Análise Química de Degradação dos Hidrocarbonetos de Óleo Diesel no Estuário da Lagos dos...

7/25/2019 Anlise Qumica de Degradao dos Hidrocarbonetos de leo Diesel no Esturio da Lagos dos Patos - RS

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Fundao Universidade Federal do Rio GrandeDepartamento de Geocincias

Laboratrio de Oceanografia Geolgica

Curso de Ps-Graduao em Oceanografia Fsica, Qumica e Geolgica

Anlise Qumica da Degradao dos Hidrocarbonetos de leoDiesel no Esturio da Lagoa dos Patos Rio Grande/RS

Douglas Mayer Bento

Dissertao apresentada na UniversidadeFederal do Rio Grande, como parte dosrequisitos para obteno do ttulo de Mestreem Oceanografia Fsica, Qumica e Geolgica.

Orientador: Prof. Dr. Paulo BaischCo-orientadora: Profa. Dra. Isabel Machado

Rio Grande RSMaro 2005


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melhor tentar e falhar do que

preocupar-se e ver a vida passar. melhor tentar, ainda que

em vo, que sentar-se fazendo nada at o final

M. Luther King


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Agradecimentos

Ao orientador prof. Dr. Paulo Baisch pela oportunidade e pelosconhecimentos transferidos durante o curso de ps-graduao.

A co-orientadora profa. Dra. Isabel Machado pelo apoio nas horas difceis esempre com alguma soluo aos problemas enfrentados. Na verdade foste mais que umaco-orientadora s uma verdadeira amiga.

A profa. Dra. Elina Caramo pela sua fundamental cooperao edisponibilidade para realizao das anlises cromatogrficas.

A Agncia Nacional do Petrleo (ANP) pelo financiamento deste trabalho,pela bolsa de estudos e pelo apoio para complementao curricular.

Ao prof. Gilberto Griep coordenador do PRH-27 da ANP.

Ao prof. Dr. Jorge Costa e Msc. Vilsia Martins pela cooperao narealizao das anlises microbiolgicas e montagem do experimento.

Ao laboratrio de Oceanografia Geolgica, funcionrios e professores.

Aos colegas de mestrado (Guilherme, Luciano, Marina, Liziara, Salete,

Clarissa, e outros).

Ao Oc. Renato Koike pela amizade e disponibilidade nos momentos maisinoportunos.

Para um secretrio muito especial, valeu Clabisnei.

Aos amigos que conquistei durante esta jornada, que sempre me apoiaram.

A Hedi, a me da minha esposa, por ter sempre me incentivado.

Ao meu pai e a minha me, pois sem o carinho, amor e a amizade deles, noestaria aqui.

minha esposa e filha, que sempre tiveram pacincia e compreenso nashoras em que tive maior dificuldade, obrigado Niege e ndria, eu amo vocs.


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Lista de siglas

ANP: Agncia Nacional do Petrleo

B(a)P: Benzo(a)Pireno

COT: carbono orgnico total

CPI: Carbon preference index(ndice preferencial de carbonos)

Eh: potencial de oxirreduo

F1: frao da extrao dos hidrocarbonetos alifticos

F2: frao da extrao dos HPAsGC-MS: cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas

HPAs: hidrocarbonetos policclicos aromticos

ND: no detectvel

p: nvel de significncia

pH: potencial hidrogeninico

UCM: Unresolved Complex Mixture (mistura complexa no resolvida)

USEPA: United States Environmental Protection Agency(Agncia de Proteo Ambiental

do Estados Unidos)

HPAs: somatrio de hidrocarbonetos policclicos aromticos


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Lista de Unidades

%: porcentagemg/g: micrograma por grama

g/Kg: micrograma por quilograma

g: micrograma

L: microlitro

m: micrometro

cm: centmetro

g: grama

keV: quilo eltron-volts

Kg/m3: kilograma por metro cbico

Kg: quilograma

L: litro

m: metro

m3: metro cbico

mg: miligrama

min: minutosmL: mililitro

mm: milmetro

mV: milivolts

N: normal (normalidade da soluo)

ng/g: nanogramas por grama

ng/Kg: nanogramas por quilograma

nm: nanometrosoC: grau Celcius

ppb: partes por bilho

ppm: partes por milho

s: segundos


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ndice

Agradecimentos 3

Lista de siglas 4Lista de Unidades 5

1- Introduo 15

2- Objetivos 19

3- Reviso Bibliogrfica 19

3.1- Histrico de acidentes envolvendo derrame de petrleo e seus derivados 19

3.2- Tempo de residncia relacionados aos processos de intemperizao do petrleo no mar 21

3.3- Caracterizao dos hidrocarbonetos do petrleo 22

3.4- Classificao qumica e fsica dos hidrocarbonetos do petrleo 23

3.5- Biossurfactantes 27

3.5.1 - Processos de biodegradao do petrleo por bactrias e fungos 283.5.2- Biodegradao da frao saturada 293.5.3- Biodegradao da frao aromtica 303.5.4- Microrganismos capazes de degradar hidrocarbonetos 303.5.5- Efeito de fatores fsicos e qumicos na biodegradao 31

3.6- Dispersantes Qumicos 32

4- Material e Mtodos 354.1- O experimento e stio de estudo 35

4.2- Tipo de leo usado no experimento 37

4.3- Produo do biossurfactante peloAspergillus fumigattus 37

4.3.1- Fermentao em Estado Slido 37

4.4- Limpeza dos materiais e preparao dos reagentes 38

4.5- Amostragem de sedimento 38

4.6- Anlise in situ 38

4.7- Anlise granulomtrica e porosidade 394.8- Contagem de bactrias e fungos 39

4.9- Anlise dos nutrientes 39

4.9.1- Carbono orgnico total (COT) 404.9.2- Nitrognio total 404.9.3- Fsforo total 40

4.10- Anlise dos hidrocarbonetos 41

4.10.1- Esquema das anlises dos hidrocarbonetos 44


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4.11- Tratamento dos dados 45

5- Resultados e Discusso 47

5.1- Anlise granulomtrica 475.2- Potencial hidrogeninico (pH) e potencial redox (Eh) 49

5.3- Monitoramento microbiolgico 51

5.3.1- Experimento com leo diesel 525.3.2- Experimento com o biossurfactante 525.3.3- Experimento com o dispersante qumico 53

5.4- Anlise dos nutrientes- COT, nitrognio total e fsforo total 53

5.4.1-Carbono orgnico total 535.4.2- Nitrognio total 56

5.4.3- Fsforo total 595.5- Anlise dos resultados de hidrocarbonetos alifticos e aromticos 61

5.5.1- Anlise dos cromatogramas 635.5.1.1- Evoluo da concentrao dos hidrocarbonetos alifticos 635.5.1.2- Evoluo da concentrao dos HPAs 71

5.5.2- Discusso dos resultados obtidos por meio dos cromatogramas anlise dasconcentraes 77

5.5.2.1- Hidrocarbonetos Alifticos 775.5.2.2- Hidrocarbonetos Policclicos Aromticos (HPAs) 82

6- Concluses 89

7- Recomendaes 91

8- Bibliografia 92

9.- Anexos 103

Anexo .9.1 103

Anexo 9.2 105

Anexo 9.3 107

Anexo 9.4 110

Anexo 9.5 112


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ndice de tabelas

Tabela 1 Estruturas qumicas e efeitos txicos dos 16 HPAs considerados como poluentes

de prioridade ambiental pela EPA (Agncia de Proteo Ambiental) norte americana (Simset al, 1988). 26

Tabela 2 Taxas de biodegradao de algumas espcies de HPAs (USEPA, 2000) 31

Tabela 3- Composio mdia (%) do solo acondicionado em cada uma das caixas usadasneste trabalho 47

Tabela 4 Resultado do pH durante o experimento por 180 dias 50

Tabela 5 Resultados Eh (potencial redox) durante o experimento por 180 dias 51

Tabela 6- Contagem de fungos e bactrias em cada um dos ensaios 52

Tabela 7- Resultados de carbono orgnico total, em porcentagem, para cada experimento 55Tabela 8- Resultados de nitrognio total, em porcentagem, para cada experimento. 58

Tabela 9- Resultados de fsforo total, em porcentagem, para cada experimento. 60

Tabela 11- Comparao da fonte de n-alcanos ao meio ambiente. Fonte adaptada (Bishop,1983 e Medeiros 2000). 78

Tabela 12- Concentraes de n-alcanos totais em sedimentos. Fonte: adaptado deTaniguchi, 2001 80

Tabela 13- Mostra a concentrao inicial e final, expressa em ug/kg, dos HPAs. 82


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ndice de figuras

Figura 1- Tempo e fatores que agem na intemperizao do leo (Clark, 1989 adaptado) 21

Figura 2- Frmula estrutural plana do metano 24

Figura 3- Frmula estrutural plana do eteno 24

Figura 4- Frmulas estruturais planas, respectivamente, do metil-propano e do fitano 24

Figura 5- Frmula estrutural plana do ciclo hexano 25

Figura 6- Frmula estrutural do benzeno 25

Figura 7- Biodegradao de um n-alcano 29

Figura 8- Biodegradao do fenantreno 30

Figura 9 - Representao da ao do dispersante sobre uma mancha de leo (IPIECA,1993). 33

Figura 10- Mapa de localizao do esturio da Lagoa dos Patos e localizao da Ilha dosCavalos 35

Figura 11- Esquema do experimento. 36

Figura 12- Local das caixas no ambiente em estudo 36

Figura 13 - Diagrama triangular de classificao granulomtrica (Shepard, 1954) dosvalores mdios do sedimento da caixa do leo, dispersante e biossurfactante. 48

Figura 14 - Cromatograma do leo diesel do 1odia do experimento 64

Figura 15- Cromatograma da caixa do leo diesel aps 30 dias do experimento. 65Figura 16- Cromatograma do leo diesel aps 180 dias do experimento. 66

Figura 17- Cromatograma do dispersante do 1odia e do 30odia do experimento 67

Figura 18- Cromatograma do dispersante aps 180 dias do experimento 68

Figura 19- Cromatograma do biossurfactante do primeiro dia do experimento 69

Figura 20- Cromatograma da caixa do biossurfactante aps 90 dias do experimento. 70

Figura 21- Cromatograma do leo diesel aps 180 dias do experimento. 70

Figura 22- Cromatograma do leo diesel do 15odia aps o inicio do experimento 71

Figura 23- Cromatograma da caixa do leo diesel 180 dias aps o inicio do experimento. 72

