Avaliação temporal da poluição por antiincrustantes organoestânicos no litoral do Estado do Rio de Janeiro: antes e após o banimento nacional e internacional

Tintas antifoulings são utilizadas para evitar a incrustação de organismos em estruturas submersas, especialmente casco de embarcações. Os compostos organoestânicos (OTs), utilizados nessas tintas, entre eles o tributilestanho, são desreguladores endócrinos e causaram diversos danos aos ecossistemas marinhos. No caso dos moluscos gastrópodes, esse tipo de poluição faz com que as fêmeas adquiram características masculinas, como vaso deferente e pênis, fenômeno esse conhecido como imposex. A Organização Marítima Internacional (IMO) estabeleceu o banimento de tintas à base de COEs nas embarcações, em 2008. No Brasil, a NORMAM 23, proibiu o uso em 2007, contudo a Marinha já havia suspendido seu uso desde 2003. Entretanto, efeitos deletérios destes compostos ainda são detectados em vários países, inclusive ao longo do litoral brasileiro. Esse trabalho teve como objetivo principal fazer uma avaliação temporal (1997-2012) da poluição por organestânicos na costa do Estado do Rio de Janeiro utilizando como bioindicador a espécie Stramonita haemastoma. A área de estudo abrangeu cinco regiões: Paraty, Ilha Grande, Baia de Ilha Grande, Baia de Guanabara e Arraial do Cabo. Análises químicas de butilestânicos foram feitas em sedimentos superficiais de mangues de Paraty (Mangue do Estaleiro e mangue do Saco do Mamanguá) e Ilha Grande (Mangue do Aventureiro) sendo os dois últimos considerados áreas de referência. Em cada estação de biomonitoramento foram coletados 30 indivíduos sexualmente adultos da espécie S. haemastoma, através de mergulho livre em apnéia e analisados através do método não destrutivo proposto por nosso grupo de pesquisa. Em todas as cinco áreas analisadas ao longo da costa do Estado do Rio de Janeiro foram registradas estações com altos índices de imposex. Apesar de muitas estações apresentarem diminuição nos índices, na maioria ocorreu um aumento ou conservação alta na porcentagem de imposex depois do banimento. As concentrações médias de butilestânicos no mangue (S1), perto de fontes locais, foram 205,7 16,8 ng (Sn) g-1 de TBT, 16,4 1,3 ng (Sn) g-1 de DBT e 10,0 2,9 ng (Sn) g-1 de MBT. Nas áreas de referência: mangue do Saco do Mamanguá (S2) foram 16,0 0,8 ng (Sn) g-1 de TBT, 10,1 1,4 ng (Sn) g-1 de DBT e 10,1 2,2 ng (Sn) g-1 de MBT e mangue do Aventureiro (S3) com 18,1 4,2 ng (Sn) g-1 de TBT, 15,3 0,5 ng (Sn) g-1 de DBT e 10,2 1,5 ng (Sn). g-1 de MBT. As taxas de degradação foram de 01, 1,3 e 1,4 respectivamente indicando inputs recentes desses compostos. Os resultados deste estudo indicam que carbono orgânico dissolvido e particulado, bem como xenoestrógenos podem estar interferindo no desenvolvimento da síndrome, levando a subestimação de avaliação do imposex. As concentrações de butilestânicos, além do aumento ou continuidade alta na incidência de imposex após o banimento na maioria das estações indicam que, apesar da proibição do uso do TBT em tintas antiiincrustantes no Brasil, elas ainda estão sendo utilizadas de forma ilegal, especialmente em pequenos barcos. Esse estudo é fundamental para se propor medidas de mitigação e controle dos compostos organoestânicos, até mesmo dos novos antifoulings TBT- free, que também possuem efeitos prejudiciais ao ambiente. Além disso, as áreas onde se registrou altos índices de imposex serão essenciais para o monitoramento dos efeitos desses novos antifoulings.

