Resumo em Português:
Resumo A busca por melhores condições de vida tem levado os moradores da região semiárida brasileira a optarem por plantar culturas forrageiras, provocando a diminuição gradativa da vegetação nativa (Caatinga) desta região. A substituição da Caatinga pela palma, por exemplo, tem efeito pouco estudado, sobretudo no tocante as propriedades físico-hídricas do solo. O objetivo deste estudo foi comparar as características físico-hídricas de um Neossolo Litólico em duas áreas com diferentes condições de cobertura vegetal: uma cultivada com Palma forrageira (O. ficus-indica) e a outra com Caatinga. Observou-se que as diferenças na estrutura do solo, especialmente na porosidade, entre o solo natural e cultivado, controlam os processos hidrodinâmicos, resultando em alterações nas curvas de retenção de água no solo e de condutividade hidráulica. O solo natural apresentou uma baixa condutividade hidráulica, quando comparada a determinada para o solo cultivado. Esse aumento deve-se provavelmente ao manejo do solo, necessários para o cultivo da palma forrageira. A estrutura do solo natural, caracterizada por valores relativamente baixos de condutividade hidráulica saturada, apresentam uma infiltrabilidade que favorece o escoamento superficial. A antropização do solo na área em estudo promoveu alterações nos atributos físicos dos solos, diminuindo a densidade e aumentando a porosidade. Consequentemente há o aumento da infiltração de água no solo e a redução do escoamento superficial no solo cultivado, corroborando com resultados obtidos em estudos anteriores.Resumo em Inglês:
Abstract The search for better living conditions has led the residents of the Brazilian semi-arid region to plant forage crops, leading to a gradual decrease in the native vegetation (Caatinga) of this region. The effects caused by the replacement of Caatinga with palm, for example, have been little studied, especially with regard to the physical and hydraulic properties of the soil. The objective of this study was to compare the physical-hydraulic characteristics of a litholic neosol in two areas having different vegetation cover: one area cultivated with forage palm (O. ficus-indica) and the other covered by native Caatinga. Differences in soil structure, especially in porosity, between the natural and cultivated soils were observed to control the hydrodynamic processes, resulting in changes in water retention curves and hydraulic conductivity. Natural soil presents low values of hydraulic conductivity when compared to those of cultivated soil. This increase is probably due to soil management required for forage palm cultivation. The natural soil structure, characterized by relatively low saturated hydraulic conductivity values, presents an infiltrability that favors surface runoff. Human activities in the study area have promoted changes in the soil’s physical attributes, decreasing density and increasing porosity. Consequently, there is an increase in water infiltration into the soil and a reduction of runoff in cultivated areas, confirming results obtained in previous studies.Resumo em Português:
Resumo Os efeitos diferenciados da produção de serviços ambientais em microbacias se devem à capacidade de regularização das vazões de saída em seu exutório. Já em áreas impactadas esta função ambiental é afetada e, em algumas situações, deixa de existir completamente. Este estudo objetivou caracterizar o solo e a produção de sedimentos em microbacias antropizadas, com o intuito de descrever e avaliar os serviços ambientais oferecidos por uma bacia em transformação antrópica. As análises mostram que o fluxo hídrico nas microbacias remanescentes eram, preferencialmente, horizontais na zona de transmissão, que representa quase a totalidade das áreas. Os valores de condutividade hidráulica, sugerem que a infiltração diminui em profundidade, este fato é corroborado pelos valores de densidade do solo. As regiões naturais de acúmulo de água, as várzeas ou zonas de afloramento, são pequenas e não possuem recarga por outras áreas. Mesmo assim, balanço hídrico mostra que o conjunto de medidas implementadas garantiu que a demanda hídrica deficitária fosse suprida ao longo dos anos de funcionamento, mesmo em época de déficit hídrico. Da mesma forma, a retenção de sólidos nos tanques de decantação e no sistema de drenagem, impediu que cerca de 29.000 t de sedimentos fossem carreados entre os anos de 2012 a 2015.Resumo em Inglês:
Abstract The differentiated effects of the provision of environmental services in a watershed are due to the capacity of regularization of outflows in its mouth. In impacted areas, this environmental function is affected, and in some situations, it ceases to exist completely. This study characterized the soil and the production of sediments in anthropic watersheds, with the purpose of describing and evaluating the environmental services offered by a watershed undergoing anthropic transformation. The analyses show that the water flow in the remaining watersheds was preferably horizontal in the transmission zone, and these areas represent almost all areas. The values of hydraulic conductivity suggest that the infiltration decreases with soil depth; this fact is corroborated by the values of bulk density. The natural regions of water accumulation, the floodplains or outcrops zones, are small and do not have direct contact with the main floodplain present in the Guandu River Basin, making it impossible to recharge through other areas. Even so, water balance shows that the set of measures implemented ensured that the deficit water demand was supplied during the years of operation, even in times of water deficit. Likewise, the retention of solids in the settling tanks and in the drainage system prevented some 29,000 t of sediment from being carried between the years of 2012 and 2015.Resumo em Português:
