Remoção de carbono orgânico dissolvido de águas filtradas com tratamento complementar por pré-oxidação com ozônio e adsorção em carvão ativado / Removal of dissolved organic carbon in filtered water complemented with treatment by pre-oxidation with ozone and adsorption on activated carbon

Resumo Este trabalho teve como objetivo avaliar as remoções de carbono orgânico dissolvido presente em águas filtradas de estação de tratamento de água com tratamento complementar por pré-oxidação com ozônio e adsorção em carvão ativado granular. Para o estudo de adsorção foi utilizado o método de ensaio rápido em coluna de escala reduzida, com carvão ativado produzido de cascas de coco. Realizou-se a comparação entre as curvas de ruptura para os ensaios com e sem aplicação de ozônio. Os resultados mostraram reduções nas concentrações de carbono orgânico dissolvido no início dos ensaios e após a passagem da água com e sem pré-ozonização pelas colunas ensaio rápido em coluna de escala reduzida seguida de incrementos progressivos das concentrações à medida que se aumentou o volume de leitos tratados. Na fase final dos ensaios, os aumentos de volume de leitos tratados não causaram mudanças significativas nas concentrações efluentes de carbono orgânico dissolvido. O mesmo comportamento foi observado com relação à absorção em radiação ultravioleta a 254 nm. O uso de ozônio previamente à adsorção em carvão ativado granular, usando o método ensaio rápido em coluna de escala reduzida, resultou em maiores reduções na absorbância da luz ultravioleta em 254 nm do que nas concentrações de carbono orgânico dissolvido. As absorbâncias específicas à radiação ultravioleta das amostras ozonizadas foram menores do que as que não receberam ozônio.

Abstract The objective of this study was to evaluate the removal of dissolved organic carbon in filtered water followed by pre-oxidation with ozone and adsorption on granular activated carbon. The rapid small-scale column test was used for the adsorption essays with activated carbon produced from coconut shells. A comparison was made between the breakthrough curves for tests performed with and without pre-oxidation with ozone. The results showed reductions in dissolved organic carbon concentrations after initial passage of water with and without ozone through the rapid small-scale column test column, followed by progressive increases in concentrations along with the number of the bed volumes. In the final phase of the tests, increases in bed volumes did not cause significative changes in effluent dissolved organic carbon concentrations. The same behavior was also observed with respect to ultra-violet absorbance at 254 nm. The use of ozone prior to adsorption on GAC, using the ERCER method, caused greater reductions on UV254 absorbance than in concentrations of dissolved organic carbon. The specific ultraviolet absorbance values of samples that received ozone were lower than those that were not ozonized.

Diffusive emission of methane and carbon dioxide from two hydropower reservoirs in Brazil / Emissões difusivas de metano e de dióxido de carbono oriundas de dois reservatórios hidrelétricos

The role of greenhouse gas emissions from freshwater reservoirs and their contribution to increase greenhouse gas concentrations in the atmosphere is currently under discussion in many parts of the world. We studied CO2 and CH4 diffusive fluxes from two large neotropical hydropower reservoirs with different climate conditions. We used floating closed-chambers to estimate diffusive fluxes of these gaseous species. Sampling campaigns showed that the reservoirs studied were sources of greenhouse gases to the atmosphere. In the Serra da Mesa Reservoir, the CH4 emissions ranged from 0.530 to 396.96 mg.m–2.d–1 and CO2 emissions ranged from –1,738.33 to 11,166.61 mg.m–2.d–1 and in Três Marias Reservoir the CH4 fluxes ranged 0.720 to 2,578.03 mg.m–2.d–1 and CO2 emission ranged from -3,037.80 to 11,516.64 to mg.m–2.d–1. There were no statistically significant differences of CH4 fluxes between the reservoirs, but CO2 fluxes from the two reservoirs studied were significantly different. The CO2 emissions measured over the periods studied in Serra da Mesa showed some seasonality with distinctions between the wet and dry transition season. In Três Marias Reservoir the CO2 fluxes showed no seasonal variability. In both reservoirs, CH4 emissions showed a tendency to increase during the study periods but this was not statistically significant. These results contributed to increase knowledge about the magnitude of CO2 and CH4 emission in hydroelectric reservoirs, however due to natural variability of the data future sampling campaigns will be needed to better elucidate the seasonal influences on the fluxes of greenhouse gases.