Predação, eutrofização e respostas metabólicas em comunidades incrustantes de substratos artificiais na Baía da Ilha Grande, RJ

As comunidades marinhas são afetadas por diversos fatores, que dentro do contexto de estrutura trófica, podem ser divididos em forças bottom-up (forças ascendentes), como por exemplo, a disponibilidade de nutrientes, e forças top-down (forças descendentes), como por exemplo, a predação. Além de modificações na estrutura das comunidades e populações de organismos, essas forças podem influenciar a produção de metabólitos secundários pelos organismos. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito das perturbações ambientais geradas pelas manipulações separadas e interativas de exclusão de macropredadores e enriquecimento com nutrientes sobre a estrutura e sobre as respostas metabólicas de comunidades marinhas incrustantes de substratos artificiais no costão rochoso de Biscaia, Baía da Ilha Grande, RJ. O desenho experimental utilizou blocos de concreto como substrato artificial, os quais foram espalhados aleatoriamente na região de infralitoral do costão rochoso. O experimento compreendeu o uso de blocos Controle (ausência de manipulação) e quatro tratamentos, todos com cinco réplicas cada. Os tratamentos foram: tratamento Exclusão de predação (gaiola contra a ação de macropredadores), tratamento Nutriente (sacos de fertilizante de liberação lenta), tratamento Nutriente + exclusão de predação (gaiola contra ação de macropredadores e sacos de fertilizante de liberação lenta) e o tratamento Controle de artefatos (gaiola semifechada para avaliar geração de artefatos). Uma área de 15 x 15 cm do bloco foi monitorada a cada 20 dias, totalizando dez medições. Foram utilizados métodos de monitoramento visual e digital de porcentagem de cobertura por espécie. O enriquecimento com nutrientes foi avaliado através de medições da concentração dos nutrientes Ortofosfato, Nitrato, Nitrito e Amônio na água do entorno do bloco. Para analisar os possíveis artefatos foi realizado experimento de fluxo de água (método Clod card) e a luminosidade dentro das gaiolas foi medida. Os dados demonstraram modificações na estrutura das comunidades bentônicas incrustantes dos substratos artificiais devido às manipulações realizadas, ou seja, pelo enriquecimento com nutrientes, pela exclusão de predação e pela interação entre os dois fatores (Nutriente + exclusão de predação). Além disso, diferenças metabólicas foram detectadas nas substâncias extraídas dos organismos dos diferentes tratamentos do experimento. Esses resultados indicam a existência de controle top-down e bottom-up sobre a comunidade bentônica do local.

Catches in ghost-fishing octopus and fish traps in the northeastern Atlantic Ocean (Algarve, Portugal)

Ghost fishing is the term used to describe the continued capture of fish and other living organisms after a fisherman has lost all control over the gear. Traps may be lost for a variety of reasons including theft, vandalism, abandonment, interactions with other gear, fouling on the bottom (i.e., traps and ropes are caught on rocky substrate), bad weather, and human error (Laist, 1995). Annual trap loss can be as high as 20% to 50% of fished traps in some fisheries (Al-Masroori et al., 2004). Because lost traps can continue to fish for long periods, albeit with decreasing efficiency over time (e.g., Smolowitz, 1978; Breen, 1987, 1990; Guillory, 1993), ghost fishing is a concern in fisheries worldwide.

Desenvolvimento de técnicas de otimização da programação das limpezas de redes de trocadores de calor