Figura 24- Cromatograma do dispersante do 1odia do experimento 73

Figura 25- Cromatograma da ao do dispersante aps 30 e 180 dias do inicio doexperimento 74

Figura 26- Cromatograma do biossurfactante do 1oe do 15odia do experimento 75

Figura 27 - Cromatograma da caixa do biossurfactante aps 90 e 180 dias aps o inicio doexperimento. 76


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ndice de grficos

Grfico 1- Comparao da concentrao final do fenantreno nas 84Grfico 2- Comparao da taxa de degradao HPAs > 4 anis 85

Grfico 3- Comparao da taxa de degradao durante 180 dias 86

Grfico 4- Comparao da taxa de degradao HPAs com 3 anis aromticos 87


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Resumo

As tcnicas convencionais de limpeza de reas contaminadas com petrleo e seus

derivados podem ser complementadas com a remediao, pelo uso de dispersantes

qumicos ou de biossurfactantes. A biorremediao minimiza o impacto de substncias

recalcitrantes no ambiente. O dispersante qumico pode promover a biodegradao mais

rpida do leo, mas a sua aplicao deve ser sempre avaliada por profissionais

especializados em meio ambiente, j que ela pode ser vista como uma introduo

deliberada de um contaminante. O presente trabalho avaliou a influncia da utilizao de

um dispersante qumico e de um biossurfactante (produzido pelo fungo Aspergillus

fumigattus), em derrame controlado de leo diesel, ocorrido na primavera/2003 na Ilha dos

Cavalos localizada no esturio da Lagoa dos Patos. O ambiente foi monitorado durante seis

meses, selecionando-se um local com leo diesel, outro com leo diesel e dispersante

qumico e outro com leo diesel e biossurfactante. Foram analisados os seguintes

parmetros fsico-qumicos: granulometria, pH, Eh, COT, nitrognio e fsforo total do

sedimento, hidrocarbonetos alifticos e aromticos. O tratamento estatstico consistiu na

anlise de varincia (ANOVA) e no teste de Tukey (p< 0,05), para os nutrientes analisados.Os hidrocarbonetos aromticos e alifticos provenientes da degradao do leo diesel

foram determinados por CG-MS. Os resultados mostraram que o uso de tcnicas

alternativas, principalmente com a introduo de espcies no nativas, deve ser bem

estudado antes de ser aplicado, pois na caixa onde houve adio do fungo Aspergillus

fumigattusa biota microbiana demorou a se recuperar, e a taxa final de degradao nas trs

caixas foram muito parecidas.

Palavras Chave: hidrocarbonetos, biodegradao, remediao e leo diesel.


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Abstract

The conventional cleaning techniques of infected areas with petroleum and itsderived products can be complemented by remediation, with the use chemical surfactants or

biosurfactants. Bioremediation minimizes the impact of recalcitrant substances in the

environment. The chemical surfactant can promote fast oil biodegradation, however, its

application should always be evaluated by specialized professionals in environment, in

order do avoid the understanding it is a deliberated introduction of a pollutant. In such case,

this work evaluated the influence of using a chemical surfactant and a biosurfactant

(produced by the fungus Aspergillus fumigattus) in a controlled spill caused by oil diesel,

that happened during the springtime of the year 2003, in the Horses Island, located in the

estuary of the Patos Lagoon. The environment was monitored for six months, and there

were areas with only oil diesel, only oil diesel and chemical surfactant and, finally, areas

with oil diesel and biosurfactant. The following physical-chemical parameters were

analyzed: granulometry, pH, Eh, COT, nitrogen and aliphatic and aromatic hydrocarbons.

The statistics consisted of variance analysis (ANOVA) and Tukey test (p


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O trabalho est disposto em captulos, com a seguinte ordem: Captulo I- AspectosTericos, Captulo II- Material e Mtodos, Captulo III- Resultados e Discusso e Captulo

IV- Concluses, com o objetivo de facilitar a leitura, interpretao e o entendimento, onde

cada captulo apresenta as seguintes subdivises:

Captulo I- Nesse captulo sero abordados a introduo, objetivos, histrico de casos de

derrame de leo no Brasil, tempo de residncia relacionados aos processos de

intemperizao do petrleo no mar, caracterizao dos hidrocarbonetos do petrleo,

classificao qumica e fsica dos hidrocarbonetos do petrleo, processos de biodegradao

do petrleo por bactrias e fungos, biodegradao da frao saturada e aromtica,

microorganismos capazes de degradar hidrocarbonetos, efeito de fatores fsicos e qumicos

na biodegradao, dispersantes qumicos.

Captulo II- Sero demonstrados os materiais e mtodos, a montagem do experimento, o

tipo de leo, a produo do biossurfactante, a limpeza dos materiais, a amostragem do

sedimento, a anlise in situ, a anlise granulomtrica, a anlise dos nutrientes, a anlise doshidrocarbonetos e as condies cromatogrficas.

Captulo III- Neste capitulo ser feita anlise dos resultados e discusses da granulometria,

pH e Eh, nutrientes, hidrocarbonetos alifticos e aromticos.

Captulo IV- Este captulo tem como objetivo apresentar as concluses do trabalho e

sugestes para trabalhos posteriores.


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Captulo - I

Aspectos Tericos


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1- Introduo

Os combustveis fsseis so as principais fontes de obteno de energia para

a civilizao atual e o crescente aumento do consumo mundial tem acarretado a sua

introduo no ambiente marinho (Marques Jr., 2002). Nesse ambiente, processa-se a maior

parte do transporte e o desembarque do petrleo do mundo, atividades essas que aumentam

a probabilidade de serem verificados acidentes com tais produtos. Esses acidentes causam

diferentes tipos de impacto em vrios ecossistemas marinhos mundiais atravs de eventos

crnicos ou crticos de contaminao, da a necessidade de um estudo constante desse

ambiente.Os acidentes ambientais relacionados com petrleo so eventos considerados

comuns em todo mundo. Como exemplo recente cita-se o acidente com o petroleiro

Prestige, que afundou na costa da Espanha, em dezembro de 2003, levando grande parte do

combustvel de seus tanques para o fundo do Atlntico, local que uma das reas mais

ricas para pesca da Espanha (Martins, 2005). No caso do Brasil, pode-se citar o navio

Vicua de bandeira chilena carregado de metano e leo, que explodiu em novembro de

2004 no porto de Paranagu/PR (SEMA, 2005). Este e outros acidentes esto diretamente

associados crescente atividade econmica ligada ao setor de petrleo.

A composio qumica do petrleo, conforme Freedman (1995) e Marques

Jr. (2002), complexa, varivel e extremamente influenciada por condies fsico-

qumicas, biolgicas e geolgicas do ambiente de formao. O petrleo natural ocorre

como uma mistura de compostos orgnicos, principalmente hidrocarbonetos que so,

quantitativamente, os mais importantes constituintes do petrleo, podendo ser divididos em

trs partes: alifticos, alicclicos e aromticos.

Os leos crus contm muitas substncias txicas como benzeno, tolueno,

xileno alm de outras substncias de baixo peso molecular (Kennish, 1996). No petrleo

tambm so encontrados cidos, fenis, compostos com enxofre (sulfetos, tiis e tiofenis)

e hidrocarbonetos policclicos aromticos. Da srie das parafinas, das olefinas at os

aromticos verifica-se que a toxidade aumenta (Kennish, 1996). Durante um derrame de

petrleo, as molculas de menor peso molecular sofrem, durante as primeiras 24 e 48 horas,

um forte processo de evaporao e dissoluo. Esse fato produz uma importante mudana


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na composio do leo, reduzindo o impacto na comunidade de organismos e no ambiente

aqutico.

A Agncia de Proteo Ambiental (Environmental Protection Agency EPA) dos Estados Unidos lista vrios hidrocarbonetos policclicos aromticos (HPAs)

como compostos poluentes de prioridade ambiental e que devem ser freqentemente

monitorados em efluentes industriais, devido ao fato de serem considerados como

carcinognicos, mutagnicos, teratognicos, alm de possurem efeitos txicos aos seres

vivos (Keith & Tellierd, 1979; Eilser, 1987; Odum, 1988; Lijinsky, 1991; Kennish, 1992) e

terem a capacidade de se bioacumularem nas diferentes cadeias alimentares (Godsy, 1983;

Marques Jr., 2002). Por isso existe um interesse crescente de se entender o destino e asformas de desaparecimento dos hidrocarbonetos para que haja o desenvolvimento de

mtodos mais eficientes de remoo dos mesmos do meio ambiente.

Os constituintes do petrleo so molculas hidrofbicas, apresentando baixa

solubilidade em gua, o que contribui para sua persistncia no meio ambiente. Os

hidrocarbonetos sofrem uma adsoro nas partculas do material em suspenso, o que

provoca forte tendncia a acumularem-se nos sedimentos (Ehrlich, 1982; Bcego, 1988;

Kennish, 1996).

Bcego (1988) afirma que, aps o derrame no mar, o petrleo fica sujeito a

uma srie de processos fsicos, qumicos e biolgicos, acarretando a sua disperso no meio,

e alteraes em suas caractersticas fsicas e qumicas, sendo que a degradao pode

apresentar-se muito diferente conforme a proximidade da linha da costa.

Estudos realizados pelo UNEP (1991) demonstram que a velocidade de

degradao do petrleo depende das caractersticas fsicas e qumicas do leo, das

condies do tempo e do clima. Nos sedimentos aquticos, os hidrocarbonetos sodegradados muito lentamente na ausncia de luz e oxignio. A degradao microbiolgica

possui uma seqncia preferencial de compostos a serem degradados. Os hidrocarbonetos

alifticos (alcanos e alcenos) so mais rapidamente e facilmente degradados, seguidos pelos

hidrocarbonetos aromticos e finalmente cicloalcanos. Segundo Bcego (1988) a

degradao do leo bem mais lenta no sedimento do que na gua, inclusive os compostos

mais leves persistem mais tempo no sedimento.


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Dentre os ecossistemas marinhos-transacionais, situa-se o esturio da Lagoa

dos Patos. Este apresenta caractersticas morfolgicas, geolgicas e hidrofsicas que o

diferem de outros esturios. A regio estuarina classificada como um sistema microtidal,pois as mars astronmicas apresentam mdia de 0,45 m de amplitude em mdia (Mller,

1996). Esse ambiente local de desenvolvimento e de captura de espcies de importncia

econmica, e, alm disso, integra um dos maiores complexos lacunares do mundo, o

sistema Patos-Mirim.

