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Análise de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos – HPAs – em sedimentos do ribeirão do Funil na região de Ouro Preto – MG.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. PROÁGUA, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2007) Souza, Wesley Robert de; Afonso, Robson José de Cássia Franco
As águas de rios, córregos e lagos da região de Ouro Preto têm sido alvo de vários estudos por diversos pesquisadores. O sistema hídrico desta região está sujeito à contaminação por atividades mineradoras, industriais e outras formas antrópicas. Além disso, sabe-se que ainda não se encontra na cidade um sistema eficiente de tratamento da água antes de torná-la disponível ao consumo humano. Neste trabalho, foram determinados e quantificados 11 Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) em amostras de sedimentos e foi feita uma avaliação dos parâmetros físico-químicos nas amostras aquosas do Ribeirão do Funil. Foram definidos 4 pontos de amostragem sendo dois deles (pontos 1 e 2) à montante e dois ( pontos 3 e 4) à jusante de uma fábrica de alumínio localizada na cidade de Ouro Preto. Foram realizadas 3 campanhas de amostragem durante o estudo sendo duas em época de seca e uma em período chuvoso. As amostras de sedimento foram submetidas à extração soxhlet e os extratos obtidos concentrados em um sistema Kuderna-Danish (US-EPA METHOD 3540C). Previamente à análise, foi feito o “clean-up” das amostras em uma coluna de sílica gel ativada, conforme (US-EPA METHOD 3630 C). As amostras foram analisadas por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência – CLAE, com uma coluna C-18 de fase reversa e detector de fluorescência. Nas amostras aquosas, foi feito um estudo da qualidade das águas do ribeirão através da avaliação físico-química e metais. Foram quantificados 11 HPAs, sendo que a maior concentração nas 3 coletas foi de benzo(b)fluoranteno (3679,05 ng/g). Em algumas amostras encontrou-se benzo(a)pireno em concentrações de até 712 ng/g de sedimento e sabe-se que esteHPA apresenta alto potencial carcinogênico. O ponto 3 foi o mais crítico na contaminação por HPAs e os elevados teores destes contaminantes podem estar relacionados com a proximidade da fábrica de alumínio, pois algum material contaminado com HPAs pode estar sendo lançado nas águas do ribeirão por arraste das águas da chuva na lavagem do pátio e dos telhados da fábrica ou até mesmo por lançamento de efluentes contaminados, que posteriormente vão contaminar os sedimentos. Os resultados do estudo físico-químico apontaram a baixa qualidade das águas quando comparados com os limites estabelecidos pela CONAMA 357 (Março 2005) para águas de classe 1 e identificou-se a contaminação por metais de alta toxicidade, como arsênio em concentrações de até 39,08 µg/L e chumbo (160,6 µg/L). A avaliação de HPAs em sedimentos desta região é inédita e pode ser considerada de grande importância, pois estes contaminantes são conhecidos por serem carcinogênicos e a presença do benzo(a)pireno em algumas amostras confere sérios riscos de toxicidade que comprometem a qualidade ambiental da área estudada.
Analysis of tylosin in poultry litter by HPLC-UV and HPLC-MS/MS after LTPE.
(2020) Paranhos, Aline Gomes de Oliveira; Pereira, Andressa Rezende; Fonseca, Isadora Chagas da; Sanson, Ananda Lima; Afonso, Robson José de Cássia Franco; Aquino, Sergio Francisco de
The growing demand for chicken meat in Brazil encourages poultry producers to invest in antibiotics as growth promoters to ensure the quality of their products. Among these, the antibiotic tylosin is a widely used growth promoter that assists in the treatment of necrotic enteritis. Antibiotics usually are not totally metabolised and may be excreted in its original form, thereby contaminating different environmental compartments and may induce microbial resistance. Therefore, analyses of such contaminants in different matrices are important to perform risk assessments and this often depends on the development of extraction methods to allow the quantification of the substance at low concentrations. This work presents a simple and cheap methodology which employs low-temperature partitioning extraction (LTPE) for the analysis of tylosin in poultry litter samples by HPLC-UV and HPLC-MS/MS. The analytical method developed was validated according to Brazilian regulating agencies (ANVISA and MAPA) and resulted in method detection (LDM) and quantification (LQM) limits of 6.32 μg.kg−1 and 21.12 μg.kg−1, respectively. The analysis of the waste from a chicken broiler company, located in Minas Gerais, confirmed the adequacy of the method, since it detected tylosin at average concentrations of 135.22 μg.kg−1 and 264.92 μg.kg−1 in poultry litter from sheds containing birds in the rearing and production phase, respectively.
Antibiotic consumption in developing countries defies global commitments : an overview on Brazilian growth in consumption.