Trocadores de calor são equipamentos muito utilizados na indústria de processos com o objetivo de modificar a temperatura e/ou o estado físico de correntes materiais. Uma rede de trocadores de calor pode ser definida como um grupo de trocadores de calor interligados, a fim de reduzir as necessidades de energia de um sistema. No entanto, durante a operação de uma rede, a eficiência térmica dos trocadores de calor diminui devido à deposição. Esse efeito promove o aumento dos custos de combustível e das emissões de carbono. Uma alternativa para mitigar este problema baseia-se no estabelecimento de uma programação das limpezas dos trocadores de calor durante a operação de rede. Este tipo de abordagem ocasiona uma situação na qual ocorre um conflito de escolha: a limpeza de um trocador de calor pode recuperar a sua eficiência térmica, mas implica custos adicionais, tais como, mão-de-obra, produtos químicos, etc. Além disso, durante a limpeza, o trocador de calor tem de ser contornado por uma corrente de by-pass, o que aumenta temporariamente o consumo de energia. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo explorar diferentes técnicas de otimização envolvendo métodos estocásticos e heurísticos. Com este objetivo foi desenvolvido um conjunto de códigos computacionais integrados que envolvem a simulação pseudo-estacionária do comportamento da rede relacionado com incrustações e a otimização da programação das limpezas deste tipo de sistema. A solução do problema indica os períodos de tempo para a limpeza de cada trocador de calor. Na abordagem estocástica empregada, os parâmetros do algoritmo genético, como probabilidade de crossover e probabilidade de mutação, foram calibrados para o presente problema. A abordagem heurística desenvolvida se deu através da sequência do conjunto de movimentos zero, um e dois. De forma alternativa, desenvolveu-se a metodologia heurística recursiva na qual os conjuntos de movimentos um e dois foram empregados recursivamente. Também foi desenvolvida a abordagem híbrida que consistiu em diferentes combinações da metodologia estocástica e heurística. A análise comparativa entre as metodologias empregadas teve como objetivo avaliar a abordagem mais adequada para o presente problema da programação das limpezas em termos de função objetivo e esforço computacional. O desempenho da abordagem proposta foi explorado através de uma série de exemplos, incluindo uma refinaria real brasileira. Os resultados foram promissores, indicando que as técnicas de otimização analisadas neste trabalho podem ser abordagens interessantes para operações que envolvam redes de trocadores de calor. Dentre as abordagens de otimização analisadas, a metodologia heurística desenvolvida no presente trabalho apresentou os melhores resultados se mostrando competitiva frente às abordagens comparadas da literatura

Problems in culturing black tiger shrimp (Penaeus monodon) the semi-intensive way: an Indian experience

This paper details some of the problems encountered in culturing black tiger shrimp (Penaeus monodon) the semi-intensive way in India, which include aquatic macrophytes; invasions by molluscs, jellyfish and frogs; predators; fouling organisms; and others.

Uma abordagem matricial para modelagem e simulação de redes de trocadores de calor com aplicações para o gerenciamento da deposição

Uma rede de trocadores de calor pode ser definida como um grupo de trocadores de calor interligados com o objetivo de reduzir a necessidade de energia de um sistema, sendo largamente usada nas indústrias de processos. Entretanto, uma rede está sujeita à deposição, a qual causa um decréscimo na efetividade térmica dos trocadores. Este fenômeno é provocado pelo acúmulo de materiais indesejáveis sobre a superfície de troca térmica. Para compensar a redução de efetividade térmica causada pela deposição, torna-se necessário um aumento no consumo de utilidades. Isto eleva os custos de operação, assim como os custos de manutenção. Estima-se que os custos associados à deposição atinjam bilhões de dólares anualmente. Em face a este problema, vários trabalhos de pesquisa têm investigado métodos para prevenir a deposição e/ou gerenciar as operações em uma rede. Estudos envolvem desde a otimização de trocadores de calor individuais, simulação e monitoramento de redes, até a otimização da programação das paradas para limpeza de trocadores de calor em uma rede. O presente trabalho apresenta a proposição de um modelo para simulação de redes de trocadores de calor com aplicações no gerenciamento da deposição. Como conseqüência, foi desenvolvido um conjunto de códigos computacionais integrados, envolvendo a simulação estacionária de redes, a simulação pseudo-estacionária do comportamento de redes em relação à evolução da deposição, a estimação de parâmetros para diagnóstico do problema da deposição e a otimização operacional deste tipo de sistema. Com relação ao simulador estacionário, o modelo da rede foi formulado matricialmente e os balanços de massa e energia são resolvidos como sistemas de equações lineares. Do ponto de vista da otimização, o procedimento proposto redistribui as vazões, visando um melhor aproveitamento térmico dos trocadores da rede, como, por exemplo, buscando as vazões da rede que maximizem a temperatura da corrente de entrada no forno em unidades de destilação atmosférica de óleo cru. Os algoritmos foram implementados em alguns exemplos da literatura e em um problema de uma refinaria real. Os resultados foram promissores, o que sugere que a proposta deste trabalho pode vir a ser uma abordagem interessante para operações envolvendo redes de trocadores de calor

