composed of organic matter and plastics. These materials influenced directly on the behavior of settlements, a characteristic that is closely linked to gravimetric and volumetric composition of the waste. However, as only these factors do not determine the vertical displacements, other physico-chemical and microbiological parameters of great importance should be also analysed as chemical oxygen demand (COD), biological oxygen demand (BOD) and volatile solids.

RESUMO O monitoramento dos parâmetros físico-químicos em resíduos sólidos urbanos (RSU) é de grande importância, por descrever as condições nas quais os fenômenos de degradação se processam. O pH, assim como a demanda biológica de oxigênio (DBO) e a demanda química de oxigênio (DQO), permite acompanhar o processo de decomposição dos RSU em aterros sanitários, indicando a evolução da degradação microbiológica da matéria orgânica e a evolução global do processo de estabilização da massa de resíduos. Este trabalho teve como objetivo avaliar, por meio dos parâmetros físico-químicos, a decomposição dos RSU depositados em um biorreator na cidade de Campina Grande (PB). Este estudo contou com a construção de um biorreator que simula um aterro sanitário em escala real. Os resultados inicialmente mostraram que os resíduos apresentaram altas concentrações de DQO e DBO e baixos valores de pH. Ao longo do monitoramento houve crescimento do pH e redução nas concentrações de DQO e DBO. Pode-se concluir que a biodegradação dos resíduos se desenvolveu de maneira eficaz, de acordo com o tempo de degradação para o período monitorado, e que a matéria orgânica encontra-se em estágio avançado de decomposição.

ABSTRACT Monitoring physicochemical parameters is highly relevant because they indicate the conditions in which degradation phenomena occur. The parameters of pH, BOD and COD enable the process of decomposition of municipal solid waste to be monitored because they indicate the evolution of the microbial degradation of organic matter and the overall process of stabilization of the mass of wastes. This study involves an evaluation of the decomposition of municipal solid waste (MSW) deposited in a bioreactor in the city of Campina Grande, PB, Brazil based on physical and physicochemical parameters. To this end, a bioreactor was constructed that simulates a real-scale landfill. The results indicated that the waste initially contained high concentrations of COD and BOD and low values of pH. During the monitoring period, the pH increased while the COD and BOD concentrations decreased. It can be concluded that the biodegradation of the waste effectively developed in accordance with the degradation time for the monitored period, the organic matter is in an advanced stage of decomposition.

RESUMO A grande heterogeneidade dos Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) faz com que estes apresentem uma composição bastante variável, podendo muitas vezes, serem comparados aos resíduos industriais por possuírem substâncias a bases de metais pesados e outros componentes tóxicos que apresentam riscos a saúde e ao meio ambiente. Assim, a busca por alternativas tecnológicas para manejo adequado dos resíduos e entendimento do seu comportamento após destinação final, tem feito com que cada vez mais estudos sejam desenvolvidos para esse fim. Exemplo disso são os estudos realizados em células experimentais, feitos com o intuito de simular o comportamento de uma célula de aterro sanitário, entendendo todas as reações que ocorrem em seu interior sob condições controladas. O objetivo desse trabalho é avaliar o potencial tóxico dos RSU da cidade de Campina Grande - PB, presentes em uma célula experimental. O experimento consistiu em uma célula experimental dotada de toda instrumentação presente em uma célula de um aterro real. O monitoramento da célula foi feito durante um período de dois anos, sendo realizada a caracterização inicial dos resíduos no dia do seu preenchimento, posteriormente amostras mensais de resíduos foram coletadas. Os resultados obtidos mostraram que os RSU foram classificados como resíduos perigosos, por conterem em sua composição elevados teores de elementos traços como: Alumínio, Manganês e Níquel. Por fim, concluiu-se que a presença desses elementos juntamente com o nitrogênio amoniacal presente nos RSU não interferiu no processo de biodegradação, no entanto contribuiu para o efeito fitotóxico dos resíduos sólidos.