O esturio da Lagoa dos Patos est inserido na plancie costeira do Rio

Grande do Sul, que constituda de uma costa arenosa baixa e uma das mais amplas

plancies costeiras do Brasil. Estudos realizados por Calliari (1998), demonstram que o

esturio predominantemente composto por grandes bancos de areia e sua profundidade

pode variar entre 1 e 5 m. A maior profundidade observada alcana 18 m no canal que liga

a laguna com o Oceano Atlntico. As enseadas associadas s margens do esturio so

definidas por um nmero elevado de bancos e espores arenosos recurvados, que formam

uma feio tpica das reas rasas, com profundidades menores que 1 m.

Nos esturios, em geral, so desenvolvidas importantes atividades do setor

da pesca, constituindo-se assim em importante fonte de renda da comunidade. Tal

afirmativa confirmada por pesquisas realizadas em torno da atividade pesqueira na costado Rio Grande do Sul, onde a pesca oficialmente classificada como pesca artesanal,

costeira e industrial. Os dados obtidos por Reis (1999) indicam que mais de 90% do total

capturado pela pesca artesanal no Rio Grande do Sul originado do esturio da Lagoa dos

Patos e costa adjacente.

Na regio estuarina encontra-se instalado o Porto da cidade do Rio Grande e

duas empresas especficas na rea do petrleo, uma no refino Refinaria de Petrleo

Ipiranga S/A e outra no armazenamento e transporte do petrleo Terminal da Petrobras.

Os terminais martimos da Petrobrs integram-se ao sistema de transporte de petrleo e

derivados, quer para suprir as refinarias de leo cru importado como para escoar parte da

produo de derivados das refinarias. Alm destas empresas ocorre abastecimento de

navios na zona porturia, o que aumenta a probabilidade de ocorrncia de poluio por

hidrocarbonetos do petrleo.


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Existem ainda outros agentes possveis de causarem poluio que passam

pelo terminal da Petrobras. Griep et al(2001) apresenta o terminal como responsvel pela

importao e exportao de diversos produtos, como leo diesel, petrleo, estireno, cidofosfrico, cido sulfrico, metanol, hexano, propano (GLP) e amnia. No ano de 1998

verificou-se um montante de 1.531.725,52 toneladas, fator que o torna um ambiente de

caractersticas mltiplas e facilmente impactveis, o que significa afirmar que qualquer

agente de poluio pode acarretar inmeras mudanas na estrutura ecolgica do local.

Existem estudos cientficos acerca da degradao do petrleo em ambientes

marinhos, como as pesquisas realizadas por Bcego (1988), Kennish (1992), Ferreira

(1995), Zanardi (1996), e Nishigima (1999), contudo no h trabalhos especficos a esse

respeito para as condies do esturio da Lagoa dos Patos.

At a presente data no so verificados estudos envolvendo a degradao do

petrleo ou de leo diesel com vistas a analisar a evoluo e a persistncia de

hidrocarbonetos nos sedimentos do Esturio da Lagoa dos Patos. As pesquisas que podem

apresentar afinidades a este estudo tinham como objetivo a verificao dos nveis de

contaminao dos hidrocarbonetos alifticos e dos aromticos policclicos nos sedimentos

marginais do esturio. Trabalhos de Baisch et al (2000), Zamboni (2000), Cordeiro (2003)

e Garcia (2004) mostram que h uma importante contaminao nas zonas estuarinasmarginais, mas, em geral, os canais de navegao esto livres desse processo.

O presente trabalho tem por objetivo suprir a falta de conhecimento sobre o

processo de degradao do petrleo no ambiente estuarino da Lagoa dos Patos. Atravs de

um derrame induzido onde foram examinados a evoluo e os constituintes remanescentes

no sedimento como meio de estabelecer de forma mais exata o impacto ambiental.


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2- Objetivos

Objetivo Geral:

- Estudar a degradao e o tempo de permanncia dos produtos de degradao em um

derrame de leo diesel, em sedimento do Esturio da Lagoa dos Patos.

Objetivos Especficos:

- Verificar a concentrao final da frao aliftica dos hidrocarbonetos do leo diesel no

sedimento;

- Verificar a concentrao final da frao aromtica dos hidrocarbonetos do leo diesel no

sedimento;

- Fazer uma comparao no ambiente onde foi utilizado dispersante qumico, com ambienteonde foi utilizado biossurfactante e o meio ambiente onde no foi empregada a remediao;

- Gerar dados de controle de possveis impactos no Esturio da Lagoa dos Patos, a fim de

ser utilizado no Programa de Recursos Humanos da ANP para o setor do petrleo e gs.

3- Reviso Bibliogrfica

3.1- Histrico de acidentes envolvendo derrame de petrleo e seusderivados

A contaminao de solos e do ambiente hdrico por hidrocarbonetos,

geralmente por perdas ou rompimentos de dutos, ou por acidentes ocorridos no seu

transporte, tem um efeito pronunciado sobre as propriedades do ambiente contaminado,

com processos de toxidade sobre os microorganismos e mortandade dos organismos.

Um dos ltimos acidentes de grandes propores ocorrido foi o do petroleiro

Prestige, com bandeira de Bahamas. O navio carregava 77 mil toneladas de petrleo e se

partiu na costa da Espanha, porm inicialmente vazaram 40 mil toneladas atingindo

centenas de quilmetros de costa e matando peixes e aves, havendo o risco de ser uma daspiores catstrofes ecolgicas j vistas, atingindo a economia do local. As propores deste

acidente foram to grandes que o leo atingiu as costas portuguesas e francesas,

prejudicando as atividades pesqueiras e tursticas da regio (Martins, 2005).

No Brasil um dos primeiros casos de vazamento de petrleo registrado o

ocorrido no Canal de So Sebastio, litoral norte de So Paulo, em 1955, quando era feito o

transbordo de petrleo de navios maiores para menores, pois estes tinham melhores


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condies de calado para entrarem no Porto de Santos. Porm, o primeiro grande derrame

registrado ocorreu em 1974 (anexo 1), quando o petroleiro Takimyia Maru chocou-se

contra uma rocha no Canal de So Sebastio, causando vazamento aproximado de 6.000ton. de petrleo (Poffo, 2000).

Atualmente um dos acidentes que tomou propores enormes foi da

plataforma P-36 na Bacia de Campos em 2001, que culminou em uma lista de desastres. No

perodo que antecedeu o desastre da plataforma P-36, de 1998 a 2001, ocorreram 99

acidentes com 32 mortes e aproximadamente um milho de litros de leo foram derramados

na Baa de Guanabara-RJ.

Na cidade do Rio Grande-RS o problema com vazamentos de petrleo e seusderivados tambm acontece, porm em menor escala, tais como:

Maro de 2000- Cerca de 18 mil litros de leo cru vazaram em Tramanda, no

litoral gacho, quando eram transferidos de um navio petroleiro para o Terminal

Almirante Soares Dutra (Tedut), da Petrobras, na cidade.

(http://www1.folha.uol.com.br/folha/cotidiano - acesso dia 15/12/2004)

Maro de 2001- No Porto de Rio Grande (RS), uma barcaa derramou 430

litros de leo combustvel, contaminando as guas do canal e provocando a

morte de peixes. (http://www1.folha.uol.com.br/folha/cotidiano - acesso dia

15/12/2004).

Junho de 2004- Especialistas do Laboratrio de Oceanografia Geolgica

emitiram parecer tcnico sobre pequeno derrame de leo OCMAR, da

embarcao Guarapuava, ocorrido em maio de 2004, quando em operao de

descarga, no terminal da TRANSPETRO Rio Grande.

Setembro de 2004-leo queimado foi derramado no Arroio Carah, afluente

da Lagoa dos Patos. O volume derramado no foi informado. (Jornal Zero Hora,

13 de setembro de 2004).

Dezembro de 2004-Uma mancha de leo foi detectada no canal de navegao

do porto de Rio Grande (RS). A fonte no foi identificada e esta mancha pode

ter sido provocada por um vazamento de 1000 L de leo. (Jornal Agora, 7 de

dezembro de 2004).


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21

3.2- Tempo de residncia relacionados aos processos de intemperizaodo petrleo no mar

Quando o petrleo entra em contato com gua do mar, vrios processosfsico-qumicos e biolgicos so passveis de ocorrer e a intensidade de cada um deles

varia ao longo do tempo. De acordo com Clark (1989) e Marques Jr. (2002), existem

alguns processos que ocorrem com o petrleo, tais como: espalhamento, evaporao,

dissoluo, disperso, emulsificao, fotoxidao, sedimentao e biodegradao do

petrleo.

Todos os processos de intemperizao dependem das condies climticas e

do tipo de petrleo. A Figura 1 demonstra esquematicamente cada um dos processosmencionados, o tempo de durao de cada um e sua intensidade.

Figura 1- Tempo e fatores que agem na intemperizao do leo (Clark, 1989 adaptado)

O espalhamento o processo fsico que ocorre na interface gua-ar e

caracterizado pela formao de um filme superficial. Quanto mais leve for o leo melhor

ser seu espalhamento, os fatores que influenciam o espalhamento em derrame de leo so

tenso superficial, peso especifico e viscosidade (USEPA, 2001).


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A evaporao a transferncia dos hidrocarbonetos da forma lquida para a

gasosa, sendo este um dos primeiros processos de remoo que ocorre quando o leo

derramado. Existem alguns fatores que interferem na velocidade da taxa de evaporao:temperatura da gua e do ar, intensidade de radiao solar, viscosidade do leo e velocidade

do vento. solubilizao ou dissoluo como nos dois processos anteriores, ocorre com

maior intensidade nas primeiras horas aps o derramamento e tende a ser mais efetiva para

compostos com menor peso molecular, pois so mais solveis do que as fraes mais

pesadas.

A emulsificao caracterizada pela agregao e pelo aumento de peso e

volume de partculas, formando o chamado mousse de chocolate. A sedimentao doleo pode ocorrer pela adsoro ao material em suspenso, e com isso induz o aumento da

densidade especfica, atravs da evaporao e dissoluo. Enquanto que a biodegradao

consiste na degradao do petrleo por ao de microrganismos.

