Abstract Microbial and enzymatic kinetics are important factors during the aerobic degradation of the organic fraction of municipal solid waste, these depend mainly on the incubation temperature and aeration rates. The objective of this research was to evaluate the process of aerobic degradation, by multiple variables and their combination to understand the interactions between aeration rates in aerobic degradation and their responses. Aeration rates were set at 0.032, 0.064, 0.125, 0.251 and 0.392 L of moist air kg-1 min-1 at 35 °C with inoculum. Microbial activity was evaluated indirectly by means of respirometry, that is, CO2 production and O2 consumption. Extracellular enzymatic activities (ie., pectinases, cellulases, xylanases and proteases) were quantified by releasing the reducing sugars. The different tests were carried out at the Metropolitan Autonomous University, Iztapalapa Unit in September 2019. Finding a strong positive relationship between xylanase and pectinase enzymatic activity and dry weight loss, along with increased cellulase and xylanase activities at higher aeration rates.

Resumen La cinética microbiana y enzimática son factores importantes durante la degradación aerobia de la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos, estas dependen principalmente de la temperatura de incubación y las tasas de aireación. El objetivo de esta investigación fue evaluar el proceso de degradación aerobia, por múltiples variables y su combinación para comprender las interacciones entre las tasas de aireación en la degradación aerobia y sus respuestas. Las tasas de aireación se fijaron en 0.032, 0.064, 0.125, 0.251 y 0.392 L de aire húmedo kg-1 min-1 a 35 °C con inóculo. La actividad microbiana se evaluó de forma indirecta por medio de la respirometria; es decir, la generación de CO2 y el consumo de O2. Las actividades enzimáticas extracelulares (es decir, pectinasas, celulasas, xilanasas y proteasas) se cuantificaron mediante la liberación de los azúcares reductores. Los diferentes ensayos se realizaron en la Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Iztapalapa en septiembre de 2019. Encontrando una fuerte relación positiva entre la actividad enzimática xilanasa y pectinasa con la pérdida de peso en seco, junto con el aumento de las actividades celulasas y xilanasas a mayores tasas de aireación.

ABSTRACT The inhibitory effect of Ni (II), Zn (II), Pb (II) and Al (III) metal ions on microorganisms present in a activated sludge using closed respirometry is shown. The degree of inhibition was determined using sludge with different ages. The ion that exerted the greatest toxicity for the rector of the 5-day sludge age was Ni (II) and for the 10-day was Zn (II). The order of the inhibitory effect for each metal concentration and age of the studied sludges varies, compared to other studies. It was demonstrated that the sludge age and concentration of the metals had a statistically significant effect on the inhibition of the biomass.

RESUMEN Se muestra el efecto inhibitorio de los iones metálicos de Ni (II), Zn (II), Pb (II) y Al (III) sobre microorganismos presentes en un lodo activado mediante la respirometría cerrada. Se determinó el grado de inhibición empleando lodos con diferentes edades. El ión que ejerció mayor toxicidad para el rector de edad del lodo 5 días fue el Ni (II) y para el de 10 días fue el Zn (II). El orden del efecto inhibitorio para cada concentración del metal y edad del lodo estudiado varía, en comparación con otros estudios, debido a la diversidad microbiológica de los lodos activados y el comportamiento de los microorganismos. Quedó demostrado que la edad del lodo y la concentración de los metales tuvieron un efecto estadísticamente significativo sobre la inhibición de la biomasa.

Resumo Fundsamento As sementes de Moringa oleifera , que são utilizadas para clarificação de água, contêm uma lectina chamada WSMoL que tem mostrado atividade antibacteriana e imunomoduladora in vitro . Devido ao seu valor nutritivo e potencial terapêutico, as folhas e as sementes dessa árvore são consumidas em algumas comunidades. Algumas lectinas de plantas não são tóxicas para mamíferos, mas tem sido relatado que outras são prejudiciais quando ingeridas ou administradas por outros meios. Objetivo Como um dos passos necessários para determinar a segurança de WSMoL, nós avaliamos os possíveis efeitos cardiotóxicos desta proteína purificada. Métodos Durante 21 dias consecutivos, a WSMoL foi administrada a camundongos por gavagem. Foram investigadas as funções eletrofisiológicas, mecânicas e metabólicas in vivo e ex vivo por meio de registros eletrocardiográficos, ressonância magnética nuclear e respirometria de alta resolução. Resultados O tratamento com WSMoL não induziu alterações nos níveis de glicose no sangue ou peso corporal em comparação com o grupo controle. Adicionalmente, as relações peso cardíaco/peso corporal e peso cardíaco/comprimento tibial estavam semelhantes em ambos os grupos. A ingestão de lectina também não modificou a tolerância à glicose ou resistência à insulina. Não foram observadas alterações nos parâmetros eletrocardiográficos ou na duração do potencial de ação cardíaco. Os corações dos camundongos dos grupos controle e WSMoL mostraram função ventricular esquerda preservada. Além disso, a WSMoL não induziu alterações na função mitocondrial (em todos os casos, p > 0,05). Conclusões A administração de WSMoL demonstrou ter um perfil de segurança cardíaca. Estes resultados contribuem à avaliação de segurança do uso de sementes de M. oleifera para tratar água, visto que essa lectina está presente na preparação empregada por algumas populações com esse fim. (Arq Bras Cardiol. 2020; [online].ahead print, PP.0-0)

