RESUMO Os resíduos sólidos urbanos (RSU) contêm aproximadamente 50% de fração orgânica (FO), que, por meio de processos de biodegradação em aterros sanitários, resultam em lixiviados e biogás. A degradação anaeróbia ocorre impulsionada por processos microbianos realizados por um consórcio complexo de micro-organismos, responsáveis pelas diferentes fases. Por outro lado, observa-se que as nanopartículas (NP), especialmente as de prata (NPsAg), vêm sendo cada vez mais utilizadas em novos produtos. Assim, os RSU podem apresentar materiais nanoparticulados, que, depositados em aterros sanitários, se comportam de maneira ainda pouco conhecida, podendo influenciar os processos de biodegradação. Os objetivos do presente trabalho são analisar e verificar o potencial metanogênico de resíduos sólidos orgânicos com e sem a interferência de diferentes concentrações e tipos de NPsAg. Para isso, foram realizados ensaios do potencial biometanogênico com as concentrações de 5, 15, 45, 50, 150 e 450 mg NPsAg.kg−1 RSU e comparados com a amostra padrão (branco). Diferentes tipos de nanopartículas foram utilizados: sólido (em pó), solução em base aquosa e em base alcoólica com álcool polivinílico (PVA). Os resultados mostram que, em concentrações altas (150 e 450 mg NPsAg.kg−1), as NPsAg tendem a diminuir a atividade dos micro-organismos metanogênicos. Finalmente, a modelagem dos resultados mostrou que o modelo logístico se ajusta bem aos dados experimentais. A regressão linear entre os parâmetros desse modelo e a concentração de NPsAg demonstram o decréscimo dos parâmetros com o aumento na concentração desses compostos.

ABSTRACT Municipal solid waste (MSW) contains approximately 50% of organic fraction (OF), which through landfill biodegradation processes results in leachate and biogas. Anaerobic degradation occurs driven by microbial processes, with a complex consortium of microorganisms, responsible for different phases. On the other hand, it is observed that nanoparticles (NPs), specially silver nanoparticles (AgNPs), have been appearing in a large range of new products. The MSW, for example, can present nanoparticulate materials, which, deposited in landfills, behave in a way still little known in science, and that can influence the biodegradation processes. The objective of this work is to analyze and verify the biochemical methanogenic potential of organic solid waste with and without the interference of different concentrations and types of AgNPs. For that purpose, tests of biochemical methane potential (BMP) with the concentrations of 5, 15 and 45, 50, 150 and 450 AgNPs mg.kg−1 were carried out and verified through a standard sample (white). Different types of nanoparticles were used: solid (powder), and two solutions, aqueous and alcoholic (polyvinyl alcohol — PVA). The results showed the interference of AgNPs in the highest concentrations used, considerably decreasing the biological process measured through the activity of microorganisms in the production of methane gas, which occurred in the range between 150 and 450 mg.kg−1 of AgNPs. Finally, the statistical studies and the mathematical modeling of the results showed that the logistic model adjusted well to the experimental data. The linear regression of the model parameters with the concentration of AgNPs demonstrates the decrease in the values of the parameters with the increase in the concentration of these compounds.

RESUMO As alterações antrópicas nas bacias hidrográficas costeiras afetam a quantidade e a qualidade da água dos estuários. A partir de um modelo analítico de intrusão salina e do balanço de cargas, avaliamos os efeitos da descarga de efluentes projetada para uma estação de tratamento de esgoto (ETE) (média de 285 L·s−1 e pico de 495 L·s−1) em um estuário insular. A intrusão salina na maré baixa, sem descarga antrópica, aumentará em 22%, ao passo que com o aumento da descarga haverá reduções de 16% e 28%. A redução da intrusão salina poderá afetará processos biogeoquímicos e a distribuição de espécies em regiões mais a montante do estuário. Quando a ETE atingir sua vazão média projetada, aumentará suas cargas de DBO e fósforo em 90% e 82%, respectivamente, em relação à carga atual. Com o aumento da vazão da ETE haverá ampliação das atuais áreas em condição de hipóxica e anóxica, piorando a situação atual deste estuário já comprometido. Para que a ETE traga os ganhos ambientais esperados é necessário considerar a capacidade suporte do corpo receptor.

