Electrospun Polyaniline-Reduced Graphene Oxide Composite Nanofibers Based High Sensitive Ammonia Gas Sensor

Ammonia is an important gas in many power plants and industrial processes so its detection is of extreme importance in environmental monitoring and process control due to its high toxicity. Ammonia’s threshold limit is 25 ppm and the exposure time limit is 8 h, however exposure to 35 ppm is only secure for 10 min. In this work a brief introduction to ammonia aspects are presented, like its physical and chemical properties, the dangers in its manipulation, its ways of production and its sources. The application areas in which ammonia gas detection is important and needed are also referred: environmental gas analysis (e.g. intense farming), automotive-, chemical- and medical industries. In order to monitor ammonia gas in these different areas there are some requirements that must be attended. These requirements determine the choice of sensor and, therefore, several types of sensors with different characteristics were developed, like metal oxides, surface acoustic wave-, catalytic-, and optical sensors, indirect gas analyzers, and conducting polymers. All the sensors types are described, but more attention will be given to polyaniline (PANI), particularly to its characteristics, syntheses, chemical doping processes, deposition methods, transduction modes, and its adhesion to inorganic materials. Besides this, short descriptions of PANI nanostructures, the use of electrospinning in the formation of nanofibers/microfibers, and graphene and its characteristics are included. The created sensor is an instrument that tries to achieve a goal of the medical community in the control of the breath’s ammonia levels being an easy and non-invasive method for diagnostic of kidney malfunction and/or gastric ulcers. For that the device should be capable to detect different levels of ammonia gas concentrations. So, in the present work an ammonia gas sensor was developed using a conductive polymer composite which was immobilized on a carbon transducer surface. The experiments were targeted to ammonia measurements at ppb level. Ammonia gas measurements were carried out in the concentration range from 1 ppb to 500 ppb. A commercial substrate was used; screen-printed carbon electrodes. After adequate surface pre-treatment of the substrate, its electrodes were covered by a nanofibrous polymeric composite. The conducting polyaniline doped with sulfuric acid (H2SO4) was blended with reduced graphene oxide (RGO) obtained by wet chemical synthesis. This composite formed the basis for the formation of nanofibers by electrospinning. Nanofibers will increase the sensitivity of the sensing material. The electrospun PANI-RGO fibers were placed on the substrate and then dried at ambient temperature. Amperometric measurements were performed at different ammonia gas concentrations (1 to 500 ppb). The I-V characteristics were registered and some interfering gases were studied (NO2, ethanol, and acetone). The gas samples were prepared in a custom setup and were diluted with dry nitrogen gas. Electrospun nanofibers of PANI-RGO composite demonstrated an enhancement in NH3 gas detection when comparing with only electrospun PANI nanofibers. Was visible higher range of resistance at concentrations from 1 to 500 ppb. It was also observed that the sensor had stable, reproducible and recoverable properties. Moreover, it had better response and recovery times. The new sensing material of the developed sensor demonstrated to be a good candidate for ammonia gas determination.

Defining risk acceptance criteria in occupational settings: A case study in the furniture industrial sector

The use of appropriate acceptance criteria in the risk assessment process for occupational accidents is an important issue but often overlooked in the literature, particularly when new risk assessment methods are proposed and discussed. In most cases, there is no information on how or by whom they were defined, or even how companies can adapt them to their own circumstances. Bearing this in mind, this study analysed the problem of the definition of risk acceptance criteria for occupational settings, defining the quantitative acceptance criteria for the specific case study of the Portuguese furniture industrial sector. The key steps to be considered in formulating acceptance criteria were analysed in the literature review. By applying the identified steps, the acceptance criteria for the furniture industrial sector were then defined. The Cumulative Distribution Function (CDF) for the injury statistics of the industrial sector was identified as the maximum tolerable risk level. The acceptable threshold was defined by adjusting the CDF to the Occupational, Safety & Health (OSH) practitioners’ risk acceptance judgement. Adjustments of acceptance criteria to the companies’ safety cultures were exemplified by adjusting the Burr distribution parameters. An example of a risk matrix was also used to demonstrate the integration of the defined acceptance criteria into a risk metric. This work has provided substantial contributions to the issue of acceptance criteria for occupational accidents, which may be useful in overcoming the practical difficulties faced by authorities, companies and experts.