Abstract Background Moringa oleifera seeds, which are used for water clarification, contain a lectin named WSMoL which has shown in vitro antibacterial and immunomodulatory activity. Due to their nutritional value and therapeutic potential, the leaves and seeds of this tree are eaten in some communities. Some plant lectins are non-toxic to mammals, but others have been reported to be harmful when ingested or administered by other means. Objective As one of the steps needed to define the safety of WSMoL, we evaluated possible cardiotoxic effects of this purified protein. Methods: WSMoL was administered for 21 consecutive days to mice by gavage. Electrophysiological, mechanical, and metabolic cardiac functions were investigated by in vivo and ex vivo electrocardiographic recordings, nuclear magnetic resonance, and high-resolution respirometry. Results The treatment with WSMoL did not induce changes in blood glucose levels or body weight in comparison with control group. Moreover, the heart weight/body weight and heart weight/tibia length ratios were similar in both groups. Lectin ingestion also did not modify glucose tolerance or insulin resistance. No alterations were observed in electrocardiographic parameters or cardiac action potential duration. The heart of mice from the control and WSMoL groups showed preserved left ventricular function. Furthermore, WSMoL did not induce changes in mitochondrial function (in all cases, p > 0.05). Conclusions The administration of WSMoL demonstrated a cardiac safety profile. These results contribute to the safety evaluation of using M. oleifera seeds to treat water, since this lectin is present in the preparation employed by some populations to this end. (Arq Bras Cardiol. 2020; [online].ahead print, PP.0-0)

RESUMO Este trabalho teve como objetivo a determinação dos parâmetros cinéticos que descrevem o crescimento das bactérias heterotróficas e autotróficas nitrificantes em três sistemas de lodos ativados com aeração prolongada, operados com baixa aeração, a fim de se obter a remoção de nitrogênio de esgoto sanitário pelo processo de nitrificação e desnitrificação simultâneas (NDS). Em relação às remoções de matéria orgânica e nitrogênio, aplicando-se idade do lodo na faixa de 12 a 20 dias e concentrações de oxigênio dissolvido (OD) nos reatores em torno de 0,5 mg O2.L-1, foi possível obter eficiências superiores a 90% e um esgoto tratado com concentrações de nitrato inferiores a 7,0 mg N.L-1. Os experimentos realizados comprovam que, nas condições operacionais adotadas durante os testes respirométricos, as bactérias heterotróficas e autotróficas presentes nos lodos ativados estavam ativos e, ainda que baixa, a concentração de OD não foi limitante para o desenvolvimento da cinética dos processos envolvidos na remoção de materiais orgânico e nitrogenado.

ABSTRACT The objective of this work was to determine the kinetic parameters that describe the growth of heterotrophic and autotrophic nitrifying bacteria in three systems of activated sludge with prolonged aeration, operated with low aeration, with the objective of obtaining nitrogen removal of sanitary sewage by simultaneous nitrification and denitrification (SND). In relation to the removal of organic matter and nitrogen, by using sludge ages ranging from 12 to 20 days and OD concentrations in the reactors around 0.5 mgO2.L-1, it was possible to obtain efficiencies higher than 90% and a sewer treated with nitrate concentrations below 7.0 mgN.L-1. The experiments carried out prove that, under the operating conditions adopted during the respirometric tests, heterotrophic and autotrophic bacteria present in activated sludge were active and, although the low concentration of OD was not limiting for the development of the kinetics of the processes involved in the removal of organic and nitrogenous material.

RESUMO: O cloreto de potássio (KCl) é a fonte de potássio mais utilizada mundialmente e, devido ao uso contínuo desse fertilizante, pode ocorrer acúmulo de sais no solo e nas plantas. O excesso de íons desencadeia uma série de distúrbios fisiológicos, tornando-se um potencial biocida no solo. Objetivou-se avaliar o efeito da aplicação de doses de KCl e de resíduos culturais da bananeira no teor de cloreto do solo, na atividade microbiana e na amonificação. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado com quatro repetições. Os tratamentos foram arranjados em um fatorial 2 x 4: 2 doses de resíduo vegetal (200 e 400 mg dm-3) x 4 doses de KCl (0, 167, 334 e 668 mg dm-3), além de um controle (sem aplicação de KCl e resíduo). Foram quantificados o CO2, o teor de amônio (N-NH4 +) e de cloreto (Cl-) do solo e as taxas de mineralização/imobilização, aos 4, 45 e 130 dias após a incubação (dai). O aumento da dose de KCl reduziu a atividade microbiana, aos 4 dai, independentemente da dose de resíduo adicionada. A atividade microbiana diminuiu, aos 130 dai: em todos os tratamentos, quando comparados ao período inicial. O acréscimo das quantidades de resíduos culturais da bananeira aumentou o teor de Cl- do solo e promoveu a imobilização do N-NH4 +. Conclui-se que doses de KCl maiores que 400 mg dm-3, associadas a presença desse resíduo, reduzem a atividade microbiana e a mineralização do N do solo.