Otimização da programação das limpezas em redes de trocadores de calor utilizando técnicas de programação matemática

Redes de trocadores de calor são bastante utilizadas na indústria química para promover a integração energética do processo, recuperando calor de correntes quentes para aquecer correntes frias. Estas redes estão sujeitas à deposição, o que causa um aumento na resistência à transferência de calor, prejudicando-a. Uma das principais formas de diminuir o prejuízo causado por este fenômeno é a realização periódica de limpezas nos trocadores de calor. O presente trabalho tem como objetivo desenvolver um novo método para encontrar a programação ótima das limpezas em uma rede de trocadores de calor. O método desenvolvido utiliza o conceito de horizonte deslizante associado a um problema de programação linear inteira mista (MILP). Este problema MILP é capaz de definir o conjunto ótimo de trocadores de calor a serem limpos em um determinado instante de tempo (primeiro instante do horizonte deslizante), levando em conta sua influência nos instantes futuros (restante do horizonte deslizante). O problema MILP utiliza restrições referentes aos balanços de energia, equações de trocadores de calor e número máximo de limpezas simultâneas, com o objetivo de minimizar o consumo de energia da planta. A programação ótima das limpezas é composta pela combinação dos resultados obtidos em cada um dos instantes de tempo.O desempenho desta abordagem foi analisado através de sua aplicação em diversos exemplos típicos apresentados na literatura, inclusive um exemplo de grande porte de uma refinaria brasileira. Os resultados mostraram que a abordagem aplicada foi capaz de prover ganhos semelhantes e, algumas vezes, superiores aos da literatura, indicando que o método desenvolvido é capaz de fornecer bons resultados com um baixo esforço computacional

Aplicação de técnicas de otimização no gerenciamento da deposição em redes de trocadores de calor

Deposição é um fenômeno indesejável que ocorre na superfície dos trocadores de calor ao longo de sua operação, ocasionando redução na efetividade térmica e aumento da resistência ao escoamento nestes equipamentos. Estes efeitos trazem grandes consequências econômicas e ambientais, devido ao aumento dos custos operacionais (energia adicional é requerida), aumento dos custos de projeto (demanda por equipamentos de maior área de troca térmica), limitações hidráulicas (que pode levar a uma diminuição da carga processada) e aumento das emissões (aumento da queima de combustíveis fósseis para suprir a energia adicional requerida). Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo fornecer ferramentas computacionais robustas que apliquem técnicas de otimização para o gerenciamento da deposição em redes de trocadores de calor, visando minimizar os seus efeitos negativos. Estas ferramentas foram desenvolvidas utilizando programação matemática no ambiente computacional GAMS, e três abordagens distintas para a resolução do problema da deposição foram pesquisadas. Uma delas consiste na identificação do conjunto ótimo de trocadores de calor a serem limpos durante uma parada para manutenção da planta, visando restaurar a carga térmica nesses equipamentos através da remoção dos depósitos existentes. Já as duas outras abordagens consistem em otimizar a distribuição das vazões das correntes ao longo de ramais paralelos, uma de forma estacionária e a outra de forma dinâmica, visando maximizar a recuperação de energia ao longo da rede. O desempenho destas três abordagens é ilustrado através de um conjunto de exemplos de redes de trocadores de calor, onde os ganhos reais obtidos com estas ferramentas de otimização desenvolvidas são demonstrados

Ecological factors related to the distribution of Bankia gouldi Bartsch in Chesapeake Bay

Organisms were collected on test panels, six inch lengths of dressed two by four inch pine, suspended in the water in a vertical position as described by Turner (1947). The panels were usually located at some convenient structure such as a dock-piling or sea-wall. Except where otherwise indicated by the data, the samples were collected from each station once a month between May 1950 and May 1953. During the three year period, seven hundred and nineteen panels were submerged in Chesapeake Bay. Approximately 14,000 organisms were encountered on these panels of which 20% or approximately 3,000 organisms could be identified from the dried pallets. Preliminary notes on the extent of fouling were made in the field after which the samples were removed to the laboratory for further study.