Entre os processos citados acima, os mais importantes durante o perodo

inicial de um derrame de petrleo no mar so o espalhamento, a evaporao, a disperso, a

emulsificao e a dissoluo. Estes processos juntos so responsveis por at 50% da taxa

de decaimento da concentrao inicial de leo no mar nas primeiras 24 h (ITOPF, 1987;

Milanelli, 1994).

Em geral, quanto maior o nmero de tomos de carbono do composto

presente no petrleo, maior ser sua persistncia no ambiente, mais lenta ser sua

evaporao e a sua solubilidade e menor ser a sua susceptibilidade biodegradao

(Marques Jr., 2002).

3.3- Caracterizao dos hidrocarbonetos do petrleo

O petrleo consiste em uma mistura complexa de milhares de componentes,

no estado gasoso, lquido e slido (Kennish, 1992). Uma definio precisa da composio

do petrleo impossvel, uma vez que no existem dois leos exatamente iguais (Tissot e

Welt, 1984).

A palavra petrleo refere-se aos derivados de matria orgnica,

principalmente de origem biolgica, que foram produzidos atravs de processos geolgicos

e biolgicos resultando na produo e acumulao de milhares de diferentes tipos de


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molculas orgnicas em sedimentos antigos. O leo cru e o gs natural (metano) juntos so

denominados petrleo (UNEP, 1991).

Entre os constituintes do petrleo, os hidrocarbonetos, so compostosorgnicos formados por carbono e hidrognio, estes hidrocarbonetos apresentam

caractersticas apolares (hidrfobos), ou seja, no apresentam atrao pela gua (polar).

Desse modo, eles tm uma maior tendncia de associao s fases slidas, tais como as

partculas em suspenso, os tecidos biolgicos e os sedimentos.

Em alguns tipos de leos, os hidrocarbonetos chegam a atingir at 98 % da

composio total (Clark e Brown, 1977; Bcego, 1988). Alm dos hidrocarbonetos existem

outros componentes em menor quantidade, tais como, enxofre, nitrognio e oxignio. H

ainda metais trao como vandio, nquel, sdio, clcio, cobre e urnio.

3.4- Classificao qumica e fsica dos hidrocarbonetos do petrleo

As principais classes de hidrocarbonetos constituintes do petrleo so os alifticos e

os cclicos. Os hidrocarbonetos alifticos se dividem em: n-alcanos ou parafinas, alcanos

ramificados ou isoprenides e alcenos. Os hidrocarbonetos cclicos so divididos em ciclos

alcanos ou naftenos e aromticos. Em mdia, o petrleo apresenta cerca de 30 % de

alcanos, 50 % de ciclo alcanos e 15 % de aromticos (UNEP, 1991).

Hidrocarbonetos

Alifticos Cclicos

Alcanos Alcenos Isoprenides Naftenos Aromticos


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Hidrocarbonetos alifticos compreendem cadeias carbnicas com pelo menos duas

extremidades, sem nenhum ciclo ou anel.

I- Alcanos so hidrocarbonetos de cadeia aberta e saturada que apresenta somente ligao

simples entre os tomos de carbono. O termo parafinas vem do latim parum= pequena +

affinis= afinidade, e significa pouco reativas. O menor dos alcanos metano (Figura 2).

Algumas das propriedades fsicas dos alcanos que a temperatura ambiente (25 0C) at 4

tomos de carbono em cadeia linear esto na forma de gases, o n-alcanos de C5at C17so

lquidos e os n-alcanos de com mais de 18 tomos de carbono so slidos.

H C H

H

H

Figura 2- Frmula estrutural plana do metano

II- Alcenos so hidrocarbonetos de cadeia aberta que apresenta uma ligao dupla entre os

tomos de carbono. Os alcenos no esto presentes no petrleo bruto, mas so encontrados

nos produtos refinados do petrleo. O alceno mais simples o etileno ou eteno (Figura 3).

H C C H

H H

Figura 3- Frmula estrutural plana do eteno

III- Isoprenides so hidrocarbonetos parafnicos que apresentam ramificao em um ou

mais tomos de carbono. Esse grupo apresenta uma grande importncia nos estudos

geoqumicos, tais como o isobutano e o fitano (Figura 4) e na produo da gasolina.

C C C

C

Figura 4- Frmulas estruturais planas, respectivamente, do metil-propano e do fitano


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Hidrocarbonetos cclicoscompreendem cadeias carbnicas fechadas.

I- Naftenos so hidrocarbonetos de cadeia fechada e saturada, so geralmente estveis e

no so solveis em gua, um exemplo o ciclo hexano (Figura 5).

Figura 5- Frmula estrutural plana do ciclo hexano

II- Aromticos so hidrocarbonetos de cadeia fechada que apresentam na sua estrutura

bsico um anel com seis tomos de carbono com ligaes duplas alternadas entre eles, esta

unidade bsica chamada de benzeno (Figura 6).

ou

Figura 6- Frmula estrutural do benzeno

Os hidrocarbonetos que possuem dois ou mais anis so denominados

hidrocarbonetos policclicos aromticos (HPA), estes hidrocarbonetos so considerados os

mais txicos componentes do petrleo e esto associados a efeitos carcinognicos (Tabela

1). Muitos dos HPAs de baixo peso molecular so solveis em gua, aumentando o risco de

contaminao.


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Tabela 1 Estruturas qumicas e efeitos txicos dos 16 HPAs considerados como poluentes deprioridade ambiental pela EPA (Agncia de Proteo Ambiental) norte americana (Sims et al, 1988).

Nomenclatura (IUPAC) Estrutura Efeito Nomenclatura (IUPAC) Estrutura Efeito

Naftaleno txico Acenaftileno mutagnico

Acenafteno mutagnico Fluoreno mutagnico

Antraceno mutagnico Fenantreno txico e mutagnico

Fluoranteno carcinognico Pireno carcinognico

e mutagnico e mutagnico

Criseno carcinognico Benzo(a)antraceno carcinognico


Benzo(b) carcinognico Benzo(k) carcinognico

fluoranteno e mutagnico fluoranteno e mutagnico

benzo(a)pireno carcinognico Dibenzo(a,h)antraceno carcinognico


benzo(g,h,i)perileno carcinognico Indeno carcinognico


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(1,2,3-cd)pireno

3.5- Biossurfactantes

Os surfactantes so molculas que apresentam uma parte hidroflica e outra

hidrofbica, podendo ser sintticos, quando obtidos a partir de snteses qumicas, ou

biossurfactantes, quando produzidos por microrganismos (Cassidy & Hudak, 2001;

CETESB, 2003).

Os biossurfactantes so produzidos principalmente por microrganismos

aerbicos a partir de uma fonte de carbono. Uma variedade de microrganismos produz

potentes agentes de superfcie ativa, os biossurfactantes, os quais variam nas propriedadesqumicas e no tamanho molecular.

A capacidade do biossurfactante emulsificar misturas de

hidrocarboneto/gua tem sido muito bem documentada. Esta propriedade demonstrada

pelo aumento significativo de degradao de hidrocarbonetos e por isso utilizado na

biorremediao de solos e mananciais contaminados (Lobato, 2000; Crapez et al, 2002). De

acordo com Cameotra & Bollag (2003) os biossurfactantes podem ser utilizados in situ

para emulsificar e aumentar a solubilidade de contaminantes hidrofbicos e desta maneira,

facilitam o acesso dos microrganismos naturalmente presentes no ambiente para que ocorra

a degradao dos compostos hidrofbicos.

Segundo Ascon-Cabrera & Lebeault (1995), citado por Martins (2005), o

crescimento de microorganismos em uma interface de gua e leo favorece o aparecimento

de um biofilme, cuja formao envolve as seguintes etapas, primeiramente os

microrganismos aderem superfcie de grandes gotas de leo devido a hidrofobicidade das

clulas, em seguida as clulas aderidas formam uma camada delgada na interface

leo/gua, extraindo os compostos insolveis em gua da fase oleosa e utilizando os saisminerais da fase aquosa. Quando as clulas revestem as gotas de leo produzindo

biossurfactantes, a tenso interfacial disponvel reduzida para o crescimento microbiano.

Quando o composto oleoso contido nas gotas desaparece, os microorganismos colonizam

outras gotas.


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3.5.1 - Processos de biodegradao do petrleo por bactrias e fungos

A biodegradao do petrleo envolve todos os fenmenos de quebra de seus

componentes do petrleo para componentes de menor peso molecular ou mais polares. A

biodegradao completa dos hidrocarbonetos resulta como membros finais o dixido de

carbono e a gua. A biodegradao do petrleo por populaes naturais de

microorganismos representa um dos mecanismos primrios pelo qual os compostos

poluentes so eliminados do meio ambiente. Alguns compostos do petrleo so facilmente

evaporados ou biodegradados, enquanto outros persistem recalcitrantes na natureza.

Existem algumas revises que tratam da degradao de hidrocarbonetos por

microrganismos que incluem os fatores, as vias metablicas, os principais tipos demicrorganismos e os efeitos da contaminao em comunidades microbianas (Atlas, 1977,

1981, 1984; Colwell & Walker 1977; Leahy & Colwell, 1990; Baird, 2002).

Baird (2002) definiu a biorremediao como o uso de microrganismos

vivos para degradar ou eliminar resduos ambientais. A capacidade de certos

microrganismos serem capazes de utilizar hidrocarbonetos como fonte de carbono foi

apresentada por Zobell em 1946. Tambm verificou que estes organismos esto

amplamente difundidos na natureza e que a natureza do leo e as condies ambientais

eram altamente importantes no seu comportamento.

A utilizao dos hidrocarbonetos pelas bactrias constitui um processo em

que esses compostos so paulatinamente oxidados por reaes padronizadas, catalisados

por enzimas (Rodrigues, 1984).

Os microrganismos necessitam de condies ambientais de crescimento. Por

sua vez, a velocidade e a extenso com que os componentes do petrleo so degradados

dependem da existncia de, pelo menos, quatro fatores principais (Rodrigues, 1984, Baird,

2002).

I- Umidade, para facilitar as reaes;

II- Oxignio, para rpida oxidao dos hidrocarbonetos e outros compostos do petrleo, sob

condies anaerbicas, a biodegradao mais lenta e normalmente efetuada por bactrias

sulfato-redutoras;

III- Contato leo-gua, devido relativa insolubilidade do leo na gua, tal contato controla

a velocidade de oxidao e da degradao;


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IV- Presena de nutrientes (fosfatos, sulfatos, nitratos, etc) para o desenvolvimento

microbiano.