ABSTRACT: Potassium chloride is the most widely used potassium source worldwide, and due to its continuous use, the accumulation of its salts in the soil and in plants is becoming more common. Excess available ions can cause a series of physiological disturbances in organisms and can become a biocide in the soil. The objective of this study was to evaluate the effects of the application of KCl and banana crop residues on soil chloride content, microbial activity, and soil ammonification. The experiment utilized a completely randomized 2 × 4 factorial design with four replicates. Treatments were as follows: two doses of vegetal residue (200 and 400 mg dm-3) × four doses of KCl (0, 167, 334, and 668 mg dm-3 of KCl) and a control (untreated soil). The CO2 emission, ammonium (N-NH4 +) and soil chloride (Cl-) content, and mineralization/immobilization rates of the soils in each treatment were measured 4, 45, and 130 days after incubation (dai). Higher KCl dosages reduced soil microbial activity at 4 dai, regardless of the residue dosage. Microbial activity was reduced at 130 dai in all treatments when compared to the initial period. Higher dosages of banana crop residues increased the Cl- content of the soil and promoted the immobilization of N-NH4 +. We concluded that dosages of KCl (above 400 mg dm-3), when applied to soils that already contain crop residues, reduce microbial activity and mineralization of N in the soil.

RESUMO Atividade rizosférica de espécies fitorremediadoras em solo contaminado com picloram Algumas espécies de planta têm a capacidade de estimular a atividade da microbiota na rizosfera e, com isso, aumentar a degradação de herbicida no solo. Objetivou-se avaliar a atividade microbiana de solos contaminados com picloram e pré-cultivados com espécies fitorremediadoras. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, com três repetições. Os tratamentos foram organizados em esquema fatorial 5 x 2, sendo o primeiro fator constituído por tipos de cultivo (solo sem cultivo autoclavado e não autoclavado e solo da rizosfera de Urochloa brizantha, Panicum maximum e Zea mays) e o segundo consistindo da ausência ou presença (240 g ha-1) de picloram. Estimaram-se o C-CO2 evoluído, o carbono da biomassa microbiana e o quociente metabólico. O herbicida alterou o C-CO2 evoluído, mas não alterou o carbono da biomassa microbiana e o quociente metabólico nos solos rizosféricos das espécies. O cultivo de Zea mays aumentou a atividade da rizosfera. As três espécies de planta afetam a atividade microbiana do solo, no entanto, o cultivo de Panicum maximum e Urochloa brizantha causam menor perturbação na população microbiana, em comparação a Zea mays. A aplicação de picloran não afeta a qualidade biológica dos solos estudados.

ABSTRACT Some plant species have the ability to stimulate the microbiota activity in the rhizosphere and thereby increase the herbicide degradation in the soil. This study aimed at evaluating the microbial activity of soils contaminated with picloram and pre-cultivated with phytoremediation species. The experimental design was completely randomized, with three replicates. The treatments were organized in a 5 x 2 factorial scheme, with the first factor being the types of cultivation (autoclaved and non-autoclaved soil without cultivation and soil from the rhizosphere of Urochloa brizantha, Panicum maximum and Zea mays) and the second factor referring to the absence or presence (240 g ha-1) of picloram. The evolved C-CO2, microbial biomass carbon and metabolic quotient were estimated. The herbicide altered the evolved C-CO2, however, it did not affect the microbial biomass carbon and the metabolic quotient in the rhizospheric soils of the species. The cultivation of Zea mays increased the rhizosphere activity. The three plant species affect the soil microbial activity, however, the cultivation of Panicum maximum and Urochloa brizantha cause a lower disturbance on the microbial population, if compared to Zea mays. The picloran application does not affect the biological quality of the soils studied.

Resumen: Los contaminantes pseudo-persistentes presentes en aguas residuales, como los compuestos farmacéuticos, generan la necesidad de estudiar diferentes métodos que sean capaces de degradar dichos contaminantes para reducir su concentración en las fuentes hídricas y en las plantas de tratamiento, ya que podrían producir algunos inconvenientes en las mismas. En este estudio, se lleva a cabo el análisis de la degradación biológica de un antiinflamatorio no-esteroideo, diclofenaco, utilizando técnicas respirométricas. Se realizaron diferentes ensayos en modo batch utilizando un respirómetro tipo LFS (liquid-flowstatic), con lodos activados provenientes de una planta local de tratamiento de aguas residuales, para determinar la biodegradación aerobia del diclofenaco. La concentración inicial de diclofenaco estuvo en el rango de 5-100 mg/L. La degradación fue analizada mediante ensayos de DQO y medidas de OD. El perfil de consumo de OD fue obtenido para todas las muestras. Se obtuvieron remociones cercanas al 50% después de 285 min de reacción. Sin embargo, la degradación biológica aumentó hasta cerca del 80% de remoción del contaminante cuando el tiempo de reacción fue incrementado a 24hs. Con los resultados obtenidos se pudo establecer que los lodos activados utilizados son capaces de consumir este tipo de contaminante, sin embargo el tiempo de reacción es elevado y, en la mayoría de los casos, superior al requerido en las plantas de tratamiento.