Carbon nanotube array: a new MIP platform.

Here we demonstrate that a free-standing carbon nanotube (CNT) array can be used as a large surface area and high porosity 3D platform for molecular imprinted polymer (MIP), especially for surface imprinting. The thickness of polymer grafted around each CNT can be fine-tuned to imprint different sizes of target molecules, and yet it can be thin enough to expose every imprint site to the target molecules in solution without sacrificing the capacity of binding sites. The performance of this new CNT-MIP architecture was first assessed with a caffeine-imprinted polypyrrole (PPy) coating on two types of CNT arrays: sparse and dense CNTs. Real-time pulsed amperometric detection was used to study the rebinding of the caffeine molecules onto these CNT-MIPPy sensors. The dense CNT-MIPPy sensor presented the highest sensitivity, about 15 times better when compared to the conventional thin film, whereas an improvement of 3.6 times was recorded on the sparse CNT. However, due to the small tube-to-tube spacing in the dense CNT array, electrode fouling was observed during the detection of concentrated caffeine in phosphate buffer solution. A new I-V characterization method using pulsed amperometry was introduced to investigate the electrical characterization of these new devices. The resistance value derived from the I-V plot provides insight into the electrical conductivity of the CNT transducer and also the effective surface area for caffeine imprinting.

Assessment and monitoring of marine debris in Gray's Reef National Marine Sanctuary

Gray’s Reef National Marine Sanctuary (GRNMS) is located 32.4 km offshore of Sapelo Island, Georgia. The ecological importance of this area is related to the transition between tropical and temperate waters, and the existence of a topographically complex system of ledges. Due to its central location, GRNMS can be used as a focal site to study the accumulation and impacts of marine debris on the Atlantic continental shelf offshore of the Southeast United States. Previously, researchers characterized marine debris in GRNMS and reported that incidence of the debris at the limited densely colonized ledge sites was significantly greater than at sand or sparsely colonized live bottom, and is further influenced by the level of boating activity and physiographic characteristics (e.g., ledge height). Information gleaned from the initial marine debris characterization was used to devise a strategy for prioritizing cleanup and monitoring efforts. However, a significant gap in knowledge was the rate of debris accumulation. The primary objective of this study was to select, mark, and perform initial marine debris surveys at permanent monitoring sites within GRNMS to quantify long-term trends in types, abundance, impacts, and accumulation rates of debris. Ledge sites were selected to compare types, abundance, and accumulation rates of marine debris between a) areas of high and low use and b) short and tall ledges. Nine permanent monitoring sites were marked and initially surveyed in 2007/2008. Surveys were conducted within a 50 x 4 m transect for a total survey area of 200 square meters. All debris was removed and detailed information was taken on the types of debris, quantity, and associations with benthic fauna. Information on associations with benthic fauna included degree of entanglement, type of organism with which it is entangled or resting on, degree of fouling, and visible impacts such as tissue abrasions. Sites were re-surveyed approximately one year later to quantify new accumulation. During the initial survey, a total of ten debris items, totaling 16.3 kg in weight, were removed from two monitoring stations, both “tall” sites within the area of high boat use. Year-one accumulation totaled five items and approximately 7 kg in weight. Similar to the initial survey, all debris was found at sites in the area of high boat use. However, in contrast to the initial survey, two of these items were found on medium-height ledges. Removed items included fishing line, leaders, rope, plastic, and fabric. Although items were often encrusted in benthic biota or entangled on the ledge, impacts such as abrasions or other injuries were not observed. During the 2009 monitoring efforts, volunteer divers were trained to conduct the survey. Monitoring protocols were documented for GRNMS staff and included as an appendix of this report to enable long-term monitoring of sites. Additionally, national reconnaissance data (e.g. satellite, radar, aerial surveys) and other information on known fishing locations were examined for patterns of resource use and correlations with debris occurrence patterns. A previous model predicting the density of marine debris based on ledge features and boat use was refined and the results were used to generate a map of predicted debris density for all ledges.