Apesar das bactrias serem provavelmente as maiores responsveis pelabiodegradao de hidrocarbonetos no ambiente, os fungos e as leveduras (Cerniglia et al,

1977; Oudot et al, 1987; Macgillivary & Shiaris, 1993), as cianobactrias, as algas e

mesmo os protozorios apresentam capacidade de degradao (Cerniglia etal, 1979).

Como a degradao de hidrocarbonetos para CO2 envolve uma reao de

oxidao, os organismos, em sua maioria, so aerbios. O destino dos hidrocarbonetos,

alm da produo de CO2 na degradao total, pode tambm oferecer caminhos

alternativos. Eles podem ser armazenados como glbulos e alguns podem ser incorporados

como biomassa (Bertrand et al, 1983; Dumenil et al, 1988), porm os produtos

parcialmente oxidados podem ser mais txicos e mutagnicos que o hidrocarboneto

original. Portanto existe a preocupao que ocorra um aumento temporrio na toxidade e

mutagenicidade durante o processo de biodegradao (Wang et al, 1990).

3.5.2- Biodegradao da frao saturada

Os n-alcanos so considerados os mais facilmente degradveis e j foi

comprovada a biodegradao de at C44(Haines & Alexander, 1974). A biodegradao dos

n-alcanos procede normalmente por um ataque monoterminal: h formao de um lcool

primrio, seguido de um aldedo e um cido carboxlico (Mackenna & Kallio, 1964; Van

Eyk & Bartels, 1968), conforme mostrado na Figura 7. O cido carboxlico degradado via

-oxidao com a formao de cidos graxos com dois carbonos a menos e a formao de

acetil-coenzima A, com liberao eventual de CO2. Alguns cidos graxos txicos, podem se

acumular durante o processo de biodegradao (Atlas & Bartha, 1973)

+O2 OH O

O

OHn-alcano lcool primrio aldedo cido carboxlico

Figura 7- Biodegradao de um n-alcano

Os alcanos ramificados sobrem -oxidao, como via degradativa mais

comum, com formao de cidos dicarboxlicos (Fall et al, 1979). Os grupos metil

aumentam a resistncia dos hidrocarbonetos ao ataque microbiano. O ciclo alcano

particularmente resistente a biodegradao (Chosson et al, 1991), porm h estudos


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mostrando que hidrocarbonetos cclicos, at seis anis condensados, podem ser degradados

(Walker et al, 1975).

3.5.3- Biodegradao da frao aromtica

Os compostos aromticos de at trs anis so degradados mais facilmente.

Tipicamente a degradao bacteriana envolve a ao de uma dioxigenase que gera a

formao de um diol, com subseqente clivagem e formao de um dicido. Os compostos

aromticos mais leves esto sujeitos evaporao e degradao microbiana no estado

dissolvido. O ataque enzimtico pode ser no substituinte alquil ou diretamente no anel

(Gibson, 1971; Rosato, 1997). H linhagens de microrganismos capazes de degradar

compostos com cinco ou mais anis aromticos. Geralmente a oxidao doshidrocarbonetos aromticos se processa produzindo principalmente fenis, conforme o

descrito na Figura 8.

CH2OH

OH

C

O

H

OH OH

fenantreno saligeno salicilaldedo cido 1,2-dihidrxi saliclico benzeno

C

O

OH OH

OH

Figura 8- Biodegradao do fenantreno

3.5.4- Microrganismos capazes de degradar hidrocarbonetos

A capacidade de degradar hidrocarbonetos do petrleo formada por

diversos gneros microbianos, mas os principais so as bactrias e os fungos. Eles so

encontrados em ambientes marinhos, de gua doce e no solo. Os organismos podem

metabolizar somente um nmero limitado de hidrocarbonetos isoladamente, de forma que

requerida uma mistura de populaes com capacidade enzimtica para degradar todos oshidrocarbonetos encontrados no petrleo.

So conhecidos 25 gneros de bactrias e 27 de fungos, que fazem a

degradao dos hidrocarbonetos no ambiente marinho (Floodgate, 1984), enquanto que nos

solos so registrados 22 gneros de bactrias e 31 de fungos (Bossert & Bartha, 1984;

Rosato, 1997). Os fungos parecem ser mais importantes na biodegradao de

hidrocarbonetos presentes em solos (Jones & Eddington, 1968; Rosato, 1997). Em geral, as


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bactrias e leveduras apresentam capacidade decrescente de degradao de acordo com o

aumento da cadeia carbnica ao passo que os fungos no exibem degradao preferencial

de tamanho (Walker et al, 1975).3.5.5- Efeito de fatores fsicos e qumicos na biodegradao

As taxas de biodegradao do leo so influenciadas principalmente pela

temperatura, disponibilidade de nutrientes, pH e nveis de oxignio (Kennish, 1996). De

acordo com Kennish, 1997, os alcanos de baixo peso molecular degradam-se rapidamente

(em at uma semana), enquanto que os hidrocarbonetos de alto peso molecular (alifticos e

aromticos) sofrem lenta degradao (Tabela 2).

Tabela 2 Taxas de biodegradao de algumas espcies de HPAs (USEPA, 2000)

Espcies Nmero deanis

Meia Vida(dias)

Naftaleno 2 14 320Antraceno 3 ~ 130Fluoreno 3 37

Benzo(a)antraceno 4 1100Pireno 4 238Criseno 4 510

Benzo(a)pireno 5 1400

I- Temperatura a temperatura influencia a biodegradao pelo efeito na natureza fsica e

qumica do petrleo e tambm pela alterao na populao microbiana. A biodegradao

dos hidrocarbonetos pode ocorrer numa faixa de temperatura relativamente grande, de 00a

700C (Sorkhoh et al, 1993). De modo geral, baixa temperatura, a viscosidade do leo

aumenta, a volatilizao dos alcanos de cadeia curta reduzido, o que leva a um processo

de biodegradao mais lento. A atividade enzimtica apresenta um melhor metabolismo

para os hidrocarbonetos a uma temperatura mxima de 30-400C.

II- Nutrientes o petrleo composto principalmente de hidrocarbonetos, que podem

servir como fonte de carbono para o desenvolvimento de microorganismos. Porm, para

que se processe a biodegradao h necessidade de outros nutrientes como o nitrognio e o

fsforo, os quais so requeridos em maior quantidade. H tambm a necessidade de

micronutrientes tais como enxofre, ferro, magnsio, clcio e sdio. A disponibilidade

desses elementos varia em diferentes ambientes e eles podem ser adicionados para

estimular a biodegradao.


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III- Outro fator a ser considerado no solo a variao do pH com valores de 2,5 a 11 para

diferentes tipos de solos. A maioria das bactrias e fungos apresentam uma melhor taxa de

desenvolvimento em pH neutro, podendo ocorrer o dobro da taxa de biodegradao com acorreo do pH do solo (Verstraete et al, 1976; Bosset & Bartha, 1984; Rosato, 1997).

3.6- Dispersantes Qumicos

Os dispersantes so formulaes qumicas de natureza orgnica, destinadas a

reduzir a tenso superficial entre o leo e a gua, auxiliando a disperso do leo em

gotculas no meio aquoso. So constitudos por ingredientes ativos, denominados

surfactantes, cuja molcula composta por uma cadeia orgnica, basicamente apolar, com

afinidade por leos e graxas (oleoflica) e uma extremidade de forte polaridade,

com afinidade pela gua (hidroflica). Alm dos surfactantes, os dispersantes tambm so

constitudos por solventes da parte ativa que permitem a sua difuso no leo (CETESB,

2003). No Brasil existe uma regulamentao para o uso dos dispersantes qumicos que a

resoluo do CONAMA no 269 de 14 de setembro de 2000. Os dispersantes so,

potencialmente, aplicveis em situaes de derrames de leo, visando proteo de

recursos naturais e scio-econmicos sensveis como os ecossistemas costeiros e marinhos.

Sua aplicabilidade, entretanto, deve ser criteriosamente estabelecida e aceita somente seresultar em menor prejuzo ambiental, quando comparado ao efeito causado por um

derrame sem qualquer tratamento, ou empregado como opo alternativa ou, ainda,

adicional conteno e recolhimento mecnico no caso de ineficcia desses procedimentos

de resposta. A eficincia do dispersante, entre outras consideraes, est relacionada aos

processos de intemperizao do leo no mar. leos intemperizados tornam-se mais

viscosos e podem tambm sofrer emulsificao, o que diminui a eficincia desses agentes

qumicos. Dessa forma, caso seja pertinente utilizao do dispersante e considerando o

cenrio do derrame, sua aplicao, tanto quanto possvel, deve ser realizada durante as

operaes iniciais do atendimento, criteriosa e preferencialmente nas primeiras 24 horas.

Quando um dispersante aplicado sobre uma mancha, as gotculas de leo presentes so

circundadas pelas substncias surfactantes, estabilizando a disperso (Figura 9), o que ajuda

a promover uma rpida diluio pelo movimento da gua. O dispersante reduz a tenso

superficial entre a gua e o leo, auxiliando a formao de gotculas menores (Figura 9), as

quais tendem tanto a se movimentar na coluna dgua, como permanecer em suspenso na


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superfcie, acelerando o processo natural de degradao e de disperso, favorecendo desta

forma a biodegradao.

Figura 9 - Representao da ao do dispersante sobre uma mancha de leo (IPIECA, 1993).

Os dispersantes, quando aplicados apropriadamente, podem ajudar a

transferir para a coluna dgua um grande volume de leo que estava na superfcie,

obtendo-se resultados com maior rapidez do que os mtodos mecnicos de remoo. Os

dispersantes, em geral, tm pouco efeito sobre leos viscosos, pois h uma tendncia do

leo se espalhar na gua antes que os solventes e agentes surfactantes, componentes dos

dispersantes, possam penetrar na mancha. A maioria dos produtos atualmente disponveis

possui efeito reduzido se aplicados quando o processo de intemperizao j tiver sido

iniciado e se a mancha estiver sob o aspecto de emulso viscosa (mousse de chocolate).