Abstract: Pseudo-persistent contaminants in wastewater, as pharmaceutical compounds, create a need to study different methods capable to degrade these contaminants in order to reduce its concentration in water sources and treatment plants, since they could generate some problems therein. The biological treatment is often the main treatment in these WWTP. In this study, the analysis of the biological degradation of a non-steroidal anti-inflammatory, as diclofenac, was carried out using respirometric techniques.Different batch experiments were carried out in a respirometer LFS (liquid-flowstatic) type, with activated sludge from a local WWTP to determine the aerobic biodegradation of diclofenac. The initial concentration of diclofenac was in the range 5-100 mg/L. The degradation was analyzed by COD and OD measurements. The profile of OD consumption was obtained for all samples. Removals of 50% were obtained after 285 min of reaction. However, the aerobic degradation increased until 80% of pollutant removal after 24 hours of analysis. It was observed that the activated sludge was able to consume the pollutant, however the reaction times were very long considering the requirements of the WWTP.

Resumo: Os contaminantes pseudo-persistentes, como os compostos farmacêuticos, presentes nas aguas residuais geram a necessidade de estudar diferentes métodos que sejam capazes de degradar tais contaminantes para reduzir sua concentração nas fontes hídricas e nas plataformas de tratamento, já que poderiam produzir alguns inconvenientes para elas. Neste estudo, se realiza a análise da degradação biológica de um anti-inflamatório não-esteroide, diclofenaco, utilizando técnicas respirométricas. Foram realizados diferentes ensaios em modo batch utilizando um respirómetro tipo LFS (liquid-flowstatic), com lodos ativados procedentes de uma plataforma local de tratamento de águas residuais, para determinar a biodegradação aeróbia do diclofenaco. A concentração inicial de diclofenaco esteve na faixa de 5-100 mg/L. A degradação foi analisada através de ensaios de DQO e medidas de OD. O perfil de consumo de OD foi obtido para todas as amostras. Se obtiveram remoções aproximadas a 50% depois de 285 min de reação. Entretanto, a degradação biológica aumentou até aproximadamente 80% de remoção do contaminante quando o tempo de reação foi incrementado a 24hs. Com os resultados obtidos foi estabelecido que os lodos ativados utilizados são capazes de consumir este tipo de contaminante, entretanto o tempo de reação é elevado e, na maioria dos casos, superior ao requerido nas plataformas de tratamento.

RESUMO Este trabalho teve como objetivo avaliar quantitativamente a influência da concentração de lodo sobre os fatores que afetam a capacidade de aeração em sistemas de lodo ativado. A investigação experimental foi desenvolvida aplicando a técnica da respirometria, que possibilitou a determinação da taxa de consumo de oxigênio e das variáveis que afetam a transferência de oxigênio. Os resultados experimentais indicam que a concentração de lodo afeta de maneira significativa a capacidade de aeração em sistemas de lodo ativado e, consequentemente, aumenta consideravelmente o consumo de energia. A viabilidade econômica de sistemas que permitem aumento da concentração de lodo, como reatores biológicos com membranas e reatores biológicos com leito móvel, é questionável quando se comparam os custos de implementação com os benefícios resultantes.

ABSTRACT The objective of this research was to evaluate quantitatively the influence of sludge concentration on the factors affecting the aeration capacity in activated sludge systems. The experimental investigation involved the application of respirometry, by which the oxygen consumption rate was determined and allowed evaluation of the effect of concentration on the variables that affect oxygen transfer. The experimental results indicated that the sludge concentration has a strong effect on aeration capacity and consequently on the energy consumption. The economic feasibility of systems that allow operation at high concentration, like membrane bioreactor and moving bed biofilm reactor, is questionable when the costs of implementation are compared to the resulting benefits.