(2020) Castro, Paulo Bernardo Neves e; Rodrigues, Daniel Aparecido da Silva; Roeser, Hubert Mathias Peter; Santiago, Aníbal da Fonseca; Afonso, Robson José de Cássia Franco
Faster spread of epidemics has turned local concerns into global crises; antimicrobial resistance (AMR) is being considered a major threat to public health in the twenty-first century. Antibiotic misuse plays a great role in accelerated AMR; thus, understanding and discussing consumption patterns has been a trend topic over the past years. Developing countries, such as Brazil, have high growth rates in antibiotic consumption, potentially impacting global environmental safety. This study presents the compiled information from the Brazilian Health Regulatory Agency (ANVISA) on antibiotic dispensation across the country and maps the consumption trends between the years of 2013 and 2016. The most consumed substances were beta-lactams (amoxicillin and cephalexin) and macrolides (azithromycin). National relative growth consumption in the mentioned period was 18%. At the local level, growth of consumption ranged from 4 to 85%, with rampage growth concentrated in the North and Northeast regions. Brazilian laws, such as restriction of over-the-counter sales and mandatory report on dispensation, seem to have little effect on the national antibiotic consumption growth. This phenomenon growth is still elevated if compared with developed countries, demonstrating the need for further surveillance as well as coordinated efforts aiming at antibiotic use and AMR prevention.
Aqueous chlorination of herbicide metribuzin : Identification and elucidation of new disinfection by-products, degradation pathway and toxicity evaluation.
(2021) Barros, André Luis Corrêa de; Rodrigues, Daniel Aparecido da Silva; Cunha, Camila Cristina Rodrigues Ferreira da; Chagas, Igor Aparecido Santana das; Espirito Santo, Daiana Rocha do; Silva, Silvana de Queiroz; Afonso, Robson José de Cássia Franco
A widely used herbicide, metribuzin, was evaluated for degradation, mineralization and disinfection byproducts (DBPs) formation during aqueous chlorination. In addition, to assess the toxicity effects of chlorination on metribuzin solution the following tests were performed: acute toxicity using Artemia salina nauplii; cell viability using MTT assay; estrogenicity using a re-engineered Bioluminescent Yeast Estrogen Screen (BLYES) and a constitutively bioluminescent strain (BLYR); mutagenicity and developmental toxicity using Q(SAR) methodology. Metribuzin at 10 mg·L−1 was degraded by chlorination, achieving 93% of removal at 30 min of reaction. TOC analysis showed that the herbicide does not suffer complete mineralization, even after 24 h of contact with free chlorine. Seventeen DBPs were detected and their structural formulae were elucidated by high resolution mass spectrometry. Toxicity effects for chlorinated solutions increased when compared to the unreacted metribuzin solution. DBPs were more toxic to Artemia salina nauplii, increasing around 20% on nauplii mortality. It was also observed high estrogenicity to human receptors in BLYES assays and mutagenic and developmental toxicant effects to animals and humans in Q(SAR) methodology, suggesting that DBPs are potentially more toxic than the precursor metribuzin. Metribuzin solutions at 10 mg·L−1 showed equivalent 17-β-estradiol values ranged from 0.061 to 6.71 μg·L−1 after to be chlorinated at different reaction times.
Assessment of conventional full-scale treatment for the removal of endocrine disruptors and pharmaceuticals present in the Tibagi river -Paraná state, Brazil-.
(2021) Fazolo, Ajadir; Batista, Lígia Flávia Antunes; Nonaka, Fernanda Martins; Sanson, Ananda Lima; Alves, Mariana Corrêa Pessato; Afonso, Robson José de Cássia Franco; Aquino, Sergio Francisco de
The concentrations of 25 pharmaceuticals and endocrine disruptors were monitored in the water coming from the Tibagi River (State of Paraná, Brazil) and in a conventional water treatment plant over 13 sampling campaigns. In raw water, only 3 compounds (bisphenol A, dexamethasone and losartan) were detected with high frequency (>75%) and 4 drugs (estradiol, diclofenac, loratadine and naproxen) were found with moderate frequency (between 30 and 70%). In addition, 7 micropollutants (paracetamol, ethinylestradiol, caffeine, propanolol, diltiazem, benzafibrate and promethazine) were not detected in any of the samples analyzed and 11 other compounds were quantified at low frequency (up to 25%). The conventional treatment process employed at WTP- Jataizinho has proven to be very efficient in removing dexamethasone (∼99%), moderately efficient in reducing bisphenol A (∼47%) concentration and inefficient in removing losartan (∼22%) and loratadine (not removed). The greatest removals were observed during the water clarification stage using aluminum sulfate as coagulant. In general, the dry and rainy seasons did not influence the concentrations of pharmaceuticals and endocrine disruptors in raw water. In terms of the 5 most prevalent micropollutants in treated water (bisphenol A, losartan, dexamethasone, loratadine and naproxen), the human health risk associated with ingesting contaminated water was assessed and considered negligible.
Avaliação da composição físico-química da cachaça de alambique obtida de cinco cultivares de cana-de-açúcar colhidas em três épocas de maturação.
(Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas. Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2013) Fernandes, Oscar William Barbosa; Afonso, Robson José de Cássia Franco
A qualidade da composição tecnológica da cana-de-açúcar como matéria-prima é importante para obtenção de cachaça de alambique de excelência. Neste sentido, este trabalho teve como objetivo avaliar as variações na composição físico-química da cachaça de alambique produzida sob condições controladas de fermentação e destilação a partir de cinco cultivares de cana-de-açúcar (RB72454, SP79-1011, SP80-1842, JAVA e RB765418), plantadas no mês de julho, conduzidas com irrigação suplementar e colhidas no ano seguinte em três estágios de maturação (junho, agosto e outubro). Para isto foi realizado um planejamento fatorial completo do tipo 5x3, com três replicatas. Verificou-se que os graus de maturação das cultivares avaliadas através do brix do caldo, pol da cana, pureza e açúcares redutores da cana diferiram entre a primeira e demais épocas, visto que na primeira época as condições ambientais ainda não favoreciam à maturação. Os resultados da avaliação multivariada utilizando análise de componente principal (PCA) dos valores resultantes da composição tecnológica das cultivares indicaram que as amostras de canas colhidas em junho possuíam características de composição tecnológicas próprias em relação às outras épocas, formando um grupo discriminado, porém não pode ser observada a distinção entre as cultivares. A partir das cinco cultivares de cana-de-açúcar, colhidas em três épocas distintas, com três replicatas, foram produzidas 45 amostras de cachaça sob as mesmas condições de produção, usando a mesma levedura selecionada. A composição físico-química das cachaças produzidas foi obtida por procedimentos oficiais e pela análise qualitativa dos compostos voláteis por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas. As análises quantitativas dos compostos voláteis não apresentaram diferenças significativas para os objetivos deste trabalho, porém todos apresentaram valores dentro dos limites estabelecidos pelo Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA). O perfil da composição dos compostos voláteis atestou que o tipo de cultivar não interferiu na formação de compostos presentes na cachaça. O mesmo não se pode afirmar em relação aos compostos avaliados por época de colheita, principalmente no que se refere à produção de ácido acético, lactato de etila e álcool n-butílico. Tais substâncias apresentaram um perfil qualitativo significativamente maior na primeira época em relação às outras épocas. Estes resultados submetidos ao teste estatístico de PCA permitiram de forma consistente a separação entre os grupos de cachaças produzidas em três épocas de maturação da cana-de-açúcar.
Avaliação da presença de microcontaminantes de preocupação emergente, por GC-MS, e de elementos inorgânicos, por TXRF, nas águas superficiais da Bacia do Rio Paraopeba/MG.
(2018) Corrêa, Joane Mariela Miari; Afonso, Robson José de Cássia Franco; Moreira, Renata Pereira Lopes; Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Afonso, Robson José de Cássia Franco
A significativa diminuição do volume dos recursos hídricos e a constante poluição dos corpos d’águas por contaminantes orgânicos têm despertado a atenção para a necessidade de estudos dedicados à determinação destas substâncias, presentes no meio ambiente, e às alternativas de tratamento para remoção destes poluentes e recuperação dos sistemas afetados. Várias substâncias, frequentemente encontradas em baixas concentrações, são classificadas como microcontaminantes de preocupação emergente, devido às alterações que provocam no meio ambiente causando efeitos adversos para os seres vivos pela exposição contínua. Abrangem diversas classes de substâncias, tais como produtos farmacêuticos e de higiene pessoal, pesticicidas, herbicidas, nanomateriais, hormônios naturais e sintéticos. Os elementos inorgânicos também estão presentes em níveis elevados nas matrizes ambientais, representando potenciais riscos aos corpos hídricos, biota e saúde humana. Dessa forma, o presente trabalho buscou identificar e quantificar alguns microcontaminantes de preocupação emergente utilizando cromatografia gasosa acopladas à espectrometria de massas (GC-MS) e elementos inorgânicos por fluorescência de raios-X por reflexão total (TXRF) nas águas superficiais da Bacia do Rio Paraopeba-MG. As coletas das amostras foram realizadas em 4 campanhas, sendo 2 em período de chuva e 2 de estiagem. Foram selecionados 15 pontos de amostragem ao longo da bacia, assim, foi possível avaliar as variações sazonal e espacial dos compostos e observar a influência das diferentes atividades antropogênicas. Os 12 microcontaminantes de preocupação emergente selecionados foram: diclofenaco, ibuprofeno, naproxeno, paracetamol, genfibrozila, estrona, 17β-estradiol, 17α-etinilestradiol, estriol, bisfenol A, 4-nonilfenol, 4-octilfenol. Os 15 elementos inorgânicos foram: arsênio, bário, bromo, cálcio, chumbo, cobre, cromo, estrôncio, ferro, manganês, níquel, potássio, rubídio, titânio e zinco. A metodologia utilizada para a detecção destes compostos foi validada e aplicada em 60 amostras. Os procedimentos para a determinação dos compostos orgânicos envolveram filtração a vácuo seguida pela concentração e clean-up das amostras utilizando extração em fase sólida (SPE). Os extratos analisados por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massa (GC-MS) foram previamente derivatizados com BSTFA: 1% TMCS, apresentando limites de quantificação para o método de 3,61 a 14,36 ng/L e valores de recuperação variaram de 46,11 a 107,15% para o nível mais baixo (10μg/L). As análises dos elementos inorgânicos foram realizadas por fluorescência de raios-X por reflexão total (TXRF). Os limites de quantificação do método foram de 4,47 a 111,63 µg/L. O microcontaminante de preocupação emergente de maior ocorrência foi o bisfenol A, detectado em 96,67% das amostras analisadas.Já os inorgânicos de maior incidência foram o cálcio e potássio encontrados em 100% das amostras. A ocorrência do maior número de microcontaminantes de preocupação emergente foi no período de menor índice pluviométrico, campanha 4. Os elementos inorgânicos tiveram maiores concentrações nas amostras coletadas no período das águas, campanha 1 e 2. Os dados obtidos foram tratados estatisticamente por análises multivariadas (PCA e HCA), sendo possível observar o perfil de contaminação das amostras coletadas e correlacioná-los com as influências antropogênicas, industriais e/ou naturais no processo de contaminação das águas superficiais da Bacia do Rio Paraopeba em Minas Gerais. Enfim, foi calculada uma estimativa da toxicidade de alguns microcontaminantes de preocupação emergente deste estudo.