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Captulo II

Material e Mtodos


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4- Material e Mtodos

4.1- O experimento e stio de estudo

Para a realizao desse estudo foi realizada uma simulao de derrame de

leo diesel, em um stio localizado na Ilha dos Cavalos (Figura 10), a qual integra o

Esturio da Lagoa dos Patos. Esse stio foi escolhido devido ser uma regio protegida de

efeitos externos e segura para a execuo de um derrame controlado de leo diesel. Alm

disso, o stio apresenta-se como um segmento ambiental representativo de toda a regio

estuarina da Lagoa dos Patos. Essa regio possui vegetao do tipo Marisma que, de acordo

com a classificao para diferentes ambientes costeiros, apresenta o maior ndice de

sensibilidade a derramamento de leo e portanto estes ambientes so reas de prioridade

mxima de proteo (Gundlach & Hayes, 1987).

Figura 10- Mapa de localizao do esturio da Lagoa dos Patos e localizao da Ilha dos Cavalos

Foram construdas quatro caixas de um metro quadrado cada, de lminas de

ao inox de 60 centmetros de altura, sendo que 20 centmetros foram enterrados (Figuras

11 e 12). Logo aps, foi efetuado um derrame de leo diesel em cada uma das trs caixas.


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Em uma delas foi colocado um biossurfactante produzido pelo fungo Aspergillus

fumigattus, em outra caixa foi adicionado um dispersante qumico da marca X, enquanto a

outra foi mantida apenas com o leo para ser utilizada como controle.

Figura 11- Esquema do experimento.

Figura 12- Local das caixas no ambiente em estudo

leo eBiossurfactante

leo diesel

leo edispersante

Branco


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4.2- Tipo de leo usado no experimento

Para este experimento, foram utilizados 4 litros de leo diesel interior B (1

litro para cada caixa). O produto foi fornecido pela Refinaria de Petrleo Ipiranga S.A.

(anexo 2) e apresentava as seguintes caractersticas bsicas:

Massa especfica a 20 C, Kg/m3: 825,4

Enxofre (%): 0,036

gua e sedimentos: traos

Aspecto: lmpido e isento de impurezas

Cinzas (%): 0,0020

De acordo com a USEPA (2001) este leo classificado como classe A,caracterizado por ser altamente fluido composto predominantemente de hidrocarbonetos de

baixo peso molecular, que se espalham pela superfcie da gua. Este leo o mais utilizado

como leo combustvel e transportado por trfego rodovirio (caminhes), ferrovirio e

hidrovirio (menor escala).

4.3- Produo do biossurfactante peloAspergillus fumigattus

4.3.1- Fermentao em Estado Slido

As fermentaes foram realizadas em erlenmeyers de 1000 mL, utilizando o

microrganismo Aspergillus fumigattus. O meio fermentativo foi composto por casca e

farelo de arroz desengordurado, que foram cedidos pela IRGOVEL Indstria

Riograndense de leos Vegetais. O farelo foi modo e peneirado, de onde foram recolhidas

as partculas menores que 500 mm e maiores que 420 mm, Tyler 32 e 35, respectivamente.

Alm da casca e do farelo de arroz, tambm fizeram parte do meio fermentativo uma

soluo de nutrientes composta por MgSO4.7H2O, NaNO3, KH2PO4, extrato de levedura e

peptona, como fonte de carbono tambm foi utilizado 1% de leo diesel, fornecido pelaRefinaria de Petrleo Ipiranga. A fermentao foi realizada por um perodo de 144 horas.

As condies fsico-qumicas utilizadas nas fermentaes foram, umidade de 50%,

temperatura de 30 oC, pH 4,5 e concentrao inicial de esporos de 4 x 106 esporos/ g de

meio.


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(modelo pH6/00702-75, Acorn Series) e com leituras expressas em escala 0,01. O

potencial redox (Eh) eletrodo combinado de platina com leituras expressas em escala de

1 mV, previamente calibrado com padres de pH 4 e 7.

4.7- Anlise granulomtrica e porosidade

A classificao granulomtrica do sedimento foi efetuada atravs dos

mtodos tradicionais de peneiramento da frao grosseira e pipetagem da frao fina ( C25) e nmero de carbonos mpares, atribudos a

compostos que se originam de plantas terrestres, tais como, C27, C29e C31(Volkman et al,1992; Medeiros, 2000). Esses compostos j faziam parte do ambiente natural em que foram

colocadas s caixas. A presena destes hidrocarbonetos observada nas trs caixas durante

todo o perodo do experimento.


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Figura 14 - Cromatograma do leo diesel do 1odia do experimento

Quando se observa o cromatograma aps 30 dias do experimento j existe a

formao de UCM, mostrando um ntido inicio da degradao dos hidrocarbonetos

alifticos e conseqentemente a formao de metablicos conforme Figura 15.


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Figura 15- Cromatograma da caixa do leo diesel aps 30 dias do experimento.

O cromatograma do leo diesel 180 dias aps o inicio do experimento,

mostra uma quase total degradao dos hidrocarbonetos alifticos (C13ao C24), porm os n-

alcanos com cadeias maiores que C25 permanecem com concentrao praticamente

constante desde o incio do experimento (Figura 16). Ainda apresenta uma pequena UCM.


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Figura 16- Cromatograma do leo diesel aps 180 dias do experimento.

b) Caixa do dispersante

Observando os cromatogramas do 1o dia e do 30o dia do experimento,

conforme a Figura 17, nota-se que a concentrao dos hidrocarbonetos praticamente

permanece a mesma, apenas com uma pequena formao de UCM no 30odia. Durante este

perodo do experimento, foi observado que o nmero de bactrias e fungos diminuiudrasticamente, conforme resultados confirmados pelo estudo realizado no mesmo ambiente

por Martins et al(2004). A diminuio foi ocasionada pelas conseqncias do derrame do

leo e do dispersante, uma vez que as bactrias e fungos so suscetveis ocorrncia de

graves danos pela presena de tais compostos orgnicos. Este dado ainda confirmado por

outros trabalhos, que mostram que o nmero de bactrias sofre uma reduo, pois a maioria

dos microrganismos sensvel ao derrame de leo (Odu, 1972; El-Nawawy, 1992; Amund

et al, 1993; Ijah & Antai, 2003)


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Figura 17- Cromatograma do dispersante do 1odia e do 30odia do experimento


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O cromatograma do dispersante obtido a 180 dias do incio do experimento,

permite verificar uma quase total degradao dos hidrocarbonetos alifticos (Figura 18),

apresentando uma grande UCM. De acordo com Martins et al, 2004, flora microbiana dolocal da caixa do dispersante se restabeleceu trs meses aps o inicio do experimento.

Figura 18- Cromatograma do dispersante aps 180 dias do experimento

c) Caixa do biossurfactante

Observando os cromatogramas do primeiro dia do experimento (Figura 19)

possvel constatar a alta concentrao dos hidrocarbonetos alifticos com picos bem

resolvidos.


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Figura 19- Cromatograma do biossurfactante do primeiro dia do experimento

Quando se observa o cromatograma aps 90 dias do incio do experimento

h quase degradao total dos hidrocarbonetos alifticos (Figura 20), enquanto o

cromatograma obtido aps 180 dias, apresenta formao de UCM e uma menor

concentrao dos hidrocarbonetos alifticos, conforme Figura 21.


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Figura 20- Cromatograma da caixa do biossurfactante aps 90 dias do experimento.

Figura 21- Cromatograma do leo diesel aps 180 dias do experimento.


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5.5.1.2- Evoluo da concentrao dos HPAs

A identificao dos hidrocarbonetos aromticos, da mesma forma que oshidrocarbonetos alifticos, foi realizada individualmente em cada uma das caixas utilizadas

no experimento.

a) Caixa do leo diesel

Observando o cromatograma do 15o dia visvel a degradao dos HPAs

pela formao da UCM no decorrer do perodo (Figura 22). Nesta caixa foi verificada a

melhor taxa de degradao depois de 180 dias de experimento, mostrando que o ambiente

onde no foi adicionado nenhum produto qumico ou biolgico os resultados foram

satisfatrio para o 16 HPAs. Depois de 180 dias, v-se que a formao da UCM grande

(Figura 23) e houve uma queda de mais de 75 % da concentrao inicial.

Figura 22- Cromatograma do leo diesel do 15odia aps o inicio do experimento


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Figura 23- Cromatograma da caixa do leo diesel 180 dias aps o inicio do experimento.

b) Caixa do dispersante

Observando o cromatograma do 1o dia do experimento (Figura 24),

possvel verificar que os picos dos HPAs esto bem definidos apresentando uma grande

concentrao inicial.


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Figura 24- Cromatograma do dispersante do 1odia do experimento

O cromatograma do dispersante para o 30odia apresenta uma concentrao

menor que a inicial e formao de UCM que caracteriza a ocorrncia de degradao. No

180odia, a formao da UCM maior, mostrando a ocorrncia de vrios metablicos no

identificados na mistura complexa no resolvida (Figura 25).


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Figura 25- Cromatograma da ao do dispersante aps 30 e 180 dias do inicio do experimento

c) Caixa do biossurfactante

Os cromatogramas do 1o e 15o dia do experimento (Figura 26), mostram

uma alta concentrao dos HPAs nos dois cromatogramas, com picos bem resolvidos.


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Nesta caixa houve uma queda de apenas 2,8% da concentrao inicial 16 HPAs, tendo

apresentado uma pequena formao de UCM 15 dias aps o incio do experimento.

Figura 26- Cromatograma do biossurfactante do 1oe do 15odia do experimento

Quando se observa o cromatograma aps 90 dias do experimento, a concentrao

dos HPAs praticamente a mesma, porm h um aumento da UCM. J o cromatograma


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de 180 dias (Figura 27) a formao da UCM aumenta um pouco, porm a concentrao do

HPAs diminui pouco.

Figura 27 - Cromatograma da caixa do biossurfactante aps 90 e 180 dias aps o inicio do experimento.


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5.5.2- Discusso dos resultados obtidos por meio dos cromatogramas anlise dasconcentraes

Os resultados obtidos por meio dos cromatogramas apresentam valoresespecficos referentes s concentraes dos hidrocarbonetos alifticos e dos

hidrocarbonetos aromticos. Tais valores foram alvo de anlise com o fim de verificar o

decaimento da concentrao inicial at a concentrao final dos hidrocarbonetos.

5.5.2.1- Hidrocarbonetos Alifticos

Os hidrocarbonetos alifticos (n-alcanos) podem ser utilizados como

marcadores ou traadores geoqumicos. A noo deste marcador compreende no

somente um critrio de especificidade, mas tambm uma estrutura molecular estvel quesofra pouca ou nenhuma alterao em uma determinada escala de tempo (Hostettler et al,

1999).