RESUMO Objetivou-se com este trabalho investigar as alterações ocorridas na deposição, acumulação e taxas de decomposição da serapilheira, além da respirometria do solo em floresta tropical seca decorrente do uso e cobertura do solo. O estudo foi conduzido em duas microbacias hidrográficas adjacentes no município de Iguatu, Ceará, Brasil. Uma das microbacias encontrava-se com a vegetação conservada há 35 anos (RC35) enquanto a segunda foi submetida ao raleamento da vegetação por 5 anos (TC5). Dentre as variáveis analisadas as principais foram: frações de serapilheira depositada em coletores e acumulada no solo; constante de decomposição e respirometria do solo. Os dados foram submetidos à análise estatística e confrontados pelo Teste t (pd”0,05). A deposição total de serapilheira nos coletores durante os 12 meses monitorados (abril/ 2013 a março/2014) foi da ordem de 1.300 kg ha-1 ano-1 paraTC5, diferindo estatisticamente (pd”0,05) da RC35 (4.019 kg ha-1 ano-1). A serapilheira acumulada no solo para os dois usos não apresentaram diferença entre si (p>0,05). A manutenção da conservação de serapilheira no solo da TC5 está associada aos maiores aportes de fitomassa lenhosa lignificada proveniente do raleamento, e consequentemente das menores taxas de decomposição e emissão de CO2.

ABSTRACT The aim of this study was to investigate changes that occurred due to land use and ground cover in the deposition, accumulation and rates of litter decomposition, as well as of soil respirometry, in a dry tropical forest. The study was carried out in two adjacent watersheds in the town of Iguatu, in the State of Ceará, Brazil. One of the watersheds had been under preserved vegetation for 35 years (RC35), while the other had been subjected to thinning for 5 years (TC5). The main variables among those being analysed were the litter fractions deposited in collectors and accumulated on the ground, the decomposition constant, and soil respirometry. The data were submitted to statistical analysis and compared by t-test (pd”0.05). The total litter deposited in the collectors during the 12 months of monitoring (April 2013 to March 2014) was around 1,300 kg ha-1 yr-1 for TC5, differing statistically (pd”0.05) from RC35 (4,019 kg ha-1 yr-1). There was no difference in the litter accumulated on the ground for type of land use (p>0.05). The conservation of litter on the ground in TC5 is associated with larger inputs of woody, lignified biomass from the thinning, and the consequent lower rates of decomposition and CO2 emission.

RESUMO No Cerrado brasileiro têm-se observado um aumento na adoção de sistemas integrados de cultivo, como a integração lavoura-pecuária (ILP), aliada ao sistema de plantio direto (SPD), os quais vêm exercendo considerável influência nos atributos do solo. O objetivo deste estudo foi avaliar a influência do sistema de integração lavoura-pecuária (ILP) sob alguns atributos químicos, físicos e microbiológicos do solo sob Cerrado, Montividiu, Goiás. Foram avaliados a fertilidade do solo, fósforo remanescente (Prem), carbono orgânico total (COT), nitrogênio total (Nt), estabilidade de agregados (diâmetro médio geométrico - DMG), respiração microbiana (C-CO2) e a proteína do solo relacionada à glomalina - facilmente extraível (PSRG-FE). Coletaram-se amostras de solo nas profundidades de 0-5 e 5-10 cm, em três áreas: ILP (13 anos de rotação anual com Urochloa ruziziensis); pastagem de U. decumbens (15 anos de implantação); e Cerrado nativo. A área de ILP apresentou maiores valores de pH, Mg, P disponível (0-10 cm) e Prem (5-10 cm) que as demais áreas, e valores similares de COT, Nt, PSRG-FE (0-10 cm) e estabilidade de agregados (5-10 cm) à área de pastagem. A ILP não alterou as emissões de C-CO2 em relação ao Cerrado, mas reduziu essas taxas em relação à pastagem. O Pava e Prem foram indicadores sensíveis para evidenciar diferenças entre os sistemas de ILP e pastagem, com níveis mais elevados no ILP. Enquanto os indicadores COT e NT não mostraram diferenças entre estes dois sistemas. O DMG indicou maior agregação na pastagem (0-5 cm) em comparação com a ILP, enquanto a PSRG-FE não mostrou diferenças entre essas áreas. A emissão de C-CO2 indicou estabilidade nas taxas de respirometria no ILP e no Cerrado.

ABSTRACT A significant increase in the use of integrated farming systems have been observed in the Brazilian Cerrado, such as crop-livestock integration (CLI), which combined with the no-tillage system (NTS) have shown significant influence on soil properties. Therefore, the objective of this work was to evaluate the influence of a CLI system on the chemical, physical and microbiological soil characteristics, in an area in the Cerrado biome, Montividiu, State of Goias, Brazil. The soil fertility, remaining phosphorus (Prem), total organic carbon (TOC), total nitrogen (Nt), aggregate stability (geometric mean diameter - GMD), microbial respiration (C-CO2) and easily-extractable glomalin-related soil protein (EE-GRSP) were evaluated. Soil samples were collected at depth of 0-5 and 5-10 cm in three areas with: CLI (13 years of annual rotation with Urochloa ruziziensis); Urochloa decumbens pasture (15 years of implementation); and native Cerrado vegetation. The CLI area had higher pH, Mg, P available (0-10 cm) and Prem (5-10 cm) values compared to the other areas, and equal values of TOC, Nt, EE-GRSP (0-10 cm) and aggregate stability (5-10 cm) compared to the pasture area. The CLI had no differences in C-CO2 emissions compared to the Cerrado, but had lower rates compared to the pasture. The P available and Prem were sensitive indicators to show the differences between the CLI and pasture systems, with higher contents in the CLI area. The TOC and Nt indicators had no differences between these two systems. The GMD results indicated a better aggregation in the pasture (0-5 cm) compared to the CLI area, while the EE-GRSP were similar in these areas. The total values of C-CO2 emission from the soil aggregates showed the stability of respirometry rates in the CLI and Cerrado areas.