Avaliação da remoção de fármacos e de desreguladores endócrinos em águas de abastecimento por clarificação em escala de bancada.
(2014) Lima, Diego Roberto Sousa; Afonso, Robson José de Cássia Franco; Libânio, Marcelo; Aquino, Sergio Francisco de
In this work, the efficiency of clarification treatment (coagulation, flocculation and sedimentation) with polyaluminum chloride (PAC) and aluminum sulfate (SA) as coagulants was evaluated in the removal of 7 microcontaminants (diclofenac - DCF, sulfamethoxazole - SMX, ethinylestradiol - EE2, bisphenol-A - BPA, estradiol - E2, estrone - E1 and estriol - E3) in water of low and high turbidity. The clarification treatment led to poor removal rates (40% at most) for all microcontaminants except SMX which exhibited intermediate removal efficiency (67 to 70%). Overall, PAC application yielded better performance compared to SA.
Avaliação de perturbadores endócrinos em águas do rio das Velhas por cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. PROÁGUA, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2010) Moreira, Miriany Avelino; Afonso, Robson José de Cássia Franco
Compostos de difícil degradação sempre foram alvo de preocupação por parte de órgãos ambientais. Alguns destes compostos podem causar disfunção no sistema endócrino de homens e animais sendo conhecidos como perturbadores endócrinos. No presente estudo foram analisados cinco destes compostos (estradiol, etinilestradiol, bisfenol A, nonilfenol e dietilftalato) em amostras de água superficial, coletadas ao longo do Rio das Velhas (de Ouro Preto a Nova Lima - MG - Brasil). As análises foram realizadas utilizando cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas após a concentração dos analitos por meio de extração em fase sólida (SPE) com cartucho C18. A metodologia desenvolvida permitiu a análise de todos compostos simultaneamente, sendo o dietilftalato analisado no modo positivo de ionização e os demais compostos no modo negativo de ionização utilizando metanol e água como fases móveis. Um volume de 5µL de amostra foi injetado utilizando uma coluna C18 como fase estacionária com um tempo total de análise de 35 minutos. A quantificação dos perturbadores foi feita utilizando uma curva de calibração externa, sendo o limite de quantificação(S/N=10) de 4,3ng/L para o dietilftalato, 3,9ng/L para o nonilfenol, 3,6ng/L para o estradiol, 4,7ng/L para o etinilestradiol e 2,5ng/L para o bisfenol. As recuperações obtidas para o estradiol e etinilestradiol foram de 94,1% e 92,1%, respectivamente. Para dietilftalato, bisfenol e nonilfenol os valores obtidos de recuperação foram de 93%, 92,2% e 91,7%, respectivamente. Os compostos foram monitorados durante oito meses sendo o hormônio etinilestradiol encontrado ocasionalmente em concentrações que variam de 5,6 a63,8ng/L, ao passo que o estradiol foi encontrado em apenas uma amostra na concentração de 62,6ng/L. Os compostos nonilfenol e dietilftalato foram encontrados em todas as amostras em concentrações que variam de 25,9 a 1435,3ng/L e 5,0 a 410,9ng/L. O bisfenol, o qual foi observado concentrações na faixa de 8,6 a 168,3ng/L, também foi encontrado em todas as amostras, contudo, em algumas análises as concentrações determinadas ficaram abaixo do limite de quantificação. Através de uma comparação com dados secundários determinou-se que o nonilfenol encontrado provavelmente provém da lixiviação deste composto de solo de culturas agrícolas, ao passo que o bisfenol e o dietilftalato provêem da lixiviação de plásticos presentes em esgotos e aterros sanitários. A origem dos hormônios estradiol e etinilestradiol não foi estabelecida devido a eventualidade com que estes foram encontrados.