Atualmente, em diversas partes do mundo, tem-se discutido muito sobre a contribuição das emissões de gases de efeito estufa oriundas de reservatórios hidrelétricos. Neste trabalho foram medidos fluxos difusivos de CO2 e CH4 em dois grandes reservatórios hidrelétricos neotropicais com diferentes condições climáticas (UHE Serra da Mesa e UHE Três Marias). Utilizamos câmaras flutuantes para estimar os fluxos difusivos de CO2 e CH4. As campanhas de amostragem mostraram que os dois reservatórios estudados apresentaram-se como fontes emissoras de gases por mecanismo de difusão. No reservatório de Serra da Mesa as emissões de CH4 variaram entre 0,530 e 396,96 mg.m–2.d–1 e as emissões de CO2 variaram entre –1.738,33 a 11.166,61 mg.m–2.d–1. No reservatório de Três Marias os fluxos de CH4 variaram entre 0,720 e 2.578,03 mg.m–2.d–1. Já os fluxos de CO2 variaram de -3.037,80 à 11.516,64 mg.m–2.d–1. Não houve diferença estatisticamente significativa dos fluxos de CH4 entre os reservatórios estudados, entretanto os fluxos de CO2 foram significativamente diferentes. As emissões de CO2 medidas ao longo dos períodos estudados em Serra da Mesa mostrou certa sazonalidade, com distinções entre o período de transição seco e úmido. No reservatório de Três Marias os fluxos de CO2 não apresentaram variabilidade sazonal. Em ambos os reservatórios, as emissões de CH4 apresentaram aumento do fluxo ao longo dos períodos de estudo, mas isso não foi estatisticamente significativo. Estes resultados contribuíram para aumentar o conhecimento sobre a variabilidade das emissões difusivas de CO2 e CH4 em reservatórios de usinas hidrelétricas. Entretanto, novas campanhas de amostragem serão necessárias para melhor estudar as influências sazonais sobre os fluxos dos gases de efeito estufa.

Photo-degradation effect on dissolved organic carbon availability to bacterioplankton in a lake in the upper Paraná river floodplain / Photo-degradation effect on dissolved organic carbon availability to bacterioplankton in a lake in the upper Paraná river floodplain

Dissolved organic carbon (DOC) is nowadays recognized as the main substrate and source of energy for aquatic microbial community. The great part of available organic carbon for bacterioplankton might be formed after photolytic degradation of humic material, which constitutes the major part of DOC in almost all natural waters. The effects of DOC photo-degradation were evaluated, as was its utilization by bacterioplankton, through a two-step experiment, one involving photo-degradation of DOC and the other bacterial growth on the photo-degraded substrate. Photo-degradation was responsible for the consumption of 19% of DOC, reduced SUVA254, an increase in the E2/E3 and E3/E4 ratios, in addition to modifications in the fluorescence spectra that indicated a rise in the labile fraction of DOC. However, these alterations on DOC were not reflected in differences in bacterioplankton growth, as shown by the fact that there were no significant differences in density, biomass, bacterial production, bacterial respiration and bacterial growth efficiency between treatment and control.

O carbono orgânico dissolvido (COD) é reconhecido atualmente como o principal substrato e fonte de energia para a comunidade microbiana aquática. Grande parte do COD biodisponível para o bacterioplâncton pode ser gerada após degradação fotolítica do material húmico dissolvido, que constitui a maior parte do carbono orgânico total. Neste trabalho foram avaliados os efeitos da fotodegração no COD de um ambiente húmico e a sua posterior utilização pelo bacterioplâncton, por meio de um experimento em duas etapas, uma de fotodegradação do COD e outra de crescimento microbiano sobre o substrato fotodegradado. A fotodegradação causou consumo de 19% do COD, diminuição na SUVA254, aumento nas razões E2/E3 e E3/E4 e modificações nos espectros de fluorescência apontando aumento da fração lábil. No entanto, as alterações no COD não se refletiram em diferenças no crescimento do bacterioplâncton, não havendo diferenças significativas com relação à densidade, biomassa, produção, respiração e eficiência de crescimento bacteriano.

Kinetics of the aerobic decomposition of Talauma ovata and Saccharum officinarum / Cinéticas da decomposição aeróbia de Talauma ovata e Saccharum officinarum

The aim of this study is to evaluate the kinetics of aerobic decomposition of Saccharum officinarum and Talauma ovata leaves. For each species, decomposition chambers (leaves and water) were set up, which were maintained under controlled conditions. Each sampling day (1, 7, 15, 30, 39, 58, 72 and 90 days), the concentrations of total organic carbon, pH and electrical conductivity (EC) were determined in the dissolved fraction, while the mass and cell wall fractions (CWF) were determined in the particulate fraction. The pH stabilization of the chambers with T. ovata and S. officinarum leaves occurred in alkaline (ca. 8 - 8.5) and close to the neutrality (ca. 7 - 7.5) environment, respectively. The EC values were on average 1.6 times higher in incubations with T. ovata leaves. The mass loss did not differ between the species (mean = 53.85%), however the decay coefficient was higher for S. officinarum (k4 = 0.007 day-1) than for T. ovata (k4 = 0.005 day-1) leaves. The CWF mass loss (mean = 50.16%) and their coefficient (0.0090 day-1) were similar. S. officinarum decomposed faster due to its high concentrations of energetic compounds of interest to the microbiota. The slower decomposition of T. ovata may have occurred due to the presence of secondary compounds with negative effects to the microorganisms.