Sertraline accumulation and effects in the estuarine decapod Carcinusmaenas: Importance of the history of exposure to chemical stress

Sertraline is widely prescribed worldwide and frequently detected in aquatic systems. There is, however, a remarkable gap of information on its potential impact on estuarine and coastal invertebrates. This study investigated sertraline accumulation and effects in Carcinus maenas. Crabs from a moderately contaminated (Lima) and a low-impacted (Minho) estuary were exposed to environmental and high levels of sertraline (0.05, 5, 500 μg L−1). A battery of biomarkers related to sertraline mode of action was employed to assess neurotransmission, energy metabolism, biotransformation and oxidative stress pathways. After a seven-day exposure, sertraline accumulation in crabs’ soft tissues was found in Lima (5 μg L−1: 15.3 ng L−1 ww; 500 μg L−1: 1010 ng L−1 ww) and Minho (500 μg L−1: 605 ng L−1 ww) animals. Lima crabs were also more sensitive to sertraline than those from Minho, exhibiting decreased acetylcholinesterase activity, indicative of ventilatory and locomotory dysfunction, inhibition of anti-oxidant enzymes and increased oxidative damage at ≥0.05 μg L−1. The Integrated Biomarker Response (IBR) index indicated their low health status. In addition, Minho crabs showed non-monotonic responses of acetylcholinesterase suggestive of hormesis. The results pointed an influence of the exposure history on differential sensitivity to sertraline and the need to perform evaluations with site-specific ecological receptors to increase relevance of risk estimations when extrapolating from laboratory to field conditions.

Predictivity Strength of the Spatial Variability of Phenanthrene Sorption Across Two Sandy Loam Fields

Sorption is commonly agreed to be the major process underlying the transport and fate of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in soils. However, there is still a scarcity of studies focusing on spatial variability at the field scale in particular. In order to investigate the variation in the field of phenanthrene sorption, bulk topsoil samples were taken in a 15 × 15-m grid from the plough layer in two sandy loam fields with different texture and organic carbon (OC) contents (140 samples in total). Batch experiments were performed using the adsorption method. Values for the partition coefficient K d (L kg−1) and the organic carbon partition coefficient K OC (L kg−1) agreed with the most frequently used models for PAH partitioning, as OC revealed a higher affinity for sorption. More complex models using different OC compartments, such as non-complexed organic carbon (NCOC) and complexed organic carbon (COC) separately, performed better than single K OC models, particularly for a subset including samples with Dexter n < 10 and OC <0.04 kg kg−1. The selected threshold revealed that K OC-based models proved to be applicable for more organic fields, while two-component models proved to be more accurate for the prediction of K d and retardation factor (R) for less organic soils. Moreover, OC did not fully reflect the changes in phenanthrene retardation in the field with lower OC content (Faardrup). Bulk density and available water content influenced the phenanthrene transport mechanism phenomenon.

Exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons and assessment of potential risks in preschool children