ABSTRACT The great heterogeneity of Municipal Solid Waste (MSW) makes it presents a very variable composition and can often be compared to industrial waste substances by having the heavy metal bases and other toxic components that present risks to health and the environment . Thus, the search for alternative technologies for proper waste management and understanding of their behavior after disposal, has made more and more studies are developed for this purpose. Examples are studies in experimental cells, made in order to simulate the behavior of a landfill cell, understanding all the reactions that occur inside under controlled conditions. The aim of this study is to evaluate the toxic potential of MSW in the city of Campina Grande - PB, present in an experimental cell. The experiment consisted on the construction of an experimental cell that simulates a full-scale landfill. The monitoring of the cell was made during a period of 2 years, and held the initial characterization of the waste on the day of its completion later monthly samples of waste were collected. The results showed that the MSW were classified as hazardous waste because they contain in their composition high levels of elements such as aluminum, manganese and nickel. Finally, it was concluded that the presence of these elements along with Ammoniacal Nitrogen present in the MSW did not interfere with the biodegradation process, however contributed to the phytotoxic effect of the solid waste.

Em aterros de resíduos sólidos urbanos, os recalques – ou redução da altura e volume da massa de resíduos – ocorrem, principalmente, devido à degradação da matéria orgânica por microrganismos. O objetivo deste trabalho é analisar os recalques sob o aspecto microbiológico em uma célula experimental de resíduos sólidos urbanos localizada na Universidade Federal de Campina Grande, na Paraíba. O estudo abrangeu as etapas de construção, coleta, amostragem e enchimento da célula experimental com os resíduos sólidos de três bairros da cidade, baseados no critério de condição social, de modo a se obter uma amostra de resíduos representativa. A célula experimental foi instrumentada com medidores de recalque superficial e em profundidade para leitura do deslocamento vertical da massa aterrada. Foram observados ciclos de recalques seguidos de recalques zero, que são períodos de atividade microbiana intensa com aumento de vazios progressivos. De acordo com os estudos desenvolvidos neste trabalho, os recalques no interior da massa de resíduos devem ser compreendidos como resultado de atividade microbiana e comportamentos mecânicos, pois os períodos de recalques zero são consequência de atividade microbiana, bem como os períodos de recalques propriamente ditos.

In municipal solid waste landfills, the settlements – or reduction of height and volume of the solid waste mass – occur especially due to organic matter degradation by microorganisms. The purpose of this paper is to analyze the settlements according to the microbiological aspect in an experimental cell of municipal solid waste located in the Federal University of Campina Grande, Paraíba, Brazil. This study involved several stages as construction, collection, sampling and filling the experimental cell with the solid waste originated from three districts of Campina Grande city based on the criterion of social condition and in this way getting a representative solid waste sample. The experimental cell was instrumented with superficial and in depth settlements plates for the reading of vertical displacement landfilled mass. Cycles of settlements followed by zero settlements – periods of intense microbial activities and with an increase of progressive empty spaces – were observed. According to the studies developed in this paper, the settlements in the interior of the waste mass must be understood as the result of microbial activity and mechanical behavior, since the periods of zero settlements are a consequence of the microbial activity as well as the settlements periods.

Células experimentais (lisímetros) possibilitam entender o comportamento de aterros de RSU e representam uma técnica bastante interessante para obter parâmetros de projetos, dimensionamento e construção de aterros, além do mais pode fornecer contribuições na área de saneamento através de monitoramento de processos. O objetivo deste trabalho é avaliar o processo biodegradativo dos resíduos depositados em uma célula experimental correlacionando parâmetros como recalque, temperatura e contagem de microrganismos. O monitoramento mostrou que há uma relação entre estes parâmetros. Verificou-se que a temperatura no lisímetro variou no decorrer do processo possivelmente devido às mudanças de fases de decomposição dos resíduos. Os estudos vislumbram uma nova abordagem para recalques em RSU mostrando a ocorrência de três fazes distintas de deformações verticais e a íntima ligação de processos biodegradativos e aspectos mecânicos.

Experimental cells (lysimeters) make possible to understand the landfill behavior of MSW and represent a very interesting technique for the obtainment of projects parameters, design and constructions of landfills. Besides that, they provide contributions to the sanitation area through processes monitoring. The purpose of this paper is to evaluate the solid waste biodegradation process deposited in an experimental cell correlating parameters like settlement, temperature and microorganisms counting. The monitoring showed that there is a relation between these parameters. It was observed that the temperature in the lysimeter varied in the course of the process, possibly because of the changes in the stages of the solid waste decomposition. The studies descry a new approach to settlements in MSW showing that there are three different stages of vertical deformations and the close connection of biodegradation processes and mechanical aspects.