ABSTRACT Anthropic changes in coastal watersheds affect the quantity and quality of water in estuaries. Based on an analytical model of saline intrusion and load balance, we have evaluated the effects of effluent discharge (mean of 285 L·s−1 and peak of 495 L·s−1) from a wastewater treatment plant (WWTP) in an island estuary. Saline intrusion at low tide, without actual anthropic discharge, will increase by 22%, whereas with increasing discharge, reductions of 16% and 28%. The reduction of saline intrusion may affect biogeochemical processes and the distribution of species in regions further up the estuary. When the WWTP reaches the mean projected discharge, it will increase its BOD and phosphorus loads by 90% and 82%, respectively, in relation to the current load. With the increase of WWTP discharge, there will be an expansion of hypoxic and anoxic conditions over the current areas, worsening the condition of this already jeopardized estuary. For the WWTP to lead to the expected environmental gains, it is necessary to consider the carrying capacity of the receiving body.

RESUMO As correntes costeiras e as forçantes que as regem ainda são pouco conhecidas na plataforma continental interna de Santa Catarina. Por isso, este trabalha teve como objetivo analisar os dados de correntes medidos ao largo da Ilha de Santa Catarina a fim de compreender melhor os seus padrões e forçamentos. As três estações de medição foram instaladas em águas rasas próximas à Reserva Marinha Biológica do Arvoredo (ST01), Praia de Jurerê (ST02) e Praia dos Ingleses (ST03). Os dados foram coletados por um medidor de correntes no período compreendido entre 22/01/2014 à 17/12/2014. No conjunto de dados consistido foi realizada uma análise estatística básica, decomposição espectral e análise harmônica nas componentes de maré. Todas as estações apresentaram um escoamento resultante para sul, especialmente a estação próxima a Reserva Biológica Marinha o Arvoredo (ST01). A forçante meteorológica possui forte contribuição na magnitude e direção da componente v (ao longo da costa). Enquanto a componente mareal tem maior importância no fluxo através da costa (componente u). O vento apresentou uma forte correlação com as correntes e o nível local, indicando ser a forçante principal do escoamento na frequência submareal.

ABSTRACT The coastal currents and forcing agents that conduct them are still little-known in the internal continental shelf of Santa Catarina. Therefore, this work aimed to analyze the data of currents measured off the Island of Santa Catarina in order to better comprehend its patterns and forcing agents. The three measuring stations were installed in shallow water near the Arvoredo Biological Marine Reserve (ST01), Jurerê Beach (ST02) and Ingleses Beach (ST03). Data were collected by a current meter from January 22, 2014 to December 17, 2014. In the consisted data set, it was performed a basic statistical analysis, spectral decomposition and harmonic analysis in the tide components. All the stations presented a resulting southward flow, especially the station next to Arvoredo Marine Biological Reserve (ST01). The meteorological forcing has a strong contribution to the magnitude and direction of component v (alongshore). While the tidal component has greater importance in the cross-shore flow (component u). The wind showed a strong correlation with currents and the local level, indicating to be the main forcing agent of the flow in the subtidal frequency.

RESUMO A Lagoa da Conceição, localizada no sul do Brasil, é um ecossistema costeiro semifechado que apresenta eventos sazonais de hipoxia e anoxia na região central, caracterizada pela coluna de água estratificada e sítio de retenção e mineralização da matéria orgânica. Este estudo investigou a dinâmica da coluna de água da região central da Lagoa da Conceição (CLC) em relação às variáveis físicas, químicas e biológicas, com o objetivo de entender os eventos de hipoxia e anoxia. As águas de superfície, haloclina e fundo foram avaliadas em três pontos amostrais. As amostras foram coletadas em triplicata durante o verão, outono e inverno de 2014. Eventos de hipoxia e/ou anoxia ocorreram somente nas águas de haloclina (3 m) e fundo (4 m) do verão. Valores próximos a 100% de uso aparente de oxigênio indicaram processos de mineralização nas águas de fundo. O menor valor do índice de estratificação vertical foi observado em agosto (inverno austral), que foi correlacionado com a velocidade (14,7 m.s-1) e direção (quadrante sul) do vento. As concentrações de nutrientes foram maiores no inverno, devido ao aumento dos processos de mistura e remineralização da matéria orgânica. Este foi o primeiro estudo a avaliar a dinâmica dos eventos de hipoxia/anoxia na CLC em relação à distribuição dos nutrientes e estrutura física da coluna de água.