Impact of the invasive colonial tunicate Didemnum vexillum on the recruitment of the bay scallop (Argopecten irradians irradians) and implications for recruitment of the sea scallop (Placopecten magellanicus) on Georges Bank

The invasive colonial tunicate Didemnum vexillum has become widespread in New England waters, colonizing large areas of shell-gravel bottom on Georges Bank including commercial sea scallop (Placopecten magellanicus) grounds. Didemnum vexillum colonies are also fouling coastal shellfish aquaculture gear which increases maintenance costs and may affect shellfish growth rates. We hypothesized that D. vexillum will continue to spread and may affect shellfish larval settlement and survival. We conducted a laboratory experiment to assess interactions between larval bay scallops (Argopectin irradians irradians) and D. vexillum. We found that larval bay scallops avoid settling on D. vexillum colonies, possibly deterred by the low pH of the tunicate’s surface tissue. The results of this study suggest that widespread colonization of substrata by D. vexillum could affect scallop recruitment by reducing the area of quality habitats available for settlement. We propose that the bay scallop can serve as a surrogate for the sea scallop in estimating the negative impact D. vexillum could have on the recruitment of sea scallops on Georges Bank.

Copper-nickel alloys for marine aquacultural engineering

Engineering developments, problems of marine corrosion, fouling and practical innovative applications of copper-nickel alloys in comparison with other materials for marine aquacultural engineering are presented. Coefficient of drag and hydrodynamic force acting on nylon and polyethylene net enclosures have shown a four-fold increase of force in four months at the Cochin harbour due to fouling. Corrosion behaviour of copper-nickel and other copper base alloys are also presented. Effects of copper additions to culture water are reviewed.

Notes on the induced maturation and spawning in four-month-old Penaeus monodon Fabricius by eyestalk ablation

The ablation technique consisted of making an incision across the eyeball to allow free flow of fluids while holding the prawn under water, squeezing the eyeball contents outwards, and pinching hard the eyestalk tissue. The cut area heals completely in about a week; no application of antibiotics is necessary. Spent spawners were tagged with thin brass rings (Rodriguez, 1976) around the unablated eyestalk for a separate experiment on rematuration. Two spawning yielding approximately 277,000 eggs were obtained three weeks after ablation, followed four days later by two more spawnings with 160,000 eggs; all four spawners weighed more than 100 g. With a hatching rate of 98% and 78% for the first and second batch, respectively, the spawnings produced viable nauplii. Water temperatures as low as 23 degree C due to a delayed cold spell in March depressed molting; weakened larvae had to be discharged at the mysis stage. Although ovarian development continued, no further spawnings were obtained due mainly to the onset of bacterial and fungal disease. Infection is initiated in injured portions of the exoskeleton, sometimes penetrating right through the muscles to the ovarian tissues. The non-flowthrough conditions and mussel meat feeding led to fouling of the culture water resulting in consecutive mortalities caused by disease. Female P.monodon held in maturation pens were ablated at the age of 15 months (Santiago, et al., 1976); they averaged only 16 g body weight after four months growth in ponds. In another experiment, pond-reared P.monodon females ranging from 50 to 80 g were ablated at approximately seven months (Aquacop, 1977). The present results show a minimum age of four months from postlarve that P.monodon is capable of ovarian development and spawning upon ablation. However, maturation is probably affected by size as well as age - the four-month old females weighed an average of 100 g in contrast to the smaller animals in the earlier experiments.