As children represent one of the most vulnerable groups in society, more information concerning their exposure to health hazardous air pollutants in school environments is necessary. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) have been identified as priority air pollutants due to their mutagenic and carcinogenic properties that strongly affect human health. Thus, this work aims to characterize levels of 18 selected PAHs in preschool environment, and to estimate exposure and assess the respective risks for 3–5-year-old children (in comparison with adults). Gaseous PAHs (mean of 44.5 ± 12.3 ng m−3) accounted for 87 % of the total concentration (ΣPAHs) with 3–ringed compounds being the most abundant (66 % of gaseous ΣPAHs). PAHs with 5 rings were the most abundant ones in the particulate phase (PM; mean of 6.89 ± 2.85 ng m−3) being predominantly found in PM1 (78 % particulate ΣPAHs). Overall child exposures to PAHs were not significantly different between older children (4–5 years old) and younger ones (3 years old). Total carcinogenic risks due to particulate-bound PAHs indoors were higher than outdoor ones. The estimated cancer risks of both preschool children and the staff were lower than the United States Environmental Protection Agency (USEPA) threshold of 10−6 but slightly higher than WHO-based guideline.

Step based physical activity guidelines for preschool-aged children

Objective Public health organizations recommend that preschool-aged children accumulate at least 3 h of physical activity (PA) daily. Objective monitoring using pedometers offers an opportunity to measure preschooler's PA and assess compliance with this recommendation. The purpose of this study was to derive step-based recommendations consistent with the 3 h PA recommendation for preschool-aged children. Method The study sample comprised 916 preschool-aged children, aged 3 to 6 years (mean age = 5.0 ± 0.8 years). Children were recruited from kindergartens located in Portugal, between 2009 and 2013. Children wore an ActiGraph GT1M accelerometer that measured PA intensity and steps per day simultaneously over a 7-day monitoring period. Receiver operating characteristic (ROC) curve analysis was used to identify the daily step count threshold associated with meeting the daily 3 hour PA recommendation. Results A significant correlation was observed between minutes of total PA and steps per day (r = 0.76, p < 0.001). The optimal step count for ≥ 3 h of total PA was 9099 steps per day (sensitivity (90%) and specificity (66%)) with area under the ROC curve = 0.86 (95% CI: 0.84 to 0.88). Conclusion Preschool-aged children who accumulate less than 9000 steps per day may be considered Insufficiently Active.

Sistema financeiro e crescimento económico

Os resultados que a atual crise, iniciada em 2008, de cariz inicialmente financeira mas que teve, e tem, importantes repercursões na economia real a nivel mundial, tornaram protagonista a discussão sobre a possível relação entre o Sistema Financeiro e o Crescimento Económico. Os varios países afetados, em particular os países da União Europeia, têm reunido esforços para reformular as políticas económicas e financeiras como forma de recuperar as economias e evitar futuras crises. Os custos e efeitos da crise fizeram emergir vários estudos que põem em causa a correlação assumida como sempre positiva entre o desenvolvimento da vertente financeira e o crescimento da economia real que até aqui era tida como certa. O principal objetivo desta dissertação é analisar a forma como o rápido crescimento e uma sobredimensão do Setor Financeiro, motivado essencialmente pela desrugulação financeira e pelo boom financeiro registado a partir dos anos 90, podem influenciar o crescimento da economia real, fazendo emergir a tese da existência de um limiar a partir do qual o efeito das finanças no crescimento económico pode ser perverso. A literatura sobre a relação entre o Sistema Financeiro e o Crescimento Económico não é unívoca quanto ao sinal entre as duas vertentes, hevendo uma leitura recente em que a taxa de crescimento e a excessiva dimensão financeira, desviando demasiados recursos dos outros setores da economia, podem ser um entrave à sustentação do crescimento da economia real. Tentando confirmar ou infirmar a existência de um limiar de crescimento da economia real decorrente da vertente financeira (transmitido, sobretudo, pelo crédito ao setor privado e pelo emprego financeiro), foi feita uma análise econométrica, com dados em painel com base nos países da União Europeia no período de 1990 a 2010. Os resultados obtidos apontam para a confirmação da hipótese da existência de um limiar de crescimento, em particular a relação “parabólica” existente entre o Financiamento e o Crescimento. Adicionalmente, o estudo revela uma influência negativa dos gastos públicos sobre o crescimento.

