Tratamento de dados associados com a radiação solar fornecidos pelo Instituto Português do Mar e da Atmosfera, Madeira

Este relatório técnico tem como objetivo descrever o modo como os registos das amostras de dados, i.e., medições das grandezas meteorológicas fornecidas pelo Instituto Português do Mar e da Atmosfera (IPMA), ilha da Madeira, foram tratadas. Foram utilizados registos de oito estações meteorológicas distribuídas pela ilha. No relatório técnico estão descritos os processos de filtragem das medições de radiação solar global e radiação solar difusa, de temperatura máxima e mínima do ar, a correção da radiação solar difusa, o preenchimento de lacunas nas medições e a dimensão da amostra de dados utilizada em cada estação. Este relatório também descreve os métodos utilizados para preencher as lacunas nas séries de dados originais, bem como os métodos utilizados na construção do ano médio e do ano meteorológico típico. O ano meteorológico típico será posteriormente usado na simulação da produção de energia solar através de sistemas fotovoltaicos instalados na ilha da Madeira.

Radiação Solar: Estudo e criação de plataforma de apoio a conceção de um sensor de radiação solar

Este trabalho introduz a teoria da instrumentação virtual descrevendo os principais componentes desta. É detalhada a implementação de um instrumento virtual e uma base de dados associada que permitem obter uma estimativa de variáveis ambientais para qualquer ponto do globo e qualquer altura do ano. Este instrumento - Environment simulator – permite fornecer dados ambientais necessários a simulação da radiação solar. Para explicar a implementação da plataforma de apoio introduzem-se noções relativas à radiação solar, à relação entre o planeta Terra e o sol. É considerada a radiação solar espectral bem como os principais componentes óticos atmosféricos que com ela interagem. Apresentam-se formulações e aproximações dos coeficientes de extinção e dispersão na atmosfera que levam ao cálculo da radiação solar espectral direta, difusa e global. Por fim, validam-se os resultados através da comparação com valores registados durante a campanha de observações ALEX2014.

Avaliação da eficiência de remoção do contaminante de origem farmacêutica atenolol pela planta phragmites australis em leitos construídos de macrófitas

