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Title: Impacto e degradação microbiana de efluentes da indústria sucro-alcooleira no baixo rio Paraíba do Sul, RJ
Authors: Savergnini, Fernanda
metadata.dc.contributor.advisor: Knoppers, Bastiaan Adriaan
metadata.dc.contributor.advisorco: Crapez, Mirian Araújo Carlos
metadata.dc.contributor.members: Bernardes, Marcelo Correa
Leite, Selma Gomes Ferreira
Silva Filho, Emmanoel Vieira da
Issue Date: 26-Sep-2017
Abstract: drenagem da bacia hidrográfica e de lançamentos pontuais de efluentes do processamento da cana, como o vinhoto. Este efluente consiste em um líquido com alta carga orgânica, demanda de oxigênio e sólidos em suspensão. Para caracterizar a matéria orgânica proveniente do impacto da agroindústria da cana, ferramentas geoquímicas podem ser utilizadas, determinando sua origem e o estado trófico ambiental. Análises microbiológicas também são importantes na medida em que microrganismos degradam a matéria orgânica, estabelecendo o equilíbrio dinâmico do ecossistema. Este trabalho apresentou como objetivo a caracterização do impacto ambiental e degradação microbiana do vinhoto no Baixo Rio Paraíba do Sul. As análises foram realizadas na água e no sedimento ao longo da zona de mistura fluvial no início (Campanhas I – 07/2006 e III – 07/2007) e final da safra (Campanha II – 10/2006). No laboratório, foram realizados bioensaios para se estimar o potencial de biodegradação do vinhoto. As estações se localizaram a montante e a jusante do lançamento do efluente em até cerca de 200 metros de distância, também sendo realizadas coletas na foz do rio como referência. Os sedimentos foram fracionados em finos (<63 μm) e grossos (>63 μm). Na água, valores elevados de temperatura e oxigênio dissolvido juntamente com baixos valores de pH foram bons indicadores da presença de vinhoto e a alta concentração de potássio foi essencial para a identificação de seu lançamento no efluente industrial. No sedimento, as diferenças encontradas entre as concentrações de fósforo orgânico e inorgânico, e as altas concentrações de carbono orgânico, razão C:N e potássio foram eficientes na caracterização do impacto do efluente e da agricultura. Concentrações semelhantes de fósforo orgânico e inorgânico, juntamente com razões C:N em torno de 12 demonstraram que a foz do rio é influenciada pela agricultura de cana, sugerindo que a matéria orgânica sedimentada é tanto de origem fitoplanctônica como de vegetais superiores. A fração fina correlacionou-se significativamente com a maior parte dos parâmetros e se mostrou útil na avaliação do impacto, pois o principal componente do vinhoto, o potássio, se concentrou preferencialmente nos grãos menores que 63 μm. As análises microbiológicas revelaram que a entrada dos efluentes influencia a comunidade bacteriana, aumentando a biomassa e o ganho energético (analisado através da ETSA) na água e no sedimento no início da safra. Entretanto, o acúmulo de carga orgânica no sedimento do final da safra, inibiu a respiração aeróbia e diminuiu a capacidade de auto-depuração ambiental. Os microrganismos isolados do sedimento foram capazes de crescer e utilizar o vinhoto como única fonte de energia nos bioensaios, demonstrando seu possível uso em processos de biorremediação. Observou-se que o número de células por cm3 deve ser no mínimo da ordem de 108 a 109 para uma eficiente remoção de biopolímeros (37%) e percebeu-se que o fosfato é consumido eficientemente (99%) somente quando em concentrações próximas a 3 mg L-1, observando-se uma baixa eficiência de consumo quando em concentrações próximas a 9 mg L-1.. A eficiência de degradação foi alta nos primeiros 6 dias do bioensaio, não sendo observado reduções eficientes nos demais dias de análise.
metadata.dc.description.abstractother: The pollution in rivers caused by sugar cane agriculture and industry is a result of runoff and point source discharge of sugar cane effluents, mainly vinasse with high organic content, oxygen biological demand and suspended solids. Geochemical tools can be used to characterize the organic matter from effluents, like determining origin and environmental trophic state. Microbiological analyses are also important, as microorganisms degraded organic matter and establish the ecosystem dynamic equilibrium. The aim of this work was to characterize the impact and microbial degradation of vinasse in the Low River Paraíba do Sul. Analyses were performed in water and sediment along the fluvial mixture zone in the beginning (Campaign I -07/2006 e III – 07/2007) and at the end of crop (Campaign III – 10/2006). In laboratory were performed bioassays to estimate the vinasse potential biodegradation. The samples were collected upstream and downstream ranging in 200 m from the effluent discharge source, as well as at the mouth of the river how reference. The sediment samples were fractionated in fine (<63 μm) and coarse (>63 μm). In water, high values of temperature and dissolved oxygen with low values of pH were indicators of vinasse discharge and high concentration of potassium was fundamental to identify the presence of vinasse in the effluent. In sediments, differences were found between organic and inorganic phosphorus concentration, and the high values of organic carbon, C:N ratio and potassium were efficient descriptors of effluent and sugar cane agriculture. Similar concentrations of organic and inorganic phosphorus, and the C:N ratios around 12 demonstrated that the mouth of river was influenced by agriculture, suggested that the sedimentary organic matter originates from phytoplankton and also vacular plants. The fine fraction was significant correlated with the most part of parameters and was useful in the impact evaluation, as the main component of vinasse, the element potassium, was concentrated in grains smaller than 63 μm. The microbiological analyses revealed that the effluent influence in the bacterial community enhancing biomass, energetic gain (analyzed by ETSA) in both water and sediment at beginning of crop. However the organic fraction accumulated in the sediment inhibited aerobic respiration and reduced the capacity of environmental auto-depuration at the end of harvest period. Microorganisms isolated from local sediment were capable to grow and to use vinasse as a single source of energy during bioassays, demonstrating possible uses in bioremediation. It was observed that the number of cells/cm-3 has be in the minimum of the order 108 a 109 to an efficient remove of biopolymers (37%) and realized the fosfate is consumed efficiently (99%) only when in concentrations near of 3 mg L-1 , observing low efficient of consume when concentrations are nearly of 9 mg L-1 . The efficiency of degradation was high in the first 6 days of bioassay, not being observed efficient reductions in the others days of analyses.
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/4682
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