Efeitos do treino dos músculos inspiratórios em remadores de competição

Introdução: A fadiga muscular compromete o funcionamento do sistema respiratório durante o exercício físico afetando os músculos respiratórios e podendo prejudicar a performance. Um programa de treino dos músculos inspiratórios (TMI) poderá trazer benefícios aos atletas, melhorando capacidades respiratórias e por consequência o seu desempenho. Objetivo: Investigar os efeitos do TMI na função pulmonar em remadores de competição e se este poderá influenciar a sua performance. Métodos: Participaram no estudo 14 atletas de remo, séniores, do sexo masculino. Foram avaliados antes e depois da aplicação do TMI, realizado durante seis semanas recorrendo a um threshold. Os atletas foram submetidos a duas séries de 30 repetições a 50% da pressão inspiratória máxima estimada (PIM). Nos dois momentos de avaliação foram registados, com recurso ao sistema BIOPAC MP36, os valores de: Capacidade Vital (CV), Volume Corrente (VC), Capacidade Pulmonar Total (CPT), Volume de Reserva Inspiratório (VRI), Volume de Reserva Expiratório (VRE), Volume Expiratório Forçado no primeiro segundo (FEV1) e Ventilação Voluntária Máxima (VVM). Resultados: Verificou-se um aumento significativo da VVM (p = 0,000), do VRI (p = 0,009) e do VC (p = 0,033) entre a primeira e segunda avaliação. Não se detetaram melhorias relevantes nos valores das capacidades e restantes volumes pulmonares que, no entanto, aumentaram ligeiramente, com a exceção do VRE, expressando a especificidade do TMI, corroborada pela melhoria nos valores do VRI. Conclusão: O TMI produz efeitos positivos na função pulmonar em remadores de competição aumentando a resistência muscular do atleta, que não entra em fadiga respiratória tão precocemente permitindo-lhe assim uma maior capacidade de resposta às exigências que o exercício requer.

Processamento e Análise de Imagens Adquiridas através de Cápsula Endoscópica para o Auxílio ao Diagnóstico Clínico

O carcinoma foi a principal causa de morte para cerca de 8,2 milhões de habitantes no ano de 2012 a nível mundial. Deste valor, estima-se que o carcinoma colo retal foi responsável por 694.000 mortes nesse mesmo ano. O tratamento eficaz deste carcinoma carece de uma deteção precoce de determinadas patologias associadas, nomeadamente, à presença de hemorragia ou pólipo na mucosa intestinal. Essa deteção precoce passa pela realização frequente de determinados exames clínicos invasivos, como a endoscopia e a colonoscopia, que poderão ser demasiado invasivos para o Homem para serem realizados regularmente. Assim surgiu a capsula endoscópica (CE) como método de diagnóstico pouco invasivo, confortável, seguro e com a funcionalidade de permitir a visualização de todo o trato gastrointestinal (TGI), uma vez que, com os métodos tradicionais de diagnóstico (endoscopia e colonoscopia) isso não acontece. Técnicas computacionais de processamento e análise de imagem automáticas, tais como filtros de suavização, remoção de ruído, deteção de contorno ou segmentação de zonas de interesse, podem ser utilizadas para facilitar a deteção destas patologias e homogeneizar a resposta entre diferentes clínicos, uma vez que, por cada exame de endoscopia por capsula são recolhidas cerca de 57 600 imagens. As imagens recolhidas a partir da CE passam por uma série de passos de processamento de imagem a m de clarificar a existência ou ausência de patologias no interior do TGI. Essa classificação pretende simplificar e auxiliar o clínico no diagnóstico precoce relativamente às patologias em causa, assim como reduzir o seu cansaço, aumentar a sua performance e aumentar a sua eficiência na análise de dados. Neste contexto e em parceria com a empresa INOVA+, esta tese está integrada no projeto PhotonicPill cofinanciado pelo QREN (Quadro de Referência Estratégico Nacional). Este projeto visa desenvolver um conjunto de módulos baseados em fotónica para incorporar numa CE, a m de possibilitar um diagnóstico mais preciso e atempado de diversas patologias, nomeadamente a presença de pólipos e hemorragias, assim como a possibilidade de terapêutica em locais do trato gastrointestinal de difícil acesso, como é o caso do intestino delgado. Um dos módulos baseados em fotónica assenta na tecnologia narrow band imaging (NBI). A contribuição desta tese no projeto prendeu-se no desenvolvimento de 3 métodos de deteção automática. O primeiro direcionado para a deteção de hemorragia, baseou-se na identificação dos valores mínimos e máximos dos canais de R,G,B para criar um valor de threshold duplo. De seguida, complementa-se o método através de operações morfológicas e operações locais. O segundo método de deteção automática é direcionado para a deteção de pólipo e baseou-se na aplicação da transformada de watershed juntamente com o cálculo de medidas associadas à forma típica de um pólipo. Por último, desenvolveu-se um método de deteção de vascularização na mucosa intestinal recorrendo essencialmente à deteção de valores máximos para cada canal do modelo RGB, definindo um valor de threshold máximo para cada um dos três canais. Uma vez testados os algoritmos e obtendo uma percentagem de especificidade e sensibilidade média superior a 70% em todos os métodos, desenvolveu-se um protótipo de uma interface gráfica para este sistema de apoio à decisão clínica que engloba os três parâmetros em análise: deteção de hemorragia, deteção de pólipo e deteção de vascularização. Esta interface fará toda a gestão do processo, ou seja, fara de forma automática a deteção e classificação das patologias a detetar, lançando uma mensagem de alerta ao clínico a informar se o paciente é ou não portador de alguma das anomalias em análise.