Resumo A contaminação de solo e plantas por metais pesados devido ao uso de águas poluídas na irrigação agrícola é motivo de grande preocupação. No presente estudo, áreas irrigadas com água do rio Vieira foram avaliadas quanto a contaminação por As, Cr, Cu, Ni, Pb e Zn. Para isso foram selecionadas duas áreas, uma a montante e outra a jusante da cidade de Montes Claros. A descarga de água residuária aumentou a concentração de As e Ni na água do rio Vieira; e, consequentemente, de As, Cr, Cu, Ni, Pb e Zn no solo; e de As e Zn em plantas forrageiras. No entanto, os teores de metais pesados no solo não excederam os limites internacionais recomendados. O índice de carga de poluição (PLI) e o fator de contaminação (CF) indicaram existência de poluição e contaminação moderada em solos a jusante da cidade de Montes Claros. O índice de risco ecológico potencial (RI) e o coeficiente de risco ecológico (Er) indicaram baixo risco ecológico, porém esses indicadores foram maiores no solo a jusante de Montes Claros. O As foi o único metal pesado que apresentou fator de transferência (TF) maior que os valores generalizados encontrados na literatura e índice de geoacumulação (Igeo) positivo, indicativo de poluição antropogênica.Resumo em Inglês:
Abstract There is great concern with soil and plant contamination by heavy metals due to the use of polluted water in agricultural irrigation. In this study, areas irrigated with Vieira River water were evaluated as to contamination by As, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn. The Vieira River receives effluent from Montes Claros city, state of Minas Gerais, Brazil. To do so, two irrigated areas were selected, one upstream and one downstream of the Montes Claros city. Wastewater discharge increased the concentration of As and Ni in the water of Vieira River, and consequently, of As, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn in the soil and of As and Zn in forage grasses. However, the content of heavy metals in the soil did not exceed the internationally recommended limits. Pollution load index (PLI) and contamination factor (CF) indicated the existence of pollution and moderate contamination in downstream soils of the city of Montes Claros. Potential ecological risk index (RI) and ecological risk factor (Er) indicated a low ecological risk, but these indicators were higher in downstream soils of Montes Claros. Arsenic (As) was the only heavy metal that featured a transfer factor (TF) higher than the widespread values found in literature and positive geoaccumulation index (Igeo), indicative of anthropogenic pollution.Resumo em Português:
Resumo Visto a importância da conservação da qualidade dos cursos hídricos atualmente, torna-se indispensável estabelecer relações entre variáveis que permitam avaliar as origens de alterações na qualidade das águas, permitindo a realização de ações que possam minimizá-las. Contudo, é importante buscar melhorias na associação das diferentes variáveis, com esforço amostral adequado. O presente associa técnicas e parâmetros comumente utilizados e de fácil acesso para analisar a qualidade da água de um rio urbano no estado do Paraná. Para isso, foram utilizados indicadores biológicos (macroinvertebrados aquáticos), físico-químicos (temperatura, turbidez, cor verdadeira, pH, OD e DBO5,20) e microbiológicos (coliformes fecais e totais). Esses indicadores foram relacionados com os tipos de uso e ocupação da terra obtidos a partir de imagens QuickBird2. Para essa associação foram considerados o entorno (450 metros de buffer) de três pontos distintos do rio: I. Próximo a nascente; II. No centro da cidade e III. Em um bairro residencial. Diferentes valores de variáveis físicas, químicas, microbiológicas e da comunidade de macroinvertebrados foram detectados ao longo do rio, demonstrando relações evidentes entre si e com o uso e ocupação do espaço urbano e peri-urbano na caracterização de águas superficiais. Concluímos que a associação utilizada conseguiu detectar o efeito da paisagem na qualidade da água de forma coerente e que estas relações estão principalmente atreladas a supressão da mata ciliar presente no entorno, demonstrando a importância desta vegetação para a manutenção da qualidade dos cursos hídricos.Resumo em Inglês:
Abstract Considering the current importance watercourses quality conservation, it is important to establish relationships between parameters that enable evaluation of the origins of changes in water quality, allowing actions to mitigate them. However, it is important to improve the association of different variables and to take sufficient samples. This study associates usual techniques and parameters to analyse the water quality of an urban river from Paraná State, Brazil. For this, we used biological indicators (aquatic macroinvertebrates), physical-chemical (temperature, turbidity, true colour, pH, DO and BOD5,20) indicators and microbiological (faecal and total coliforms) indicators. These indicators were related to land use and occupation classes obtained from high resolution QuickBird 2 images. For this association, the surroundings (450 meters buffer) of three distinct points of the river were considered: I. Near the spring; II. In the downtown city; and III. In a residential neighbourhood. Different values of physical, chemical and microbiological variables were detected along the river, showing evident relationships between them and with the use and occupation of the urban and peri-urban space in the characterization of surface waters. The association design was able to detect the landscape effect on water quality in a coherent way and that these connections were mainly related to suppression of the riparian forest present in the surroundings, further demonstrating the importance of this vegetation for the maintenance of watercourse quality.Resumo em Português:
Resumo A ineficiência dos procedimentos operacionais das companhias de saneamento ameaça o abastecimento futuro da população. Assim, o aumento da eficiência hidroenergética mostra-se essencial para atender a demanda. As técnicas de otimização são ferramentas importantes na análise de problema complexos, que é caso das redes de distribuição de água para abastecimento, destacando-se os algoritmos genéticos, consagrados pela literatura. Neste sentido propõe-se aqui um modelo de otimização de operação de rede de distribuição de água utilizando algoritmos genéticos. O diferencial da pesquisa e metodologia baseada na análise dos resultados com o uso de ferramentas de estatística e planejamento de experimentos. A técnica foi aplicada a uma rede teórica desenvolvida para o estudo. Simulações preliminares foram feitas com o uso do Epanet representando as principais causas da ineficiência hidroenergética nas companhias de saneamento brasileiras. Para a aplicação do modelo foram alterados parâmetros tais como: níveis reservatórios, diâmetro das tubulações, pressões de bombeamento e fechamento de válvulas cujos valores foram estabelecidos através de técnicas de planejamento de experimentos. Obteve-se a equação da superfície de resposta, otimizada, que resultou nos valores dos parâmetros hidráulicos estabelecidos. Então, aplicou-se os então os parâmetros obtidos no algoritmo de otimização computacional, resultando em perdas de 26,61%, melhoria de 16,19 p.p. em relação a rede sem otimização, estabelecendo uma estratégia operacional envolvendo três bombas e uma válvula redutora de pressão. Conclui-se que a associação de técnicas de otimização a planejamento de experimentos constitui uma promissora técnica para tratar da complexidade de otimização de rede de distribuição de água.Resumo em Inglês:
Abstract Inefficiency of sanitation companies’ operation procedures threatens the population’s future supplies. Thus, it is essential to increase water and energy efficiency in order to meet future demand. Optimization techniques are important tools for the analysis of complex problems, as in distribution networks for supply. Currently, genetic algorithms are recognized by their application in literature. In this regard, an optimization model of water distribution network is proposed, using genetic algorithms. The difference in this research is a methodology based on in-depth analysis of results, using statistics and the design of experimental tools and software. The proposed technique was applied to a theoretical network developed for the study. Preliminary simulations were accomplished using EPANET, representing the main causes of water and energy inefficiency in Brazilian sanitation companies. Some parameters were changed in applying this model, such as reservoir level, pipe diameter, pumping pressures, and valve-closing percentage. These values were established by the design of experimental techniques. As output, we obtained the equation of response surface, optimized, which resulted in values of established hydraulic parameters. From these data, the obtained parameters in computational optimization algorithms were applied, resulting in losses of 26.61%, improvement of 16.19 p.p. with regard to the network without optimization, establishing an operational strategy involving three pumps and a pressure-reducing valve. We conclude that the association of optimization and the planning of experimental techniques constitutes an encouraging method to deal with the complexity of water-distribution network optimization.Resumo em Português:
Resumo O solo é um recurso natural fundamental para a subsistência e desenvolvimento da humanidade, sendo principalmente explorado pela agricultura, cujas práticas inadequadas comprometem as condições edáficas, favorecendo a ocorrência de processos erosivos, que culminam principalmente na perda de solo e nutrientes. A erosão hídrica atua como principal forma de degradação do solo, em que, a partir da ação do impacto da gota de chuva sobre o solo, ocorre o desprendimento de partículas que, associadas a fatores como clima, relevo, solo vegetação e uso e ocupação, favorecem esse processo. O objetivo do estudo foi classificar quatro voçorocas com base em seus estágios evolutivos e julgar as classificações físico-químicas do solo nas faces internas e externas das voçorocas. A morfologia das voçorocas foi classificada por imagem aérea gerada por drone. As voçorocas foram mapeadas usando imagens do Google Earth a partir de 2016. A avaliação qualitativa foi realizada usando o modelo digital de curvatura de elevação de campo (MDSC) com validação de campo. Amostras deformadas foram coletadas nas profundidades de 0-10 e 10-20 cm, enquanto amostras não deformadas foram coletadas em profundidades de 0-10 cm para avaliar seus atributos químicos e físicos. De posse dos dados foi realizada análise estatística não paramétrica de Kruskal-Wallis a 5%. Os atributos químicos e físicos do solo diferiram de acordo com o estágio evolutivo nas faces (interna e externa) em profundidades de 0 a 10 cm, enquanto as faces mostraram diferenças em profundidade de 10 a 20 cm.Resumo em Inglês:
Abstract Soil is a fundamental natural resource for subsistence and development of humanity, exploited mainly for agriculture. Agricultural practices, though, are improperly performed, compromising edaphic conditions and favoring erosive processes, which mainly culminate in the loss of soil and nutrients. Water erosion represents the main form of soil degradation, given that the impact of raindrops on the soil results in the detachment of particles, a process favored by factors such as climate, relief, soil vegetation and use and occupation. The objective of the study was to classify four gullies based on their evolutionary turns and to judge the physical-chemical classifications of the soil at the internal and external faces of the gullies. The morphology of the gullies was classified by aerial images generated by drones. The gullies were mapped using Google Earth images from 2016. The qualitative assessment was performed using the digital field-elevation curvature (MDESC) model with field validation. Deformed samples were collected at depths of 0-10 and 10-20 cm, while non-deformed samples were collected at depths of 0.0-0.10 cm to evaluate their chemical and physical attributes. A nonparametric 5% Kruskal-Wallis statistical analysis was performed on the resulting data. The chemical and physical attributes of the soil differed according to the evolutionary stage of the surfaces (internal and external) at depths of 0 to 10 cm, while the faces showed differences in depth of 10 to 20 cm.Resumo em Português:
Resumo O crescimento populacional contribuiu para o aumento da produção avícola, o que implica na geração de resíduo de cama de aviário. Uma das alternativas para tratar esses resíduos é a digestão anaeróbia, na qual a partida do digestor e a qualidade do digestato gerado estão relacionadas ao material a ser digerido e às condições de operação, nas quais o uso do inóculo é um dos fatores. Portanto, este estudo teve como objetivo investigar como os inóculos influenciam na digestão anaeróbia da cama de aves, bem como na redução de sólidos e da demanda química de oxigênio (DQO). Para isso, foram testados dois inóculos (bovinos e suínos) no processo de digestão, com cargas de alimentação diárias de 0.67; 1.00 e 1.67 gSV L-1 dia-1. Para a análise estatística foi considerado o delineamento em parcelas subdivididas e os dados foram submetidos à análise de variância com as médias comparadas pelo teste de Tukey com 5% de significância. Em relação aos inóculos de bovinos e suínos, concluiu-se que ambos são indicados ao processo. No entanto, o inóculo suíno é mais indicado porque teve uma melhor remoção de sólidos totais (TS) e DQO.Resumo em Inglês:
Abstract Population growth has contributed to increasing poultry production, entailing a high waste loading, mainly poultry litter. One of the alternatives to treat such residues is anaerobic digestion, in which digester startup and generated-digestate quality are related to the material to be digested and to operation conditions, wherein inoculum use is one of the factors. This study therefore aimed to investigate how digestates, such as inocula, influence poultry litter (PL) anaerobic digestion, as well the reduction of solids and chemical oxygen demand (COD). For this, two inocula (bovine and swine digestates) were tested in the digestion process. The inocula were added at loads of 0.67, 1.00 and 1.67 gVS.L-1day-1. A split-plot design was developed and data underwent analysis of variance with means compared by the Tukey's test at 5% significance. Concerning bovine and swine inocula, it was concluded that both are indicated in the process. However, swine inoculum is better indicated because it had a better removal of total solids (TS), volatile solids (VS) and COD.Resumo em Português:
Resumo No presente trabalho, avaliou-se a influência do tipo de substrato (garrafas PET amassadas ou brita gnáissica # 0) de preenchimento na eficiência de remoção de poluentes em sistemas alagados construídos de escoamento horizontal subsuperficial (HSSF-CWs) cultivados, de forma consorciada, com capim-elefante cv. Napier (Pennisetum purpureum Schum) e capim-tifton 85 (Cynodon spp.), para o tratamento de água residuária de tanque comunitário de resfriamento de leite (WWMT). Para isso, foram utilizados seis HSSF-CWs, nas dimensões de 0,6 m de altura x 1,0 m de largura x 2,5 m de comprimento. Com o intuito de investigar a possível perda de eficiência na remoção de poluentes pelo sistema, a operação do sistema foi dividida em dois períodos: Período I (de abril a dezembro de 2015) e Período II (abril a dezembro de 2016). Assim, compararam-se estatisticamente, as eficiências na remoção de DBO5, série de sólidos e nitrogênio total (TN), fósforo total (TP), potássio (K) e sódio (Na) da WWMT. Os resultados indicaram que a eficiência dos HSSF-CWs na remoção de poluentes aumentou ou permaneceu semelhante após um ano e nove meses de sua operação e que Garrafas PET amassadas podem constituir alternativa viável de substrato em HSSF-CWs, tendo em vista que propiciaram eficiente remoção de poluentes da WWMT, ao longo de um ano e nove meses de monitoramento. Garrafas PET amassadas são opção viável se substrato para enchimento de HSFF-CWs. Alteração na posição de cultivo das espécies vegetais não alterou as eficiências de remoção de poluentes, mas indicou a importância da forma de arranjo das espécies no desempenho desse sistema.Resumo em Inglês:
Abstract The present work evaluated the influence of filling substrate material (crushed PET bottles or fine gravel) on the efficiency of pollutant removal in horizontal subsurface flow constructed wetlands (HSSF-CWs). They were cultivated with a consortium of elephant grass cv. Napier (Pennisetum purpureum Schum) and Tifton 85 (Cynodon spp.) to treat wastewater from a common milk cooling tank (WWMT). For this, six HSSF-CWs were used which had dimensions of 0.6 m tall x 1.0 m wide x 2.5 m long. In order to investigate possible efficiency loss in the removal of pollutants from the system, operation was divided into two periods: Period I (from April to December 2015) and Period II (April to December 2016). Thus, the removal efficiencies of BOD5, solids and total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), potassium (K) and sodium (Na) from WWMT were statistically compared. Results indicated that the efficiency of the HSSF-CWs for removing pollutants increased or remained similar after one year and nine months of their operation; and PET bottles were a viable alternative substrate in HSSF-CWs based on the efficient removal of pollutants from WWMT during the one year and nine months of monitoring. Crushed PET bottles constitute a viable substrate for filling HSSF-CWs. Altering the cultivation positions of the plant species did not change pollutant removal efficiencies, but indicates the importance of species arrangement to maximize system performance.Resumo em Português:
Resumo O crescimento populacional levou a ocupações e habitações perto de rios e lagos. Isto contribui para o aumento da poluição da água. O setor de lavanderia industrial, por exemplo, consome alta quantidade de água para seus processos e polui os corpos d'água devido ao descarte inadequado de seus efluentes, que contém inúmeros compostos nocivos. Este estudo utiliza a eletrofloculação no tratamento de efluentes e avalia sua eficiência por meio da análise de turbidez, demanda química de oxigênio (DQO) e níveis de pH. Utilizou chapas de alumínio e zinco como eletrodos de sacrifício e análise de componentes principais (PCA) como ferramenta estatística. Foi utilizado um tempo máximo de eletrofloculação de 40 min para obter resultados eficientes do estudo. O experimento mostrou melhora significativa na qualidade da água nos aspectos físico-químicos, principalmente no que diz respeito à redução da matéria orgânica no efluente. A eficiência desse tratamento aumentou com o aumento da corrente, porém, tanto as placas de alumínio quanto as de zinco reagiram de forma diferente ao pH, DQO e turbidez. Dois componentes principais foram gerados para explicar 86,90% da variância dos dados no experimento. A análise dos componentes principais indicou que o eletrodo de alumínio apresentou a melhor correlação (|>0,5|) para pH, DQO e turbidez no tratamento de efluentes.Resumo em Inglês:
Abstract Population growth has led to occupation and housing near rivers and lakes. This contributes to the increase of water pollution. The industrial laundry sector, for example, consumes a large quantity for its processes and pollutes water bodies due to the improper disposal of its effluents which contain numerous harmful compounds. This study employed electroflocculation in effluent treatment and evaluated its efficiency by analyzing turbidity, chemical oxygen demand, and pH levels. It used aluminum and zinc plates as sacrificial electrodes and principal component analysis (PCA) as a statistical tool. A maximum electroflocculation time of 40 min was utilized in order to obtain efficient results from the study. The experiment showed significant improvement in the water quality in the physicochemical aspects, primarily concerning the reduction of organic matter in the effluent. The efficiency of this treatment increased with higher current; however, both the aluminum and zinc plates reacted differently to pH, COD, and turbidity. Two principal components were generated to explain 86.90% of the data variance in the experiment. The principal component analysis indicated that the aluminum electrode showed the best correlation (|>0.5|) for pH, COD, and turbidity in the effluent treatment.Resumo em Português:
Resumo Os shoppings têm um alto movimento de pessoas em locais compactos e, assim, geram águas residuais urbanas concentradas. Este estudo avaliou o desempenho do biorreator de membrana (MBR) como uma alternativa para o tratamento de águas residuais de shopping centers. Amostras de águas residuais sem tratamento prévio foram coletadas em um shopping de tamanho médio e apresentaram alta demanda química de oxigênio (DQO) próxima a 2.000 mg L-1. O MBR operou com pressão constante de 40 kPa durante 60 dias com idade do lodo de 30 dias. A concentração de biomassa foi de 3.738 ± 930 mg L-1 e o fluxo médio de permeado foi de 7,0 L h-1 m-2. A MBR conseguiu remover 91,2% e 97,2% da cor e turbidez, respectivamente. Além disso, a DQO foi removida em aproximadamente 90% e a demanda bioquímica de oxigênio (DBO) em 88%. Além disso, o MBR produziu uma remoção de fósforo perto de 50% e para o nitrogênio esse valor foi de 80%. O sistema MBR demonstrou ser um processo eficiente na remoção dos poluentes mantendo-se estável mesmo com a oscilação das características do esgoto bruto, apresentando grande potencial de aplicação no tratamento de esgoto de shopping centers e efluentes com altas cargas orgânicas.Resumo em Inglês:
Abstract Malls concentrate a large number of people in a relatively small area, and thus generate concentrated urban wastewater. This study evaluated the performance of a membrane bioreactor (MBR) as an alternative for the treatment of mall wastewater. Wastewater samples without any previous treatment were collected from a medium-size mall and showed a high chemical oxygen demand (COD) near 2,000 mg L-1. The MBR operated with a constant pressure of 40 kPa during 60 days with a sludge age of 30 days. Concentration of biomass was 3,738±930 mg L-1 and average permeate flux was 7.0 L h-1 m-2. The MBR was able to remove 91.2% and 97.2% of color and turbidity, respectively. Furthermore, COD removal was approximately 90% and biochemical oxygen demand (BOD) 88%. In addition, the MBR produced a phosphorus removal near 50%, and for nitrogen, 80%. The MBR system proved to be an efficient process for the removal of the pollutants, remaining stable even with the oscillation of the characteristics of the raw sewage, presenting great potential for application in the treatment of sewage from malls and effluents with high organic loads.Resumo em Português:
Resumo As águas residuais das indústrias têxteis são carregadas com corantes sintéticos. Esses efluentes geralmente não são tratados adequadamente, afetando a qualidade do solo e das águas subterrâneas, levando à contaminação ambiental. O Agreste de Pernambucano abriga um dos maiores centros têxteis do Brasil. Portanto, este trabalho tem como objetivo estudar o comportamento do corante Remazol Black B (RB5) em meios subsuperficiais nessa região. Os experimentos de cinética e sorção isotérmica permitiram avaliar a capacidade de retenção do RB5 em duas camadas de solo aluvial do leito seco do rio Capibaribe. A taxa máxima de sorção foi de 81,81 mg kg-1 e 21,7 mg kg-1 para a camada areia franco e camada areia, respectivamente. O modelo cinético de pseudo-segunda ordem descreveu mais adequadamente a cinética de sorção para ambos os solos. O comportamento das isotermas foi não-linear e o modelo de Freundlich foi o mais adequado para descrever esse processo para ambos os solos, apresentando valores de KF de 8,6407 L kg-1 para areia franco e 0,1868 L kg-1 para areia. Os parâmetros isotérmicos confirmam uma interação mais significativa do RB5 com a camada de areia franco do que com a camada de areia, indicando menor lixiviação na primeira camada, menos móvel para a contaminação por RB5. Além disso, as diferentes taxas de sorção para os dois solos indicam a importância do estudo do solo como um perfil heterogêneo.Resumo em Inglês:
Abstract Wastewater from textile industries is loaded with synthetic dyes. These effluents are often not adequately treated, affecting the soil and groundwater quality and leading to environmental contamination. The Agreste mesoregion of the state of Pernambuco is home to one of the largest textile centers in Brazil. This work therefore aims to study the behavior of Remazol Black B (RB5) dye in subsurface mediums in this region. The kinetics and isotherm sorption experiments allowed an evaluation of RB5 retention capacity in two layers of alluvial soil of the dry riverbed of the Capibaribe Basin. The maximum sorption rate was 81.81 mg kg-1 and 21.7 mg kg-1 for the loamy sand and sand layers, respectively. The Pseudo-second order kinetic model described more appropriately the sorption kinetics for both soils. The isotherms behavior was nonlinear, and Freundlich model was the most suitable to describe this process for both soils, presenting KF values of 8.6407 L kg-1 for loamy sand and 0.1868 L kg-1 for sand. The isotherm parameters confirm a more significant interaction of RB5 with the loamy sand layer than with the sand layer, indicating lower leaching in the first layer, which is less mobile for RB5 contamination. Furthermore, the different sorption rates for both soils indicate the importance of studying the soil as a heterogeneous profile.Resumo em Português:
Resumo O aguapé é listado entre as 100 piores plantas invasoras, além de ter sido classificado como a 11ª pior espécie invasora da Europa dado seu impacto na biodiversidade aquática e utilização de recursos hídricos pelas populações humanas. Prever a distribuição é o primeiro passo para entender a adequabilidade do nicho e prever o impacto da invasão pela espécie. Nesta pesquisa, um modelo de distribuição potencial do aguapé foi elaborado para avaliar o risco global de invasão, por meio da sobreposição deste modelo a áreas de biodiversidade e consumo de água. O algoritmo MaxEnt - Maximum Entropy foi utilizado na construção do modelo e incluiu cinco camadas bioclimáticas e uma de áreas urbanizadas. A camada de áreas urbanas foi a que mais contribuiu individualmente para o modelo e destacou a importância das cidades como fonte ou mecanismo de dispersão do aguapé. Os hotspots globais de biodiversidade estão predominantemente situados em regiões de alta adequabilidade para a espécie. Os sítios de Ramsar e as unidades de conservação globais estão em um nível de risco mais baixo do que os hotspots. No entanto, cenários futuros de mudanças climáticas e o crescimento urbano podem colocar essas áreas em maior risco de invasão. Ameaças provocadas pelo aguapé são possivelmente mais agudas nas regiões que sofrem com a seca crônica. Os resultados sugerem que modelos de distribuição potencial que não incluem variáveis antrópicas podem estar significativamente subestimando a distribuição potencial de espécies invasoras. Além disso, a plasticidade ecológica dessa espécie e sua associação com centros urbanos aumentam a preocupação com os impactos do aguapé na biodiversidade e sobre os recursos hídricos.Resumo em Inglês:
Abstract The water hyacinth (Eichhornia crassipes) is listed among the 100 worst invasive plants and was ranked as the 11th worst invasive species in Europe, being a threat to aquatic biodiversity and water-provision. Predicting species distribution is the first step to understanding niche suitability, forecasting the invasion impact and building resilience against this species. In this study, we used a potential distribution model to assess the global risk of water hyacinth invasion by overlapping maps of highly suitable areas for water hyacinth occurrence and areas of biological importance and water scarcity. The MaxEnt - Maximum Entropy algorithm was used in the construction of the model and included five global bioclimatic layers and one of urbanized areas. Among the variables used, occurrence is mainly explained by urban areas, highlighting the importance of cities as a source or dispersion mechanism of the water hyacinth. Global biodiversity hotspots are predominantly situated in high suitability regions for the species. Ramsar sites and global protected areas are at a lower risk level compared to hotspots; however, future climate change and urban growth scenarios could put these areas at higher risk for invasion. Threats posed by the water hyacinth are possibly more acute in regions suffering from current or chronic drought. The results suggest that niche models that do not consider anthropic variables may be underestimating potential distribution of invasive species. Furthermore, the ecological plasticity of the water hyacinth and its close association with cities increase the concern about the impact of this species on the environment and on water security.Resumo em Português:
Resumo Embora a análise de tempos hidráulicos característicos seja uma ferramenta importante para estudar trocas de massas de água e identificar áreas propensas a estagnação de águas, que são potencialmente vulneráveis a efeitos de eutrofização, seus conceitos e usos são interpretados de forma errada com frequência. Este artigo compara as diferenças e similaridades entre tempos hidráulicos característicos, CHT, amplamente utilizados, tais como: Tempo de Residência, Tempo de Taxas de Renovação e Idade da Água. Definições precisas de cada um destes tempos característicos são incluídas neste trabalho com o intuito de evitar confusão entre os múltiplos conceitos presentes na literatura. São apresentadas metodologias para o cálculo destes CHT utilizando sistemas de modelagem hidrodinâmica e, a fim de aprimorar o entendimento, aplicadas a três casos idealizados em canais de fluxo constante: (1) Canal com fluxo uniforme; (2) canal com um afluxo lateral; (3) Canal com uma baia lateral. Posteriormente, um exemplo prático é discutido aplicando as metodologias à Lagoa dos Patos (RS). Os resultados para os casos de canais idealizados não são intuitivos. A discussão teórica esclarece a interpretação e os usos dos diferentes tempos característicos e destaca a Idade da Água como o mais versátil e multifuncional, se comparada com os outros CHT abordados neste trabalho. Os resultados da Lagoa dos Patos são um exemplo do grande valor das informações que os CHT oferecem para a gestão ambiental em corpos hídricos naturais.Resumo em Inglês:
Abstract Although the analyses of characteristic hydraulic times are important diagnostic tools for studying water mass exchanges and identifying areas prone to stagnation that are potentially subjected to eutrophication effects, their concepts and uses are often misinterpreted. This paper compares similarities and differences between widely used characteristic hydraulic times, CHT, known as Residence Time, Times of Water Renewal Rates and Water Age. A proper definition for each of these characteristic hydraulic times is stated to avoid the existing confusion with multiple concepts in the literature. Methodologies to compute these CHT through hydrodynamic modelling systems are presented and, in order to enhance understanding, applied to three idealized cases in steady flow channels: (1) Channel with uniform flow; (2) Channel with a lateral inflow; and (3) Channel with a lateral embayment. Finally, a practical example is discussed by applying the methodologies to the Patos Lagoon (RS). The results for the idealized channel cases are non-intuitive and this theoretical discussion clarifies the interpretation and uses of different timescales and outlines the Water Age as the more versatile and multifunctional timescale if compared to the others addressed here. The results for the Patos Lagoon exemplify the valuable information that CHT can offer for environmental management in natural water bodies.Resumo em Português:
Resumo A contaminação química do abastecimento da água causada por atividades antrópicas pode causar efeitos adversos à saúde. O presente estudo propõe determinar a presença de metais tóxicos, substâncias orgânicas, pesticidas e trihalometanos dos sistemas de abastecimento da cidade de Ibague, Colômbia. Foram caracterizadas as atividades econômicas e sanitárias presentes em 25 fontes de água superficial de 32 sistemas de abastecimento de água da área urbana do município. Se coletaram 25 amostras de água das fontes superficiais de água e 35 amostras do sistema de abastecimento de água para identificação de pesticidas (carbamatos, organoclorados, organofosforados), mercúrio, arsênico, cianeto, chumbo, cádmio, antimônio, cobalto, selênio. prata, níquel e hidrocarbonetos. A presença de trihalometanos foi avaliada no pós-tratamento. No total, 775 atividades econômicas e sanitárias foram detectadas nas fontes de água superficial do sistema de abastecimento de água, destacando o impacto dos assentamentos humanos, das atividades agrícolas e turísticas nas fontes de água. Pesticidas organoclorados (0,009-0,109 mg / L), mercúrio (0,001-0,004 mg / L) foram identificados no sistema de abastecimento de água em concentrações superiores às permitidas pelos regulamentos. Concentrações de trihalometanos (0,064-1,260 mg / L) foram detectadas em 68,7% do sistema de abastecimento de água com tratamento. A presença de contaminantes químicos ocorre principalmente no abastecimento de água comunitaria de baixa complexidade com alta afetação antrópica. É necessário fortalecer a avaliação de perigos e riscos pela vigilância sanitária, bem como a intervenção intersetorial para a proteção de fontes de água e o aprimoramento das tecnologias de tratamento de água.Resumo em Inglês:
Abstract Chemical contamination of the water supply system caused by anthropic activities can cause adverse health effects. This study determined the presence of toxic metals, organic substances, pesticides and trihalomethanes in the water supply systems of the urban area of Ibague City. The economic and sanitary activities located in the 25 surface streams of the 32 water supply systems of the municipality were characterized. A total of 25 water samples were taken from the surface streams, and 35 samples in the water network of each drinking water service provider for the identification of pesticides (carbamates, organochlorines, organophosphorus), mercury, arsenic, cyanide, lead, cadmium, antimony, cobalt, selenium, silver, nickel and hydrocarbons. The presence of trihalomethanes was sampled after the treatment process given. A total of 775 economic and sanitary activities were detected in the surface streams of the water supply systems, highlighting the human settlements, agricultural and tourist activities impact on the water sources. Organochlorine pesticides (0.009-0.109 mg/L), mercury (0.001-0.004 mg/L) were identified in the water supply system in concentrations higher than those permitted by local regulation. Concentrations of trihalomethanes (0.064-1.260 mg/L) were detected in 68.7% of the water supply systems with treatment. The presence of chemical contaminants occurs mainly in communities with water supply systems of low complexity with high anthropic affectation. It is necessary to strengthen the assessment of hazards and risk by health surveillance, as well as intersectoral intervention for the protection of water sources and the improvement of water treatment technologies.Resumo em Português:
Resumo A região da foz do rio Poti experimentou nos últimos anos impactos ambientais que resultaram na mudança da sua paisagem na estação seca, destacando-se a eutrofização e a proliferação de fitoplâncton, algas, cianobactérias e plantas aquáticas. Considerando os aspectos relacionados ao monitoramento da qualidade da água na região semiárida do Brasil a partir do sensoriamento remoto, este estudo teve como objetivo avaliar o desempenho dos dados do satélite Sentinel-2A, na recuperação da concentração de clorofila-a no rio Poti em Teresina, Piauí, Brasil. A metodologia de recuperação e mapeamento da concentração de clorofila-a envolveu o estudo da reflectância da superfície da água nas imagens Sentinel-2A e a respectiva correlação com dados in situ de clorofila-a, coletados em pontos de monitoramento, durante os anos de 2016 e 2017. Os resultados gerados pelas equações Chl-1, Ha et al. (2017), Chl-2, Page et al. (2018), e Chl-3, Kuhn et al. (2019), mostram a necessidade de uma calibração dos modelos utilizados aos componentes das águas do rio Poti. No entanto, o algoritmo empírico Chl-2 mostra que uma correlação foi estabelecida para identificar a variação espaço-temporal das concentrações de clorofila-a ao longo do rio Poti de maneira ampla e não mais pontual. A distribuição espacial desse pigmento nos mapas oriundos do Sentinel-2A é consistente com o padrão de ocorrência determinado pelos dados in situ. Portanto, o sensor MSI provou ser uma ferramenta adequada para a recuperação e monitoramento da concentração de clorofila-a ao longo do rio Poti.Resumo em Inglês:
Abstract Recently, the Poti river mouth region has experienced environmental impacts that resulted in a change of landscape in its dry season, highlighting the eutrophication and proliferation of phytoplankton, algae, cyanobacteria and aquatic plants. Considering the aspects related to water-quality monitoring in the semiarid region of Brazil from remote sensing, this study aimed to evaluate the performance of Sentinel-2A satellite data in the retrieval of chlorophyll-a concentration in Poti River in Teresina, Piaui, Brazil. The chlorophyll-a concentration retrieval and mapping methodology involved the study of the water surface reflectance in Sentinel-2A images and their correlation with the chlorophyll-a data collected in situ during the years 2016 and 2017. The results generated by the Chl-1, Ha et al. (2017), Chl-2, Page et al. (2018), and Chl-3, Kuhn et al. (2019) equations show the need for calibrating the algorithms used for the Poti River water components. However, the empirical algorithm Chl-2 shows a correlation has been established to identify the spatiotemporal variation of chlorophyll-a concentration along the Poti River broadly and not punctually. The spatial distribution of this pigment in maps derived from Sentinel-2A is consistent with the pattern of occurrence determined by the in situ data. Therefore, the MSI sensor proved to be a tool suitable for the retrieval and monitoring of chlorophyll-a concentration along the Poti River.Resumo em Português:
Resumo A densidade do fitoplâncton em lagoas de estabilização influencia no desempenho do tratamento. A hipótese foi que a estrutura da comunidade fitoplanctônica varia de acordo com as mudanças locais e temporais e, consequentemente, influencia o tratamento do efluente. Foram analisados a estrutura da comunidade fitoplanctônica em lagoas facultativas e de maturação no Brasil central para fornecer orientações sobre a operação e manutenção do sistema. Foram medidas a densidade, abundância, diversidade, riqueza, dominância e diversidade beta das espécies. A eficiência do tratamento foi avaliada com base na Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO). Adicionalmente, foi realizada uma Análise de Correspondência Canônica (CCA) para investigar como variáveis físicas e químicas influenciaram a composição das espécies mais abundantes nas estações seca e chuvosa, e as microalgas mais relacionadas à remoção de DBO. Foram registrados 168 táxons e as classes mais abundantes em ambas as lagoas foram Chlorophyceae e Cyanophyceae (40% potencialmente tóxicas). A lagoa de maturação possui maior adaptabilidade na estação chuvosa, enquanto a lagoa facultativa foi mais flexível na estação seca. O melhor período de crescimento variou entre as espécies. Em ambas as lagoas, a Chlorella minutissima foi a que mais contribuiu para a otimização do tratamento. Assim, identificar espécies de fitoplâncton e relacioná-las com parâmetros de qualidade da água e a sazonalidade pode ajudar a entender a dinâmica ecológica do tratamento de águas residuais e fornecer informações úteis para a operação e manutenção de lagoas de estabilização.Resumo em Inglês:
Abstract Density of phytoplankton in stabilization ponds influences treatment performance. The study hypothesized that the phytoplankton community structure varies according to local and temporal changes and consequently influences the treatment of the effluent. Phytoplankton community structure in facultative and maturation ponds in central Brazil was analyzed to provide guidance on system operation and maintenance. Further, species density, abundance, diversity, richness, dominance and beta diversity were measured. The efficiency of the treatment was evaluated based on Biochemical Oxygen Demand (BOD). Additionally, a Canonical Correspondence Analysis (CCA) was used to investigate how physical and chemical variables influenced the composition of the most abundant species in the dry and rainy seasons and the microalgae that were most related to the removal of BOD. One hundred and sixty-eight taxa were recorded, and the most abundant classes in both ponds were Chlorophyceae and Cyanophyceae (40% potentially toxic). The maturation pond had greater adaptability in the rainy season, while the facultative pond was more flexible in the dry season. The best period of growth varied among species. In both ponds, Chlorella minutissima was the one which most contributed to the optimization of the treatment. Thus, identifying phytoplankton species and relating them to water quality parameters and weather can help to understand the ecological dynamics of wastewater treatment and provide useful information for the operation and maintenance of stabilization ponds.