As principais fontes naturais de n-alcanos so de plantas terrestres,

fitoplncton, zooplncton e as bactrias (Medeiros, 2000). Os aportes naturais de origem

continental so constitudos, na maioria, por n-alcanos derivados de ceras cuticulares de

plantas vasculares, que apresentam cadeias longas com nmero de carbonos mpares (C23a

C25), predominando os compostos C27, C29ou C31, conforme as caractersticas da vegetao

local (Eglinton & Hamilton, 1967; Medeiros, 2000).

Os n-alcanos com cadeias moleculares mpares tambm predominam na

biota marinha, com destaque para os compostos entre C15 e C21. Os n-alcanos de origem

fssil apresentam uma composio variada conforme sua fonte especfica: petrleo bruto e

derivados do petrleo, podendo apresentar cadeia carbnica de 1 a 40 tomos de carbono,

sem a predominncia de cadeias carbnicas mpares ou pares (Simoneit, 1993). Os produtos

derivados do petrleo caracterizam-se pela presena de n-alcanos dentro de uma faixa mais

restrita de peso molecular, em decorrncia dos processos de refino (Tabela 11), onde fazuma comparao das diferentes origens dos n-alcanos.


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Tabela 11- Comparao da fonte de n-alcanos ao meio ambiente. Fonte adaptada (Bishop, 1983 eMedeiros 2000).

Organismo Cadeia

Carbnica

Composto Dominante

Bactrias fotossintticas C14a C29 C17, C26Bactrias no fotossintticas C15a C29 C17-C19, C25

Cianobactrias C14a C19 C17Fitoplncton C13a C21 C17Zooplncton C18a C34 C18, C24

Plantas vasculares C15 a C37 C27, C29, C31Derivados do petrleo Temperatura de

destilao 0CCadeia carbnica

predominanteGasolina 40 a 150 C4a C10Nafta 150 a 200 C10a C12

Diesel 250 a 300 C16a C20leo lubrificante 300 a 400 C20a C26

A predominncia de cadeias carbnicas mpares sobre as pares nos n-alcanos

pode ser determinada atravs de ndices especficos, como o CPI (ndice Preferencial de

Carbono), calculado atravs da seguinte equao (Aboul-Kassim & Simoneit, 1996):

CPI = [(C25+C27+C29+C31+C33/C24+C26+C28+C30+C32)+

(C25+C27+C29+C31+C33/C26+C28+C30+C32+C34)

Se os valores encontrados ficarem entre 4 e 7 refletem uma presena

dominante de n-alcanos biognicos, isto , sua origem continental ou marinha. Quando os

valores giram em torno de 1 indicam a presena de n-alcanos de contaminao petrognica

(Bouloubassi, 1990).

Para a realizao do experimento foi utilizado um derivado do petrleo, leo

diesel, onde foram analisados os n-alcanos de C7a C34. Na discusso dos resultados, dado

maior enfoque a C13 a C27, pois de acordo com a UNEP, 1991, o intemperismo naturalprovoca modificaes progressivas na composio original do leo, destacando-se a

volatilizao dos n-alcanos de baixo peso molecular (< C14).

Na anlise dos hidrocarbonetos alifticos ficou muito evidente a ocorrncia

de degradao nas trs caixas. Um dos principais fatores fsicos que influenciaram este

processo foi a temperatura, cuja elevao determina o aumento da taxa de evaporao das

cadeias carbnicas mais leves, conforme CETESB, 2003 e Kennish, 1997. Estima-se que


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79

durante as primeiras 24-48 horas, 50 a 60% do volume derramado pode ser perdido pela

evaporao (CETESB, 2003). De acordo com Lee, 1980; ITOPF, 1987, a evaporao

responsvel por uma reduo de 75% dos componentes mais leves presentes na fraogasolina e querosene.

Os n-alcanos C7 a C11, praticamente no foram detectados durante todo o

experimento, pois o produto usado foi leo diesel, cuja cadeia carbnica predominante

C16a C20(Bishop, 1983).

Depois de 180 dias do inicio do experimento, a concentrao dos

hidrocarbonetos alifticos nas caixas do leo diesel, do dispersante e do biossurfactante,

ficaram, respectivamente, 14,37 g/g, 54,79 g/g e 6,25 g/g, o valor encontrado na caixa

do dispersante ficou acima do considerado normal para um ambiente estuarino, pois

geralmente as concentraes de hidrocarbonetos nos sedimentos costeiros podem variar de

5 a 10 g/g, sem que isto represente contaminao (Snedaker et al, 1995, Volkman et al,

1992 e UNEP, 1991). Nos sedimentos de sistemas aquticos submetidos a significativos

aportes de n-alcanos de plantas terrestres, esses valores podem ser duas ou trs vezes

maiores que os citados (Volkman et al, 1992).

Comparando os resultados das trs caixas depois de 180 dias do experimento

(tabela 10), observa-se que os valores esto inferiores aos encontrados por Zamboni (2000),por exemplo, na Coroa do Boi no esturio da Lagoa dos Patos (129,57 g/g).

Dessa forma, aps o transcurso do tempo total do experimento, pode-se

concluir que o impacto ambiental causado pelo derrame simulado de um litro de leo diesel

por m2 no causou graves conseqncias biota microbiana no que refere aos

hidrocarbonetos alifticos. Isto porque, em comparao com resultados de amostras

extradas de outros locais (Tabela 12), a concentrao dos n-alcanos foi consideravelmente

inferior, demonstrando que em alguns ambientes subsistem altas concentraes de

hidrocarbonetos alifticos independentemente de ter havido qualquer acidente ambiental

envolvendo derivados do petrleo.

Os valores encontrados no presente experimento (anexo 3) se aproximam

das concentraes existentes em ambientes no impactados, demonstrando que em casos de

acidentes com mesmas propores, a recuperao do ambiente se processa naturalmente e

se completa em pelo menos 180 dias nas condies do esturio da Lagoa dos Patos.


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Tabela 12- Concentraes de n-alcanos totais em sedimentos. Fonte: adaptado de Taniguchi, 2001

Local IntervaloEncontrado

Referncia

Exterior Concentraoug/g

Mar de Beaufort 0,74 a 5,1 Steinhauer e Boehm, 1992Baa do Almirantado,

Antrtica0,27 a 2,89 Bcego, 1996

BrasilBaa da Guanabara, RJ 1,495 a 11,425 Freixa,1995

So Sebastio, SP 0,049 a 4,766 Medeiros, 2000Salvador, BA ao Cabo S.

Tom, RJ4,96 a 42,23 Pessoa Neto, 2000

Santos, SP 0,096 a 14,559 Medeiros, 2000Sepetiba a Paraty, RJ < 0,07 Taniguchi, 2001

Rio Grande, RSEsturio da Lagoa dos Patos,

RS0,667 a 129,57 Zamboni, 2000

Presente Trabalho Concentraoug/g

Caixa leo 14,37 Presente trabalhoCaixa dispersante 54,79 Presente trabalho

Caixa biossurfactante 6,25 Presente trabalho

Na caixa do leo diesel e na caixa do biossurfactante, a degradao dos

hidrocarbonetos alifticos C13-C27 aps 180 dias do experimento apresentou um

decrscimo de 94 % e 98 %, respectivamente, da concentrao inicial.

Na caixa referente ao leo diesel, a concentrao inicial era de 233,81ug/g,

sendo ao final do perodo encontrado o valor de 14,37 ug/g, o que demonstra a reduo de

aproximadamente 94 %. Um percentual prximo foi constatado na caixa do biossurfactante,

uma vez que a concentrao inicial encontrada foi de 457,59 ug/g e a final de 6,25 ug/g,

sendo de aproximadamente 98 %.

No que refere caixa do dispersante, o percentual de reduo no foi to

intenso, apresentando uma reduo de aproximadamente 78 %, pois a concentrao inicial

de 250,95 ug/g depois de 180 dias passou para 54,79 ug/g. Os resultados demonstraram que

quanto maior o nmero de carbonos na cadeia dos n-alcanos, menor foi a sua reduo,

podendo ser mencionado o exemplo do C25 que apresentou reduo de apenas 48,2% da

concentrao inicial.


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81

Um dado bastante relevante foi observado na caixa do biossurfactante que,

nos primeiros 15 dias, apresentou um decrscimo de aproximadamente 77 % da

concentrao inicial de n-alcanos. Esse fato mostra o alto desempenho desta substncia nareduo da concentrao dos hidrocarbonetos alifticos em reduzido espao de tempo.

Segundo Cameotra & Bollag (2003), os biossurfactantes so utilizados in situ para

emulsificar e aumentar a solubilidade de contaminantes hidrofbicos e, agindo desta

maneira, facilitam o acesso dos microrganismos presentes no ambiente para que acelerem a

degradao dos hidrocarbonetos.

O mesmo, porm, no foi verificado nos 30 dias iniciais do experimento

realizado na caixa do leo diesel, pois nesta etapa inicial o decrscimo no foi to intenso,

apresentando uma diminuio de apenas 27,44 % da concentrao inicial. Ao final do

tempo total, a taxa de degradao dos n-alcanos foi aproximada em ambas as caixas, sendo

semelhantes s concentraes finais em relao ao biossurfactante e ao leo diesel.

Assim, aps os 180 dias as taxas de degradao do biossurfactante e do leo

foram praticamente iguais enquanto a concentrao de n-alcanos no dispersante manteve-se

em patamar mais elevado.

A diferena verificada no perodo inicial do experimento do biossurfactante

em relao ao leo diesel, assim como no que refere ao resultado final do dispersante emcomparao ao biossurfactante pode ser explicada pelo fato de que tanto o leo,

inicialmente, e o dispersante, durante todo o processo, afetaram de forma bastante

prejudicial os fungos e bactrias responsveis pela biodegradao. Contrariamente o

biossurfactante inseriu no ambiente fungo que produziu a substncia responsvel

justamente pela quebra das cadeias carbnicas dos n-alcanos provocando maior facilidade

da sua absoro pelos microrganismos ou mesmo da evaporao.