O objetivo deste estudo foi avaliar as cinéticas da decomposição aeróbia de folhas de Talauma ovata e Saccharum officinarum. Para cada espécie foram montadas câmaras de decomposição (folhas e água) que foram mantidas sob condições controladas. A cada dia amostral (1, 7, 15, 30, 39, 58, 72 e 90 dias), as concentrações de carbono orgânico total, pH e condutividade elétrica (CE) foram determinadas na fração dissolvida, enquanto a massa e as frações de parede celular (FPC) foram determinadas na fração particulada. A estabilização do pH das câmaras com folhas de T. ovata e S. officinarum ocorreram em meio básico (ca. 8 - 8,5) e próximo à neutralidade (ca. 7 - 7,5), respectivamente. Os valores de CE foram em média 1,6 vezes maiores nas incubações com folhas de T. ovata. A perda de massa não diferiu entre as espécies (média = 53,85%). No entanto, o coeficiente de decaimento foi maior para as folhas de S. officinarum (k4 = 0,007 dia-1) que para T. ovata (k4 = 0,005 dia-1). As perdas de massa da FPC (média = 50,16%) e seus respectivos coeficientes (0,0090 dia-1) foram similares. S. officinarum decompôs mais rapidamente devido às elevadas concentrações de compostos energéticos de interesse para a microbiota. A decomposição mais lenta de T. ovata pode ter ocorrido pela presença de compostos secundários com efeitos negativos sobre os micro-organismos.

Dial organic carbon fluctuations in a mangrove tidal creek in Sepetiba bay, Southeast Brazil

The carbon (C) concentration and flux, as dissolved organic carbon (DOC), particulate organic carbon (POC) and macrodetritus (MD), were quantified through 4 tidal cycles in a mangrove tidal creek in Southeastern Brazil. DOC was the major fraction of the total C concentration, accounting for 68 and 61 percent of the total C concentration during ebb and flood periods respectively. Concentrations of DOC (Ebb = 3,41 ± 0,57 mgC.L-1 and Flood = 3,55 ± 0,76 mgC.L-1) and POC (Ebb = 1,73 ± 0,99 mgC.L-1 and Flood = 1,28 ± 0,45 mgC.L-1) were relatively similar during the four tidal cycles. Macrodetritus presented a wide variation with concentration peaks probably related to external forces, such as winds, which enrich the ebb flow with leaf litter. DOC and POC fluxes depended primarily on tidal and net water fluxes, whereas MD fluxes were not. The magnitude of the DOC and POC fluxes varied with the area flooded at high tide, but not the MD fluxes. DOC was the major form of carbon export to Sepetiba Bay. During the four tidal cycles, the forest exported a total of 1,2 kg of organic carbon per ha, mostly as DOC (60 percent), followed by POC (22 percent) and MD (18 percent).

As concentrações e fluxos de carbono orgânico sob forma de carbono orgânico dissolvido (COD), carbono orgânico particulado (COP) e macrodetritos (MD) foram quantificadas durante 4 ciclos de maré em canal de maré na Floresta Experimental de Itacuruçá, Baía de Sepetiba, RJ, litoral sudeste do Brasil. COD foi a fração mais importante para a concentração total de carbono orgânico, contribuindo com 68 e 61 por cento da concentração total de C nos períodos de maré vazante e enchente, respectivamente. As concentrações de COD (vazante = 3.41 ± 0.57 mgC.L-1 e enchente = 3.55 ± 0.76 mgC.L-1) e COP (vazante = 1.73 ± 0.99 mgC.L-1 e enchente = 1.28 ± 0.45 mgC.L-1) foram similares durante os 4 ciclos de maré. A fração macrodetritos apresentou uma ampla variabilidade com máximos de concentração relacionados a fatores externos como ventos, que enriqueceram as águas de vazante com macrodetritos. A magnitude dos fluxos de COD e COP, mas não os de macrodetritos, relacionaram-se com os fluxos de água e a conseqüente área inundada pela maré. A fração COD foi a mais importante forma de exportação de carbono orgânico pelo manguezal. Durante os 4 ciclos monitorados, a floresta exportou um total de 1.2 kg de carbono orgânico, 60 por cento sob forma de COD, seguido pelo COP (22 por cento) e pela fração macrodetritos (18 por cento).