Behavior of micropollutants in polishing units that combine sorption and biodegradation mechanisms to improve the quality of activated sludge effluent.
(2018) Castro, Lucas Vassalle de; Brandt, Emanuel Manfred Freire; Campos, Alexandre Cristiano Vicente; Aquino, Sergio Francisco de; Werner, David; Afonso, Robson José de Cássia Franco; Mota Filho, Cesar Rossas
The current study evaluated the removal of six micropollutants (estrone (E1); 17β-estradiol (E2); 17α-ethynylestradiol (EE2); ibuprofen (IBP), diclofenac (DCF), and paracetamol (PCT)) from the final effluent of an activated sludge domestic sewage treatment plant using polishing filters. Four polishing filters were assembled as columns and filled with a mixture of sand and vermiculite, sand and charcoal, sand and granulated activated carbon (9:1 by volume), and sand only. The column filters were placed near the outlet of a full-scale activated sludge treatment plant and were fed with a treated effluent containing from 4.71 to 28.93 ng L-1 of the target compounds at a hydraulic loading rate (HLR) of 50 m3 m−2 day−1. Samples were collected periodically from the influent (biologically treated sewage) and effluent of the four columns and analyzed for estrogens, anti-inflammatories, and analgesic compounds. Liquid samples were submitted to a solid phase extraction (SPE) and analyzed by gas chromatography coupled with mass spectrometry after their derivatization. Among the compounds found, diclofenac was distinguished by the high occurrence of detection in the samples (85%) and higher mean concentration (~ 17 ng L−1). High removal efficiency (> 90%) of the estrogens was observed in the polishing systems studied, while for the other targets, the removal efficiency varied from 10 to 30%. The concentration values of some compounds were low, probably due to rainfall during the sampling period.
Behavior of pharmaceuticals in UV photoreactors fed with sewage treated by anaerobic/aerobic system.
(2017) Lopes, Bruna Coelho; Sanson, Ananda Lima; Aquino, Sergio Francisco de; Souza, Cláudio Leite de; Chernicharo, Carlos Augusto de Lemos; Afonso, Robson José de Cássia Franco
This work has assessed the seasonal changes and the dynamics in the concentration of six pharmaceutical compounds during photolysis as a tertiary treatment of sewage previously treated by an anaerobic/aerobic system comprised by a UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) reactor and a trickling filter (TF). The target compounds were 4 antibiotics (ciprofloxacin, clindamycin, sulfamethoxazole, trimetoprime), 1 beta blocker (atenolol) and 1 anti-inflammatory (diclofenac). Six hydraulic retention times (HRT) were evaluated (5, 10, 20, 40, 80 and 160 minutes) with the intent of varying the UVC radiation doses applied to the effluent from biological treatment containing the target contaminants. The concentrations of pharmaceutical compounds in the effluent of the UASB/TF system were in agreement with the concentration levels reported in the literature. Aside from DCF, the seasonality seems to be a preponderant characteristic regarding the pharmaceutical concentration found in the effluent of biological treatment systems. The radiation dose of 117 mJ.cm-² seemed to be most suited for the photolysis application to tertiary treatment of domestic effluents. It was observed that lower UVC doses led to deconjugation of pharmaceuticals which can result in increased concentrations of target pollutants in the photo-reactor effluent.
Behaviour of pharmaceuticals and endocrine disrupting chemicals in simplified sewage treatment systems.
(2013) Brandt, Emanuel Manfred Freire; Queiroz, Fernanda Barbosa de; Afonso, Robson José de Cássia Franco; Aquino, Sergio Francisco de; Chernicharo, Carlos Augusto de Lemos
This work assessed the behaviour of nine pharmaceuticals and/or endocrine disrupting chemicals (EDCs) in demo-scale upflow anaerobic sludge blanket reactors (UASB reactors) coupled to distinct simplified post-treatment units (submerged bed, polishing ponds, and trickling filters) fed on raw sewage taken from a municipality in Brazil. The dissolved concentration of the studied micropollutants in the raw and treated sewage was obtained using solid phase extraction (SPE) followed by analysis in a liquid chromatography system coupled to a hybrid high resolution mass spectrometer consisting of an ion-trap and time of flight (LC-MS-IT-TOF). The UASB reactors demonstrated that they were not appropriate for efficiently removing the assessed compounds from the sewage. Furthermore, this study demonstrated that the hydraulic retention time (HRT) was an important parameter for the removal of the hydrophilic and less biodegradable compounds, such as trimethoprim and sulfamethoxazole. The post-treatment units substantially increased the removal of most target micropollutants present in the anaerobic effluents, with a greater removal of micropollutants in simplified systems that require a large construction area, such as the submerged bed and polishing ponds, probably because of the higher HRT employed. Alternatively, compact post-treatment systems, such as trickling filters, tended to be less effective at removing most of the micropollutants studied, and the type of packing proved to be crucial for determining the fate of such compounds using trickling filters.