ABSTRACT The Conceição Lagoon, located in south Brazil, is a semi-enclosed coastal ecosystem that has seasonal hypoxic and anoxic conditions in its vertically stratified central region, characterized as a site of retention and mineralization of organic matter. This study investigates water column dynamics in the central region of the Conceição Lagoon (CCL) and its relation to physical and chemical variables, in order to understand the hypoxic and anoxic events. Surface, halocline and bottom waters were evaluated at three sampling sites along the CCL. The samples were collected in triplicate during the summer, fall and winter of 2014. Hypoxic and/or anoxic events occurred in the summer (1/21) at the halocline (3 m) and bottom (4 m) waters, and in the fall (2/5) in the bottom water (4.5 m). Positive values of apparent oxygen utilization showed mineralization processes in the halocline and bottom waters. The lowest vertical stratification index was recorded in August (southern winter), which was associated with wind speed (14.7 m.s-1) and direction (southern quadrant). Nutrient concentrations were higher in winter, related to increasing of water mixing. This was the first study to evaluate the dynamics of hypoxic and anoxic events in the CCL and how nutrients respond to the physical structure of the water column.

RESUMO Níveis elevados de eutrofização em lagunas costeiras devido à atividade antrópica têm sido documentados no mundo inteiro. Dentre os impactos observados pode-se destacar anoxia, hipoxia, floração de algas tóxicas, mortalidade de peixes, redução da biodiversidade e perda da balneabilidade. O presente estudo teve por objetivo avaliar a evolução do estado trófico da Lagoa da Conceição, uma laguna subtropical localizada em uma bacia hidrográfica urbanizada na Ilha de Santa Catarina - Brasil. Para compreender as principais modificações biogeoquímicas ao longo do tempo foram investigados os padrões espaço-temporais da estratificação e da eutrofização. Os dados de qualidade da água foram obtidos a partir de campanhas de campo complementados com dados da literatura dos últimos 15 anos. A estrutura vertical da coluna da água e o estado trófico foram avaliados pelo o índice de estratificação e o índice TRIX, respectivamente. Análises de variância foram realizadas com o objetivo de identificar possíveis variações temporais na estratificação vertical e no nível trófico. Efeitos da eutrofização nos ciclos biogeoquímicos foram verificados através de uma análise de agrupamento multidimensional (MDS) e correlações entre as variáveis relacionadas a processos físico-químicos e biológicos foram verificadas através da análise de componentes principais (PCA). Os resultados mostraram que há homogeneidade da coluna d’água em todas as regiões da laguna exceto na região central sendo observadas as maiores concentrações de nitrogênio amoniacal e as menores concentrações de oxigênio dissolvido com períodos anoxia nas águas de fundo. Foi verificada elevação do nível trófico da laguna e sua incapacidade para processar as mudanças biogeoquímicas impressas pelo avanço urbano.

ABSTRACT High levels of eutrophication in coastal lagoons due to human activity have been documented worldwide. Among the main impacts observed are anoxia, hypoxia, toxic algal blooms, fish kills, loss of biodiversity and loss of bathing. This study aimed to evaluate the evolution of the trophic state of Lagoa da Conceição, a subtropical lagoon located in an urbanized watershed on the island of Santa Catarina - Brazil. Spatio temporal patterns of stratification and eutrophication were investigated to understand the main biochemical changes over time. The water quality data were obtained from field campaigns supplemented with literature of the last 15 years. The vertical structure of the water column and the trophic state were evaluated by the stratification index and the TRIX index, respectively. Analyses of variance were performed in order to identify possible temporal variations in vertical stratification and trophic level. Eutrophication effects on biogeochemical cycles were verified through a multi-dimensional cluster analysis (MDS) and correlations between variables related to physical, chemical and biological processes were verified by principal component analysis (PCA). The results showed that the water column is homogeneous in all regions except in the central region of the lagoon, and the highest ammonia concentrations and lowest dissolved oxygen concentrations with periods of anoxia are observed in bottom waters. The study looked at the high trophic level of the lagoon and its inability to process the biogeochemical changes imposed by urban development.