RESUMO O uso agrícola de lodo de esgoto e derivados no Estado de São Paulo é regulamentado por norma federal e por norma paulista, que recomendam que esses materiais quando incorporados a solos agrícolas devem apresentar no mínimo 30 % de degradação do carbono total. Para observar as frações de degradação de um lodo de esgoto e de um composto, produzido a partir do mesmo lodo juntamente com poda de árvore urbana triturada, realizaram-se dois ensaios de biodegradação de C. As doses dos resíduos foram adicionadas em frascos contendo 500 g de solo coletado na profundidade de 0,00-0,20 m de um Nitossolo Háplico Álico textura argilosa. No ensaio I, as doses de lodo (L) e composto (C) utilizadas consideraram percentuais da necessidade em N para a cultura da cana-de-açúcar, e expressas em Mg ha-1 de resíduo (base úmida): L1 21,2 (100 %); L2 42,4 (200 %); C1 69,4 (50 %); C2 138,9 (100 %); e C3 277,8 (200 %). O ensaio II foi realizado apenas com o lodo de esgoto, utilizando-se doses 5, 10, 15 e 20 vezes maiores que aquelas recomendadas no ensaio I: L3 120; L4 240; L5 360; e L6 480, simulando sucessivas aplicações do resíduo no solo. O C-CO2liberado foi quantificado por meio da medida de condutividade elétrica. O lodo de esgoto no ensaio I apresentou menores frações de degradação quando comparado ao composto orgânico, mas a taxa de decomposição do composto foi menor, provavelmente pela presença de substâncias recalcitrantes resultantes do processo de humificação. A fração de degradação dos resíduos no solo atingiu valor próximo a 30 % apenas para a dose de lodo de esgoto 20 vezes superior à dose exigida pela cultura, e assim não poderiam ser utilizados em solos agrícolas argilosos. Observou-se a necessidade de revisão desse valor adotado pela legislação paulista de uso de resíduos orgânicos em solos.

ABSTRACT The agricultural use of sewage sludge and derivatives is to be carried out according to requirements established by Brazilian federal legislation and by legislation of the State of São Paulo, which requires that these organic materials must have at least 30 % of the total organic carbon degraded when incorporated in agricultural soils. To observe the degradation rates of sewage sludge and of organic compost produced from the same sewage sludge mixed with ground material from tree pruning, we performed two respirometry tests according to the modified method of Cetesb (1999). The waste materials were added to bottles containing 500 g of soil collected from the 0.00-0.20 m layer of a Nitossolo Háplico Álico (Hapludox) soil. In Test I, for sewage sludge (L) and sewage sludge compost (C), application rates were calculated to provide percentages of N requirements for one sugarcane cycle, in Mg ha-1(wet basis) of waste: L1 21.2 (100 %); L2 42.4 (200 %); C1 69.4 (50 %); C2 138.9 (100 %); and C3 277.8 (200 %). Test II was conducted only with sewage sludge, at the rates of 5, 10, 15, and 20 times higher than those recommended in Test I: L3 120; L4 240; L5 360; and L6 480. The CO2-C released was quantified by measuring electrical conductivity. In Test I, the treatments with sewage sludge had lower degradation rates than treatments with sewage sludge compost, probably due to the presence of recalcitrant substances formed during the humification phase of the composting process. The 30 % degradation rate was attained only by the application rate that was 20 times higher than the rate recommended for a cycle of sugarcane, and thus these waste products could not be used in clayey agricultural soils. Therefore, it is necessary to review the values established by legislation in the State of São Paulo.

A nitrificação biológica em meio salino foi investigada em sistema contínuo, a partir de um efluente sintético contendo 152,44 mg L-1 de nitrogênio amoniacal total. Os testes com adição de concentrações crescentes de sal (100, 250, 500, 1.000, 2.000, 4.000, 8.000, 10.000 e 15.000 mg Cl- L-1) foram realizados em um biorreator em escala de laboratório de 5,7 L. Neste estudo, o objetivo foi avaliar a resposta da técnica de respirometria na identificação da toxicidade da biomassa nitrificante em diferentes concentrações salinas. Durante o período experimental, o biorreator operou com o tempo de retenção hidráulica de 48h e valores de OD, pH e temperatura foram mantidos em 4,0-5,0 mg L-1, 7,5 e 25°-30°C, respectivamente. Os ensaios de respirometria foram realizados em triplicata, com a utilização da sonda de oxigênio dissolvido. Os resultados da respirometria constataram que ambas as taxas de consumo de oxigênio (OUR) e de consumo especifico de oxigênio (SOUR) aumentaram até a concentração de 1.000 mg Cl- L-1, quando o máximo de eficiência de nitrificação de 65,18% foi obtida com aproximadamente 90 dias de operação do sistema. No entanto, o aumento gradual a partir de 2.000 mg Cl- L-1, resultou na queda dos valores de consumo de oxigênio, ocorrendo consequentemente a redução da atividade metabólica da biomassa, verificada com a redução dos valores de eficiência de nitrificação. Estes resultados evidenciam que a técnica de respirometria apresentou-se como uma ferramenta eficaz e segura para avaliação da toxicidade da biomassa do lodo ativado, sendo capaz de detectar a queda da atividade celular na presença de inibidores, como elevadas concentrações de salinidade.