Biodegradation of sulfamethoxazole by microalgae-bacteria consortium in wastewater treatment plant effluents.
(2020) Rodrigues, Daniel Aparecido da Silva; Cunha, Camila Cristina Rodrigues Ferreira da; Freitas, Mylena Gomes; Barros, André Luis Corrêa de; Castro, Paulo Bernardo Neves e; Pereira, Andressa Rezende; Silva, Silvana de Queiroz; Santiago, Aníbal da Fonseca; Afonso, Robson José de Cássia Franco
Sulfamethoxazole (SMX) has been commonly detected in wastewater treatment plant (WWTP) effluents. SMX and other antibiotics can be considered as environmental contaminants of emerging concern. Due to their toxicity effects and their potential for the development of bacterial resistance their presence in aquatic compartment becomes a threat to human health. This study evaluated the bioremediation of SMX in WWTP effluents using a tertiary treatment composed by microalgae-bacteria consortium under low intensity artificial LED illumination, and also the assessment of sulfonamide resistance gene (sul1). The removal of SMX from WWTP effluents were 54.34 ± 2.35%, in which the microalgae-bacteria consortium improves the removal performance of SMX. The main process of SMX removal can be attributed to the symbiotic biodegradation by bacteria due to the increase of oxygen released by the microalgae photosynthetic process. Therefore, the microalgae-bacteria consortium used in this study, demonstrated to be a promising alternative for bioremediation of SMX, with potential for removal others contaminants from wastewater effluent. However, the residual SMX and the relative abundance of antibiotics resistance genes (ARG) found in this study suggest that SMX contributes to selective pressure for ARG maintenance and proliferation inWWTP effluent. Thus, further studies to removal ARG from WWTP effluent are needed.
Biotechnological potential of yeast isolates from cachaça : the Brazilian spirit.
(2015) Conceição, Luís Eduardo Fernandes Rodrigues da; Saraiva, Margarete Alice Fontes; Diniz, Raphael Hermano Santos; Oliveira, Juliana; Barbosa, Gustavo Dimas; Alvarez, Florencia; Correa, Lygia Fátima da Mata; Mezadri, Hygor; Coutrim, Maurício Xavier; Afonso, Robson José de Cássia Franco; Lucas, Cândida Manuel Ribeiro Simões; Castro, Ieso de Miranda; Brandão, Rogélio Lopes
This study identified phenotypic traits appropriate for biotechnological applications of 118 yeasts isolated from cachaça distilleries. Different properties were verified: capacity to use alternative carbon sources; ability to tolerate high concentrations of sucrose, ethanol, methanol, aluminum and zinc as well as different pH values and foam production. Pichia guilliermondii and Pichia anomala strains were identified as the most promising ones for application in the second-generation biofuel industry, showing ability to grow on high glycerol concentrations. Other isolates, identified as Saccharomyces cerevisiae, produced bioethanol comparable to the industrial strains, and were therefore ideal for use in the first-generation ethanol industry. Some of these strains also showed high resistance to aluminum, as observed in sugarcane juice, and to intercycle washings with diluted sulphuric acid, as performed in the industrial bioethanol production process. In summary, yeast isolates from cachaça distilleries displayed robustness and phenotypic plasticity, which makes them interesting for biotechnological applications.
Can high rate algal ponds be used as post-treatment of UASB reactors to remove micropollutants?
(2020) Castro, Lucas Vassalle de; García Galán, María Jesús; Aquino, Sergio Francisco de; Afonso, Robson José de Cássia Franco; Ferrer, Ivet; Passos, Fabiana; Mota Filho, Cesar Rossas
The present study evaluated the removal capacity of a UASB-HRAP treatment system, combining anaerobic and microalgae-based, aerobic treatment, for eleven organic micropollutants present in raw sewage, including pharmaceuticals, estrogens and xenoestrogens. The UASB reactor and the HRAP were operated at a hydraulic retention time (HRT) of 7 h and 8 days, respectively. Influent and effluent samples from the UASB and HRAP were collected periodically. All the target compounds were detected in raw sewage, with an occurrence ranging from 70 to 100%. Removal rates in the UASB reactor were generally incomplete, ranging from no removal (25.12% for the hormone EE2-ethinylestradiol) to 84.91% (E2 - estradiol). However, the overall performance of the UASB þ HRAP system was highly efficient for the majority of the compounds, with removal rates ranging from 64.8% (ibuprofen) to 95% (estrone). Gemfibrozil and bisphenol A were the only exceptions, with overall removal rates of 39% and 43%, respectively. Hormones were the compounds with the highest removal rates in the system.
Caracterização de contaminantes presentes em sistemas de tratamento de esgotos, por cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas tandem em alta resolução.