O comportamento diferente entre o leo e o dispersante pode ser atribudo

ao fato de que a biodegradao foi restabelecida na caixa do leo diesel, enquanto que na

caixa do dispersante os fungos e bactrias no alcanaram recuperao eficiente, com isso

diminuiu a atividade microbiana e a biodegradao mantendo os valores de n-alcanos

elevados.


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5.5.2.2- Hidrocarbonetos Policclicos Aromticos (HPAs)

A anlise dos resultados das concentraes dos hidrocarbonetos polciclosaromticos ser feita em duas etapas, a primeira envolve a anlise individual dos HPAs ao

longo do tempo, dando nfase a trs grupos de HPAs, de acordo com o nmero de anis,

onde no primeiro grupo esto HPAs com 2 ou 3 anis aromticos, o segundo grupo HPAs

com 4 e 5 anis aromticos e no terceiro grupo HPAs com 6 anis aromticos. E a segunda

etapa aborda a anlise do somatrio dos hidrocarbonetos policclicos aromticos (HPAs)

ao longo do tempo.

Anlise individual dos HPAs

Nesta fase so apresentadas as anlises de alguns dos 16 HPAs encontrados

nas amostras coletadas durante o experimento. Na Tabela 13 so apresentados os principais

resultados dos HPAs obtidos no presente estudo, sendo possvel observar os valores

referentes s concentraes iniciais e finais. Os dados completos dos HPAs so

apresentados em anexo (Anexo 4).

Tabela 13- Mostra a concentrao inicial e final, expressa em ug/kg, dos HPAs.

AmostraCaixaIncio

leoFinal

CaixaIncio

DispersanteFinal

Caixaincio

BiossurfactanteFinal

Naftaleno 0,77 0,53


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83

Dentro do primeiro grupo de HPAs com 2 ou 3 anis um dos que foi alvo de

exame o naftaleno que apresenta dois anis aromticos. Este HPA apresenta menor ponto

de ebulio, atingindo o estado gasoso somente a 218

0

C, conforme Morrison & Boyd(2000). Alm disso, encontra-se mais sujeito a sofrer efeitos de processos fsico-quimicos,

tais como a temperatura (evaporao) e a foto-oxidao, do que de processos biolgicos.

Diante de tais caractersticas, era esperado que ao final do experimento no houvesse

concentrao relevante de naftaleno, pois o tempo de meia vida deste composto em

condies desfavorveis degradao de cerca de 129 dias (Herbes e Schwall, 1978;

IPCS, 1998). Destaca-se tambm que o naftaleno est associado contaminao por

petrleo no intemperizado, ou seja, a derrames recentes e raramente detectvel em

sedimentos livre de contaminao (Robertson, 1998; Dahle et al, 2003), o que explica a sua

presena na fase inicial do experimento. Na etapa final do estudo, as caixas do dispersante e

do biossurfactante apresentaram concentrao mnima no detectvel (ND).

Outro HPA investigado dentro do primeiro grupo foi o fenantreno que

possui trs anis aromticos, apresentando ponto de ebulio de 340 oC. Tal caracterstica

determina o tempo de meia vida em perodo superior ao do naftaleno, podendo permanecer

presente no ambiente de 16 a 126 dias em condies desfavorveis, de acordo com Kanaly

& Harayama, 2000. Na caixa do leo diesel, a concentrao inicial de fenantreno foi de323,06 g/Kg e aps 180 dias sua concentrao atingiu 33,45 g/Kg, apresentando uma

reduo de 89,6%. Porm os melhores resultados foram verificados nas caixas do

dispersante e do biossurfactante, onde ocorreu uma reduo, respectivamente, 96,5% e

90,8% depois de 180 dias do experimento.

Assim os resultados finais obtidos no ambiente que no sofreu qualquer

interferncia de outros compostos para acelerar a biodegradao mostraram-se bastante

prximos queles alcanados na caixa do biossurfactante, o que demonstra que o

fenantreno no depende de fatores diversos daqueles existentes no meio para a sua

degradao. A comparao entre as caixas do leo diesel e do biossurfactante permite

visualizar a proximidade das concentraes finais, conforme Grfico 1.


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fenantreno

0

100

200

300

400

500

600

0 50 100 150 200

dias

[g/Kg]

leo

biossurfactante

Grfico 1- Comparao da concentrao final do fenantreno nas

caixas com leo e o biossurfactante.

Dentro do segundo grupo de HPAs com 4 ou 5 anis aromticos o

benzo(a)pireno (BaP) uma espcie de HPA que merece ateno especial. Esse HPA

apresenta cinco anis aromticos, e se constitui em um dos HPAs mais estudados devido a

sua elevada toxidade e do seu estreito contato com o homem j que ocorre em alimentos. A

meia vida deste HPA nos sedimentos varia entre 0,3 e 58 anos (Herbes e Schwall, 1978;

Nielsen & Christensen, 1994). H outros autores que afirmam que a degradao do BaP

pode variar de 229 a mais de 1400 dias (Kanaly e Harayama, 2000). Muito embora exista

divergncia acerca deste dado, h consenso no que refere a outras caractersticas deste

composto que cancergeno, genotxico, teratognico e embriotxico.

Na caixa do dispersante foi verificado o resultado mais significativo no que

se refere degradao do benzo(a)pireno. Comparando-se os dados relativos ao tempo total

do experimento, constata-se que houve um decrscimo de 51,04% entre a concentraoinicial (69,08 g/Kg) e final (33,82 g/Kg). Considerando que este composto apresenta

cadeia carbnica com grande nmero de anis e alto peso molecular, possvel concluir

pela eficcia do dispersante na degradao desta espcie de composto.

Dentro do terceiro grupo onde esto os HPAs com seis anis aromticos,

sendo os mais difceis de serem degradados, est o Indeno [1,2,3-cd] pireno, para este HPA

foi verificado que o dispersante qumico mostrou-se mais eficaz em relao ao


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85

biossurfactante. Tal fato confirmado porque na caixa do dispersante, o Indeno, no

primeiro dia, apresentava uma concentrao de 66,59 g/Kg e no ltimo dia atingiu 2,48

g/Kg.A eficcia do dispersante na degradao dos compostos aromticos com

grande nmero de anis e que apresentam maior dificuldade no que refere ao processo de

degradao, demonstrada no Grfico 2.

Caixa do dispersante

0

100

200

300

400

500

600

700

0 50 100 150 200

dias

[g/Kg]

fluoranteno

Indeno

Criseno

benzo(b)fluorantreno

Grfico 2- Comparao da taxa de degradao HPAs > 4 anis

Anlise do somatrio dos HPAs (HPAs)

Nesta fase discutida a soma dos 16 HPAs encontrados em cada caixa do

experimento, sendo comparados os resultados obtidos no incio e no final do processo de

degradao.

Na caixa do leo diesel o HPAs durante o perodo de 180 dias do

experimento, apresentou um decrscimo da concentrao inicial de 35 %. No experimento

referente caixa do dispersante, o percentual de diminuio foi de 75 %. Em relao ao

HPAs nestas duas caixas, houve diferena na taxa de decaimento da concentrao inicial

at a final, porm o menor percentual de decaimento do HPAs foi na caixa do

biossurfactante.

A caixa do biossurfactante foi a que apresentou a menor percentual de

decaimento durante o experimento, sendo verificado um decrscimo de apenas 7 % da


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86

concentrao inicial do HPAs. A comparao entre as trs caixas do experimento

apresentada no Grfico 3.

Somatr io de HPAs

0

500

1000

1500

2000

2500

0 100 200

dias

[g/K

g] leo

dispersante

biossurfactane

Grfico 3- Comparao da taxa de degradao durante 180 dias

At o 300dia, no foi verificada uma degradao efetiva nas caixas do leo e

do dispersante porque a adio de tais compostos ocasionou diminuio na microbiota, o

que dificultou o processo de biodegradao. Aps o perodo dos trinta dias iniciais, houve a

recuperao da microbiota, conforme confirmou Martins et al (2004). Esse fator foi

determinante para o decrscimo da concentrao do HPAs. Analisando a concentrao do

HPAs depois de 30 dias na caixa do leo diesel e do dispersante qumico, no final do

estudo, houve uma diminuio em mdia de 75,5 %.

O mesmo no aconteceu no experimento com a caixa do biossurfactante,

pois as espcies de fungos e bactrias que predominaram nesta caixa, demonstraram no

serem capazes de degradar HPAs de alto peso molecular (> 4 anis). A degradao de

compostos contendo at trs anis aromticos relativamente rpida e amplamente descrita

na literatura (Barbieri, 1997). Microrganismos capazes de utilizar compostos aromticos dealto peso molecular, tais como benzo(a)antraceno, fluoranteno e pireno, j foram isolados e

caracterizados (Mahaffey et al, 1988; Heitkamp et al, 1988; Boldrin et al1993).

Os resultados mostram que houve uma degradao mais efetiva das fraes

aromticas com o menor nmero de anis (at trs anis), conforme o Grfico 4. A reduo

foi aproximadamente de 99 % para o fluoreno, 91 % para o fenantreno e 84 % para o

antraceno depois de 180 dias do experimento.


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87

Caixa do b iossurfactante

0

100

200

300

400

500

600

0 50 100 150 200

dias

[g/Kg]

fenantreno

fluoreno

antraceno

Grfico 4- Comparao da taxa de degradao HPAs com 3 anis aromticos

Diante dos resultados obtidos ao final do experimento, foi possvel verificar

a eficcia especfica do biossurfactante para a degradao dos HPAs de baixo peso

molecular e do dispersante para os de alto peso molecular, o que demonstra a possibilidade

do uso de tcnicas de remediao para auxiliar a depurao do meio ambiente.

Porm as tcnicas alternativas devem ser bem estudadas antes de aplic-las,

pois ao mesmo tempo em que apresentam resultados eficazes na degradao dos

hidrocarbonetos tambm podem representar grave risco de prejuzo aos outros organismos,

devido possibilidade de produo de metablicos mais txicos que os prprios

contaminantes.

Os resultados mostraram que deve haver maior preocupao principalmente

com a introduo de espcies no nativas, pois na caixa onde houve adio do fungo

Aspergillus fumigattus a biota microbiana demorou a se recuperar, demonstrando que o

sistema do biossurfactante deve ser adequado s condies fsicas e qumicas da rea

afetada pelo contaminante.

7/25/2019 Anlise Qumica de Degradao dos Hidrocarbon

Análise Química de Degradação dos Hidrocarbonetos de Óleo Diesel no Estuário da Lagos dos...

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