Navegação web anónima e segura

A Web aproximou a humanidade dos seus pares a um nível nunca antes visto. Com esta facilidade veio também o cibercrime, o terrorismo e outros fenómenos característicos de uma sociedade tecnológica, plenamente informatizada e onde as fronteiras terrestres pouco importam na limitação dos agentes ativos, nocivos ou não, deste sistema. Recentemente descobriu-se que as grandes nações “vigiam” atentamente os seus cidadãos, desrespeitando qualquer limite moral e tecnológico, podendo escutar conversas telefónicas, monitorizar o envio e receção de e-mails, monitorizar o tráfego Web do cidadão através de poderosíssimos programas de monitorização e vigilância. Noutros cantos do globo, nações em tumulto ou envoltas num manto da censura perseguem os cidadãos negando-lhes o acesso à Web. Mais mundanamente, há pessoas que coagem e invadem a privacidade de conhecidos e familiares, vasculhando todos os cantos dos seus computadores e hábitos de navegação. Neste sentido, após o estudo das tecnologias que permitem a vigilância constante dos utilizadores da Web, foram analisadas soluções que permitem conceder algum anónimato e segurança no tráfego Web. Para suportar o presente estudo, foi efetuada uma análise das plataformas que permitem uma navegação anónima e segura e um estudo das tecnologias e programas com potencial de violação de privacidade e intrusão informática usados por nações de grande notoriedade. Este trabalho teve como objetivo principal analisar as tecnologias de monitorização e de vigilância informática identificando as tecnologias disponíveis, procurando encontrar potenciais soluções no sentido de investigar a possibilidade de desenvolver e disponibilizar uma ferramenta multimédia alicerçada em Linux e em LiveDVD (Sistema Operativo Linux que corre a partir do DVD sem necessidade de instalação). Foram integrados recursos no protótipo com o intuito de proporcionar ao utilizador uma forma ágil e leiga para navegar na Web de forma segura e anónima, a partir de um sistema operativo (SO) virtualizado e previamente ajustado para o âmbito anteriormente descrito. O protótipo foi testado e avaliado por um conjunto de cidadãos no sentido de aferir o seu potencial. Termina-se o documento com as conclusões e o trabalho a desenvolver futuramente.