(2010) Leite, Gustavo de Sousa; Afonso, Robson José de Cássia Franco; Aquino, Sergio Francisco de
This work shows results on the characterization, by liquid chromatography coupled to high resolution tandem mass spectrometry (LC-IT-TOF-MS) with electrospray ionization, of organic compounds present in raw and treated effluents from a combined sewage treatment systems (upflow anaerobic sludge blanket-trickling filter). The sewage samples were prepared by C18 solid phase extraction and the spectra obtained from the various extracts were submitted to principal component analysis to evaluate their pattern and identify the major deprotonated species. Some target compounds were submitted to semiquantitative analysis, using phenolphtalein as internal standard. The results showed the anaerobic step had little impact on the removal of anionic surfactants (LAS), fatty acids, and some contaminantes such as bisphenol A and bezafibrate, whereas the aerobic post-treatment was very efficient in removing these organics.
Caracterização dos produtos de degradação do captopril por espectrometria de massas de alta resolução e avaliação da toxicidade após a fotocatálise heterogênea (TIO2/UV-C).
(2014) Freitas, Julia Raquel Lino e; Afonso, Robson José de Cássia Franco
Produtos farmacêuticos de diferentes classes terapêuticas são encontrados no meio ambiente, tornando-se um grande problema ambiental. Dentre estes, se destaca o captopril, o qual é um fármaco da classe dos anti-hipertensivos, utilizado mundialmente no tratamento de pacientes com hipertensão arterial, insuficiência cardíaca, infarto do miocárdio e nefropatia diabética. Processos oxidativos avançados são alternativas para aumentar a remoção e a mineralização dos microcontaminantes em águas. Este trabalho tem como objetivo caracterizar os produtos de degradação do captopril por Espectrometria de Massas de Alta Resolução, após a fotocatálise heterogênea utilizando TiO2/UV-C e avaliação da toxicidade dos produtos da degradação. Foram realizados ensaios de fotocatálise heterogênea com TiO2 suspenso, fotólise, hidrólise e adsorção e dessorção do fármaco em escala de bancada, utilizando um aparelho de Jar-Test. As determinações e as análises semi-quantitativas captopril e seus subprodutos formados foram realizadas por Espectrometria de Massas e Cromatografia Líquida de Ultra Eficiência. O acompanhamento da mineralização foi realizado através da técnica de medida de carbono orgânico total. O teste de Ames e Artemia salina foram empregados para avaliação da toxicidade dos subprodutos. Como resultado, obteve-se, através da fotólise (UV-C) e fotocatálise (TiO2/UV-C), a remoção quase completa do captopril (93,5% para a fotólise e 99,86% para fotocatálise), as taxas de mineralização obtidas para os processos de fotodegradação foram de 9,09% para TiO2/UV-C e 2,92% para a fotólise para o tempo de exposição de 120 min. Foram identificados 11 subprodutos de degradação do fármaco e elucidadas suas respectivas estruturas químicas e também proposta a possível rota química de degradação. O teste de ecotoxicidade utilizando Artemia salina não apresentou diferença de toxicidade entre o fármaco e os subprodutos. Já no teste de Ames, o fármaco foi considerado mais tóxico do que os seus produtos da degradação.
Caracterização dos produtos de degradação dos fármacos metformina, enalapril, captopril e ranitidina, por espectrometria de massas de alta resolução e avaliação da toxicidade após processos oxidativos avançados e cloração.
(2017) Quintão, Frederico Jehár Oliveira; Afonso, Robson José de Cássia Franco; Afonso, Robson José de Cássia Franco; Moreira, Renata Pereira Lopes; Augusti, Rodinei; Taylor, Jason Guy; Brandão, Geraldo Célio
Fármacos de diferentes classes terapêuticas são encontrados no ambiente. O captopril, o enalapril, a metformina e a ranitidina sãos utilizados mundialmente como fármacos anti-hipertensivos, antidiabéticos e antiulcerosos respectivamente. Tais fármacos têm sido encontrados em afluentes, efluentes de estações de tratamento de águas. Processos de oxidação avançados, como fotólise direta (UV-C), fotocatálise heterogênea (TiO2 / UV-C) e ozonização (O3) são alternativas para melhorar a mineralização de produtos farmacêuticos e sua remoção durante o tratamento convencional de águas, utilizando-se hipoclorito. Neste trabalho foram avaliadas as taxas de degradação desses fármacos em solução aquosa induzida pelos sistemas UV-C; TiO2/UV-C; O3 e NaOCl . A identificação e o monitoramento dos subprodutos formados nestas condições foram realizados por espectrometria de massa de alta resolução (HRMS) e Cromatografia Líquida de Alta Eficiência Acoplada a Espectrometria de Massas de Alta Resolução (HPLC/HRMS). Para avaliar a toxicidade dos subprodutos, foram realizados testes citotoxicidade com o ensaio de brometo de (4,5-dimetiltiazol-2-il) -2,5-difeniltetrazólio (MTT) utilizando células HepG2. Observou através das técnicas HRMS e HPLC/HRMS que houve remoção completa do captopril durante a cloração e ozonização, 60% de remoção da metformina durante a ozonização e cloração. Remoção total do enalapril e ranitidina durante a cloração e degradação quase completa do captoril com 93,5% de eficiência de remoção durante a fotólise e 99,9% durante a fotocatálise. Nestas condições, as taxa de mineralização, por Carbono Orgânico Total (TOC), foi no melhor cenário de 20% para a metfomrina durante a ozonização e apenas 2,92% para fotólise do captopril no pior cenário, evidenciando a formação de subprodutos de degradação. Foi possível a elucidação estrutural dos subprodutos de degradação da metformina, enalapril, ranitidina e captopril e as possíveis rotas de degradação foram propostas. As amostras contendo os subprodutos não foram tóxicas para as células HepG2, indicando que os tratamentos oxidativos utilizados não geraram subprodutos com atividade tóxica para estas células.