RESUMO Esta pesquisa avaliou o desempenho do sistema de tratamento biológico de lixiviado de um aterro sanitário em escala real formado por duas lagoas anaeróbias (LAs) operadas em série, um sistema de lodos ativados (SLOA) e uma lagoa facultativa (LF). O objetivo do estudo foi avaliar a eficiência desse sistema biológico por meio do monitoramento de variáveis físico-químicas e ensaios de toxicidade, já que existe carência de artigos científicos para estudos em escala real e para esse tipo de configuração no tratamento de lixiviados. As coletas foram realizadas com frequência quinzenal, seguidas de análises laboratoriais para caracterização dos diferentes lixiviados coletados ao longo do tratamento. A eficiência de remoção de matéria orgânica observada foi de 80 e 60% para carbono orgânico dissolvido e demanda química de oxigênio, respectivamente. O sistema apresentou ainda eficiência de 83 e 73% para remoção de nitrogênio amoniacal e fósforo, respectivamente. Observou-se uma diminuição média de 44% de toxicidade do lixiviado tratado, que apresentou características tóxicas para o organismo teste Daphnia magna . A configuração do sistema biológico demonstrou-se vantajosa na remoção de matéria orgânica e fração nitrogenada, contudo os resultados indicam a necessidade de tratamento complementar.

ABSTRACT This study evaluated the performance of the biological treatment of leachate from a landfill full scale formed by two anaerobic lagoons operated in series an activated sludge system and a facultative pond system. The objective of the study was evaluate the efficiency proof this biological system through monitoring of physical-chemical variables and toxicity tests since there are few scientific papers considering full scale and this configuration for treatment of leachate. The sampling and laboratory analysis were performed fortnightly for characterization of different leachate along of the treatment. The removal efficiency of organic matter was 80 and 60% for dissolved organic carbon and chemical oxygen demand, respectively. The system also reached efficiencies of 83 and 73% for removal of ammoniacal nitrogen and phosphorus, respectively. It was observed an average decreasing of 44% of toxicity of the treated leachate, but it presented toxic characteristics to the organism Daphnia magna. The configuration of the biological system proved to be advantageous for the removal of organic matter, but the results indicate the need for further treatment.

Uma climatologia de frentes frias é estabelecida para o litoral do Estado de Santa Catarina, com base nos dados de reanálises do NCEP-NCAR, do período de 10 anos, de 1990 a 1999. As passagens de frentes frias foram objetivamente identificadas levando em conta o giro do vento para direção sul, persistência do vento de sul por pelo menos um dia, e uma queda de temperatura do ar simultânea ao giro do vento ou até dois dias depois. Os resultados mostram que, na média, de 3 a 4 frentes frias atingem a costa de Santa Catarina, mensalmente, com um intervalo de 8 dias. As análises da composição de dados, usando como referência os dias de passagens de frentes frias em Santa Catarina, mostram claramente um padrão climatológico de evolução com frente fria movendo-se tipicamente de sudoeste para nordeste. Em termos das médias sazonais, durante o inverno, um dia antes da passagem em Santa Catarina (dia -1), a frente fria é observada no Rio Grande do Sul, e depois de passar por Santa Catarina (dia 0), continua avançando para latitudes mais baixas, alcançando o litoral do Rio de Janeiro um dia depois (dia +1), até atingir posteriormente latitude de aproximadamente 20ºS (dia +2), já em fase de dissipação. No terceiro dia após a passagem por Santa Catarina, ela não é mais identificada. Padrão climatológico de evolução semelhante é observado no verão, embora nessa época as frentes frias tenham menor intensidade e dissipação ligeiramente mais rápida.

A climatology of cold fronts at the coast of State do Santa Catarina, Brazil, is established based on 10-year period (1990-1999) of NCEP-NCAR reanalysis data. The cold front passages were objectively identified taking into account the wind shifts to a southerly direction, as well as the persistence of southerly wind for at least one day, and a decreasing of air temperature. The results show that, on the average, 3 to 4 cold fronts reach coast of Santa Catarina, each month, with an interval of 8 days. The composite data analysis, using the date of days of cold front passages at Santa Catarina as reference, shows clearly a climatological pattern of evolution, with cold front moving typically from southwest to northeast. In terms of seasonal mean, during winter, one day before reaching coast of Santa Catarina (day -1) the cold front is observed at Rio Grande do Sul. After passing at Santa Catarina (day 0), it continues to move equatorward, reaching the coast of Rio de Janeiro one day later (day +1), until it reaches latitudes close to 20ºS (day +2), in the its stage of dissipation. In the third day, after the passage at Santa Catarina, the cold front is no more observed. Similar pattern of evolution is observed during summer, though the cold fronts are less intense and of slightly more rapid dissipation.