Biological nitrification in a saline medium was investigated in a continuous system of a synthetic effluent containing 152.44 mg L-1 of total ammonia nitrogen. Tests were performed with the addition of increasing concentrations of salt (100, 250, 500, 1,000, 2,000, 4,000, 8,000, 10,000 and 15,000 mg Cl- L-1) in a 5.7 L laboratory bioreactor. The objective of the study was to evaluate respirometry technique responses in order to identify toxicity in nitrifying biomass with varying salt concentrations. During the experiment, the bioreactor was operated with a hydraulic retention time of 48 h, and DO, pH and temperature maintained at 4.0-5.0 mg L-1, 7.5 and 25°-30°C, respectively. The respirometric assays were performed in triplicate, using a dissolved oxygen probe. The results of respirometry found that both oxygen uptake rates (OUR) and specific oxygen consumption (SOUR) increased up to a concentration of 1,000 mg Cl- L-1, when the nitrification efficiency maximum of 65.18% was obtained after approximately 90 days of system operation. However, a gradual increase to 2,000 mg Cl- L-1 resulted in a decrease in oxygen consumption values, reducing the metabolic activity of the biomass, as verified by a reduction in nitrification efficiency values. The results show that the respirometry technique is an effective and reliable tool for assessing the toxicity of activated sludge, and that it is able to detect a decrease in cellular activity in the presence of inhibitors, such as high concentrations of salinity.

A degradação acelerada consiste na rápida dissipação de um herbicida, sendo decorrente da adaptação da população microbiana do solo ao composto, o qual pode ser utilizado como fonte de carbono, energia e/ou nutrientes. Diversos herbicidas têm sua degradação estimulada quando aplicados em áreas com histórico de aplicação de produtos idênticos e/ou semelhantes. O objetivo deste trabalho foi verificar a degradação de imidazolinonas em solos com e sem histórico de aplicação das misturas formuladas imazethapyr + imazapic e imazapyr + imazapic. Para isso, foi realizado um experimento em laboratório, onde se avaliou a taxa de evolução de CO2 de solos com os diferentes históricos de aplicação de imidazolinonas, incubados com imazethapyr, imazapyr, imazapic, imazamethabenz e imazamox, mais uma testemunha. Foi utilizada a Técnica da Respirometria para a determinação do CO2 liberado do solo. Os resultados mostram que a aplicação prévia de imidazolinonas não estimula a degradação microbiana de herbicidas do mesmo grupo químico.

Accelerated herbicide degradation consists in its faster degradation in areas where it has been previously applied, due to the adaptation of microbial population to that particular compound. Accelerated degradation can reduce herbicide persistence and reduce its efficacy in soil. The objective of this study was to investigate if imidazolinone herbicides have enhanced microbial degradation in rice paddy soils. A laboratory experiment was conducted, evaluating the CO2 evolution rate from soils with and without history of herbicide application (imazapyr + imazapic and imazethapyr + imazapic), incubated with imidazolinone herbicides: imazethapyr, imazapyr, imazapic, imazamethabenz, imazamox and an untreated check. The amount of CO2 released from the soil was measured. As a result, the prior application of imidazolinones does not stimulate microbial degradation of herbicides from the same chemical group.

A partição de energia e a produção de metano por ovinos alimentados com silagens de três híbridos de sorgo comerciais (BRS 610, BR 700 e BRS 655), colhidos em três estádios de maturação (leitoso, pastoso e farináceo), foram avaliadas em câmaras respirométricas de circuito aberto. Utilizou-se delineamento inteiramente ao acaso, em arranjo fatorial 3 x 3 (híbridos x estádios de maturação), e as médias foram comparadas pelo teste Student-Newman-Keuls (SNK) (P<0,05). Os consumos de matéria seca, de matéria seca digestível, de energia bruta, de energia digestível e de energia metabolizável não foram afetados pelo estádio de maturação, mas foram influenciados pelo híbrido de sorgo. O consumo de energia líquida foi influenciado pela maturidade e pelo híbrido. As perdas de energia nas fezes representaram a principal fonte de perda energética como porcentagem do consumo de energia bruta (48% a 52%), seguida pelo incremento calórico (10% a 19%), pela emissão de metano (4% a 6%) e pela urina (1 a 2%). Não houve diferenças (P>0,10) entre os tratamentos para a digestibilidade aparente da energia bruta e para a metabolizabilidade (qm). Foi observada interação (P<0,05) entre híbrido de sorgo e estádio de maturação para eficiência de uso da energia metabolizável para mantença (Km), que variou entre 0,53 e 0,78. Não ocorreram diferenças (P>0,10) entre tratamentos na produção diária de metano. A emissão de metano em gramas por kg de matéria seca digestível e por kg de fibra em detergente neutro digestível foi inferior no estádio pastoso comparado ao estádio farináceo.