Caracterização, por espectrometria de massas, dos micropoluentes presentes no esgoto bruto e nos efluentes de um sistema de tratamento combinado anaeróbio-aeróbio.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. PROÁGUA, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2008) Leite, Gustavo de Sousa; Afonso, Robson José de Cássia Franco
Substâncias provenientes de fármacos, produtos de limpeza e de higiene pessoal, após utilizadas, atingem o sistema de coleta sanitário e chegam às estações de tratamento onde são, muitas vezes, apenas parcialmente degradadas. Poucos trabalhos são encontrados na literatura nacional sobre a presença de microcontaminantes orgânicos em esgoto sanitário e sua remoção durante o tratamento biológico de efluentes domésticos. Sendo assim, o presente estudo desenvolveu uma metodologia analítica para identificação e monitoramento dos microcontaminantes presentes no esgoto bruto e nos efluentes de um sistema simplificado de tratamento, que combina reator de leito de lodo anaeróbio de fluxo ascendente (UASB) seguido de pós-tratamento aeróbio em filtro biológico percolador (FBP). Amostras de quatro pontos do sistema de tratamento foram coletadas e, após o preparo por SPE, foram analisadas por cromatográfica líquida acoplada à espectrometria de massas. A análise quimiométrica destacou nove compostos nas amostras, sete das quais tiveram suas estruturas elucidadas e seu comportamento durante o tratamento, estudado (C10-LAS, C11-LAS, C12-LAS, C13-LAS, ácido oléico, ácido linoléico e ácido láurico). Em seguida, outra metodologia é aplicada na busca por substâncias específicas (nonilfenol, bezafibrato, bisfenol A e dibutilftalato), provenientes de produtos de uso rotineiro nos lares e grandes centros urbanos. O perfil comportamental desses microcontaminantes ao longo do tratamento demonstra que a eficiência de remoção do reator anaeróbio é, no geral, baixa, mas foi eficaz na remoção dos ácidos linoléico e oléico. O FBP foi capaz de degradar com grande eficiência outros micropoluentes, como o bisfenol A. Percebe-se também que alguns compostos, como o ácido láurico, são recalcitrantes, não havendo remoção significativa dos mesmos. O comportamento do nonilfenol demonstra, além da ineficácia do sistema em remover o poluente, uma possível síntese do poluente no reator aeróbio.
Characterisation of captopril photolysis and photocatalysis by-products in water by direct infusion, electrospray ionisation, high-resolution mass spectrometry and the assessment of their toxicities.
(2017) Freitas, Julia Raquel Lino e; Quintão, Frederico Jehár Oliveira; Silva, Júlio César Cardoso da; Silva, Silvana de Queiroz; Aquino, Sergio Francisco de; Afonso, Robson José de Cássia Franco
Pharmaceuticals of different therapeutic classes are found in the environment. Captopril is used worldwide as an antihypertensive drug, and it has been found in the influent, effluent and secondary sludge of wastewater treatment plants. Advanced oxidation processes, such as direct photolysis (UV-C) and heterogeneous photocatalysis (TiO2/UV-C), are alternatives to enhance mineralisation of pharmaceuticals and their removal during water treatment. In this article, it was evaluated the degradation of captopril in aqueous solution induced by UV-C and TiO2/UV-C systems. The process focused on the identification and monitoring of the by-products formed under these conditions by applying direct-infusion electrospray ionisation high-resolution mass spectrometry in the negative ion mode (ESI(-)-HRMS) and high-performance liquid chromatography coupled to high-resolution mass spectrometry (HPLC/HRMS). To evaluate the by-products toxicity, acute ecotoxicity tests were performed with the crustacean Artemia salina, and the cytotoxicity was evaluated with (4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5- diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay using HepG2 cells. It was observed by ESI(-)-HRMS that after 120 min of light exposure, there was almost complete removal of captopril, with 93.5% removal efficiency during photolysis and 99.9% during photocatalysis. At these conditions, the rate of mineralisation, by total organic carbon (TOC), was only 2.92% for photolysis and 9.09% for photocatalysis, evidencing the formation of degradation byproducts. Nine by-products of captopril photodegradation were identified, and their respective chemical structure elucidations were proposed. The treated samples were nontoxic to A. salina and HepG2 cells, indicating that both oxidative treatments (photocatalytic or photolytic processes) can be conveniently employed to remove captopril from aqueous media.