O atenolol é um fármaco β-bloqueador normalmente encontrado em águas residuais devido à incapacidade que os processos convencionais de tratamento destas águas têm em removê-lo. Neste trabalho foram utilizados microcosmos de leitos construídos de macrófitas de fluxo sub-superficial utilizando uma matriz de argila expandida (LECA) e plantados com Phragmites australis para avaliar a sua capacidade em remover atenolol das águas residuais. Para a detecção e quantificação do atenolol em soluções aquosas (águas e efluentes) desenvolveu-se e optimizou-se uma metodologia analítica usando separação cromatográfica por HPLC e detecção espectrofotométrica por diode array (HPLC-DAD) ou por ultravioleta visível (HPLC-UV-Vis). Desenvolveu-se também um procedimento de limpeza e concentração de amostra por extracção em fase sólida (SPE), o qual foi utilizado sempre que as concentrações do analito se encontraram abaixo dos limites de quantificação do equipamento. A utilização desta metodologia de HPLC, combinada com uma eficaz pré-concentração por SPE, resultou num método analítico com um limite de quantificação muito reduzido (9 ngmL-1) e elevada reprodutibilidade (RSD<4%). A eficiência de remoção de atenolol pelos sistemas de macrófitas estudados foi de 93% após um tempo de retenção de 4 dias. Foram testados leitos só com LECA e com LECA e plantas para remoção do atenolol. Nos leitos só com LECA, a cinética de remoção foi caracterizada por um rápido passo inicial (uma remoção de aproximadamente 75% após apenas 24 h), o qual é frequentemente atribuído à adsorção na matriz de LECA. A remoção de atenolol nos leitos de LECA continuou a aumentar de forma constante até ao final do ensaio (8 dias), sendo, contudo cerca de 5-10% mais baixo do que o valor observado nos leitos das plantas após os 4 primeiros dias. Para o tempo de retenção de 4 dias a maioria do atenolol é removido pela matriz de LECA, porém um acréscimo de cerca de 12-14% relativamente à eficiência de remoção global pode ser atribuído às plantas (Phragmites australis), o que está de acordo com trabalhos anteriormente publicados. Apesar de ser necessário realizar mais testes utilizando sistemas em larga escala, de modo a conseguir avaliar totalmente o comportamento do atenolol num sistema de leitos construídos de macrófitas, o presente estudo apresenta a possibilidade de aplicar este tipo de sistemas, relativamente baratos, no tratamento de águas residuais contaminadas com atenolol. ABSTRACT: Atenolol is a β-blocker drug commonly found in wastewaters due to the inability of the conventional wastewater treatment processes to remove it. ln this study, subsurface flow constructed wetland microscosm systems have been established with a matrix of light expanded clay aggregates (LECA) and planted with Phragmites australis in order to evaluate their ability to remove atenolol from wastewater. For the detection and quantification of atenolol in aqueous solutions (water and wastewater), an adequate analytical methodology was developed and optimized using chromatographic separation by HPLC and diode array (DAD) or UV-Vis spectrophotometric detection. A sample clean-up and preconcentration procedure by solid phase extraction (SPE) was also developed for use whenever the concentration levels of the analyte were below the instrument's limit of quantification. Combined with an efficient SPE concentration step, the use of HPLC yielded an analytical method for atenolol quantification with very low LOQ (9 ngmL-1) and high reproducibility (RSD< 4%). Overall atenolol removal efficiency of 93% was achieved after a retention time of only 4 days with the microcosm systems planted with Phragmites australis. The removal kinetics was characterized by an initial fast step (removal of about 75% after just 24h) which is mainly attributable to adsorption on the LECA matrix. Atenolol removal in LECA beds continues to increase in a steady pace up to the end of the assay (8 days) being nevertheless about 5-l 0% lower than those observed in the planted beds after the first 4 days. For the retention time of 4 days most of the atenolol is removed by the LECA matrix but an additional 12-14% to the overall removal efficiency can be attributed to the Phragmites plants, which comes in agreement with other published reports. Despite the fact that further tests using larger­ scale systems are required to fully evaluate the atenolol behavior in a constructed wetland system, this study points out to the possible application of these low-cost wastewater systems to treat atenolol contaminated wastewater.

Calibração radiométrica de instrumentação óptica espectrofotométrica

Os espectrómetros instalados a bordo de satélites e à superfície da Terra têm desempenhado um papel fundamental na compreensão da química e dinâmica da atmosfera e na monitorização da poluição ambiental. O SPATRAM (SPectrometer for Atmosferic TRAcers Measurements) é um espectrómetro ultravioleta – Visível que compreende a região espectral entre 250-950nm e se encontra instalado no Instituto de Ciências da Terra (ICT) desde Abril de 2004. Enquanto isso, em 2012, um novo modelo do instrumento SPATRAM foi desenvolvido no ICT e foi chamado SPATRAM2. O objectivo do trabalho proposto é a calibração radiométrica do espectrómetro SPATRAM2, utilizando uma lâmpada de halogéneo e uma esfera de integração. A calibração radiométrica do sistema SPATRAM2 permitirá obter a radiação solar directa, com alta resolução espectral, o que actualmente não se encontra disponível. Este tipo de medição poderá ter um papel importante na investigação e desenvolvimento na área da energia solar e aplicações; Radiometric Calibration of Spectrophotometric Optical Instrumentation Abstract: Spectrometers installed aboard satellites and located on Earth’s surface have played a fundamental role to understand atmosphere’s chemistry and dynamic and to monitor environmental pollution. The SPATRAM (SPectrometer for Atmosferic TRAcers Measurements) instrument is an ultraviolet spectrometer – visible that covers spectral region between 250-950nm and it is installed in Instituto de Ciências da Terra (Institute of Earth Sciencies), ICT, since April 2004. Meanwhile, in 2012, a new model of SPATRAM instrument was developed in ICT and was called SPATRAM2. The goal of this project is the radiometric calibration of the SPATRAM2 spectrometer using a halogen lamp and an integrating sphere. Radiometric calibration of SPATRAM2 system will provide direct solar radiation, with high spectral resolution, that is not available nowadays. This type of measurement may play an important role in solar energy’s progress and investigation.