Energy partitioning and methane production by sheep fed silages of three commercially available sorghum hybrids (BRS 610, BR 700 and BRS 655) harvested at three maturation stages (milk, soft dough and floury) were evaluated in open circuit respiration chambers. A complete randomized design was used in a 3 × 3 (hybrids × maturity stages) factorial arrangement, and the means were compared by the Student-Newman-Keuls (SNK) test (P<0.05). The intake of dry matter, digestible dry matter, gross energy, digestible energy and metabolizable energy were not affected by maturation stage, but were influenced by hybrid. The net energy intake was influenced by maturity and sorghum genetics. The fecal output represented the main source of energy loss, as percentage of gross energy intake (48% to 52%), followed by heat increment (10% to 19%), methane emissions (4% to 6%) and urine (1% to 2%). There were no differences (P>0.10) among the treatments for the apparent digestibility of gross energy and metabolizability (qm). An interaction (P<0.05) between sorghum hybrid and maturation stages was observed for the efficiency of metabolizable energy utilization for maintenance (km), which ranged between 0.53 and 0.78. No differences (P>0.10) among treatments occurred in the daily methane production. There is substantial genetic diversity within sorghum species, determining different nutritional values. Sorghum genetics and maturity at harvest should not be an opportunity to reduce the contribution of agriculture to methane emissions.

Nesta pesquisa investigou-se a influência de diferentes substratos na determinação da taxa específica de consumo de oxigênio de biomassa com cultura mista heterotrófica e autotrófica nitrificante, visando à caracterização do substrato mais adequado no desenvolvimento de ensaios respirométricos aeróbios. Foram utilizadas diferentes biomassas derivadas de quatro variantes de sistemas de lodo ativado. Os grupos heterotróficos e autotróficos nitrificantes foram avaliados em relação à sua velocidade de consumo dos substratos testados, sendo utilizada a técnica da respirometria aeróbia aberta semi-contínua de distintos pulsos, descrita em Van Haandel e Catunda (1982). Um respirometro automático acoplado a um computador foi utilizado em todos os testes respirométricos. Para identificar a taxa de consumo dos organismos heterotróficos, os substratos de fonte de carbono selecionados foram acetato de sódio (C2H3NaO2), acetato de etila (C4H8O2), etanol (C2H6O), glicose (C6H12O6) e fenol (C6H6O). Para o grupo autotrófico nitrificante foram utilizados bicarbonato de amônio (NH4HCO3), cloreto de amônio (NH4Cl) e nitrito de sódio (NaNO2). Os resultados referentes ao grupo heterotrófico indicaram significativa diferença da taxa metabólica desses organismos na utilização dos substratos avaliados, exercendo maiores taxas de consumo de oxigênio para o acetato de sódio, enquanto para o grupo nitrificante o bicarbonato de amônio mostrou-se mais adequado. Comparando todos os sistemas estudados, observa-se a mesma tendência de maior biodegradabilidade ou afinidade aos substratos acetato de sódio e bicarbonato de amônio.

The influence of different substrates on the oxygen uptake rate (OUR) of sludge composed of heterotrophic and autotrophic bacteria was determined, in order to characterize the most suitable substrate for aerobic respirometric tests was the object of this research. Four different sludges were used, generated in variants of activated sludge systems. The OUR of the heterotrophic and autotrophic (nitrifying) bacteria was determined after additions of the different tested substrates by the technique of open semi-continuous aerobic respirometry, described in Van Haandel and Catunda (1982). An automated respirometer coupled to a computer was used in all respirometric tests. The OUR of the heterotrophic organisms, substrates was determined after adding separately sodium acetate (C2H3NaO2), ethyl acetate (C4H8O2), ethanol (C2H6O), glucose (C6H12O6) and phenol (C6H6O). For the autotrophic nitrifying group ammonium bicarbonate (NH4HCO3), ammonium chloride (NH4Cl) and sodium nitrite (NaNO2) were used as substrates. The results of the tests with the heterotrophic group of bacteria showed that significant differences in the OUR and hence in the metabolic rate by these organisms when the selected substrates were used, with sodium acetate exerting the highest OUR. For the group of nitrifying bacteria ammonium bicarbonate was the most appropriate substrate. The tendency of highest biodegradability and substrate affinity for sodium acetate and ammonium bicarbonate was observed for all four sludges from the different systems that were used in the investigation.