Ecological and toxicological responses in a multistressor scenario: are monitoring programs showing the stressors or just showing stress? A case study in Brazil

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Water Quality Assessment in Piracicamirim Creek Upstream and Downstream a Sugar and Ethanol Industry Through Toxicity Tests With Cladocerans

An environmental impact study was conducted to determine the Piracicamirim's creek water quality in order to assess the influence of effluents from a sugar industry in this water body. For this, toxicity tests were performed with a water sample upstream and downstream the industry using the microcrustaceans Daphnia magna, Ceriodaphnia dubia and Ceriodaphnia silvestrii as test organisms, as well as physical and chemical analysis of water. Results showed that physical and chemical parameters did not change during the sampling period, except for the dissolved oxygen. No toxicity was observed for D. magna and reproduction of C. dubia and C. silvestrii in both sampling points. Thus, the industry was not negatively impacting the quality of this water body.

Water quality assessment in piracicamirim creek upstream and downstream a sugar and ethanol industry through toxicity tests with cladocerans

An environmental impact study was conducted to determine the Piracicamirim's creek water quality in order to assess the influence of effluents from a sugar industry in this water body. For this, toxicity tests were performed with a water sample upstream and downstream the industry using the microcrustaceans Daphnia magna, Ceriodaphnia dubia and Ceriodaphnia silvestrii as test organisms, as well as physical and chemical analysis of water. Results showed that physical and chemical parameters did not change during the sampling period, except for the dissolved oxygen. No toxicity was observed for D. magna and reproduction of C. dubia and C. silvestrii in both sampling points. Thus, the industry was not negatively impacting the quality of this water body.

Lead in bottom sediments, nodules, and sulfides from the Black Sea

A study of lead distribution in recent, ancient Black Sea and Neweuxinian bottom sediment shows similar vertical distributions of the element in the oxygen and hydrogen sulfide zones of the sea; i.e. hydrogen sulfide contamination does not affect lead contents in bottom sediments of the sea. Lead distribution in sediment mass of the Black Sea reflects dependence of accumulation of the element on the hydrodynamic regime of the sea and forms of its migration. It is noted that absence of lead accumulation in Black Sea nodules results from specific nodule formation and from geochemical activity of the element. A large role of diagenetic sulfide formation in lead geochemistry is shown. Degree of lead accumulation in iron sulfides depends on conditions of sedimentation and on physical and chemical parameters in the sea.

Investigations of the present factors affecting the population characteristics and relative abundance of nile perch (Lates niloticus) at selected trawling sites of western part of Lake Victoria, Uganda, Kagegi Gulf

This report is based on the investigation of the factors affecting population characteristics and relative abundance of Nile perch in selected sites of Kagegi Gulf Lake Victoria Uganda in the month of November 2006. Nine (9) stations were sampled at depth strata of 0-10, 10-20, 20-30 and 30-40 m the mean catch rates were as follows; 8.75±5.5, 4.77±2.3, 6.33±0.3 and 1.34±1.1 tonnes per square kilometer respectively. The catch rates differed at various depth levels with p-value of 0.2940 at 5% level of significance. Limnological parameters were temperature 25.15±0.28, 23.68±0.20, 24.74±0.13 and 25.3±0.20°C; pH of 8.0±0.00, 7.7±0.11; 7.66±0.33 and 6.32±0.14, dissolved oxygen 7.37±0.24, 6.44±0.30, 6.32±0.14 and 6.22±0.14 mg/l; Total nitrogen 589.82±97.2, 514.34±68.8, 690.44±257.8 and 809.03±45.02 µgL-respectively with a p-value of 0.4392 at 5% level of significance. Prey type of Nile perch indicated 65.2% of haplochromine in 0-10 m depth and other strata >10 metre were dominated by Caridina nilotica. Generally investigations indicated that the catch rates of Nile perch at Kagegi gulf in various depth strata probably depended on both the physical and chemical parameters mentioned above.

Changes in the annual harmful algal blooms of Alexandrium minutum : effects of environmental conditions and drainage basin inputs in the Rance estuary (Brittany, France)

Time series of physico-chemical data and concentrations (cell L-1) of the toxic dinoflagellate Alexandrium minutum collected in the Rance macrotidal estuary (Brittany, France) were analyzed to understand the physico-chemical processes of the estuary and their relation to changes in bloom development from 1996 to 2009. The construction of the tidal power plant in the north and the presence of a lock in the south have greatly altered hydrodynamics, blocking the zone of maximum turbidity upstream, in the narrowest part of the estuary. Alexandrium minutum occurs in the middle part of the estuary. Most physical and chemical parameters of the Rance estuary are similar to those observed elsewhere in Brittany with water temperatures between 15–18 °C, slightly lowered salinities (31.8–33.1 PSU), low river flow rates upstream and significant solar radiation (8 h day-1). A notable exception is phosphate input from the drainage basin which seems to limit bloom development: in recent years, bloom decline can be significantly correlated with the decrease in phosphate input. On the other hand, the chemical processes occurring in the freshwater-saltwater interface do not seem to have an influence on these occurrences. The other hypotheses for bloom declines are discussed, including the prevalence of parasitism, but remain to be verified in further studies.

Study of the Electrochemical, Physical and Morphological Characteristics of Anode Catalysts for Perfluorosulfonic Acid (PFSA) Membrane Water Electrolysers

A number of supported and un-supported Oxygen Evolution Reaction (OER) iridium based electrocatalysts for Polymer Electrolyte Membrane Water Electrolysis (PEMWE) were synthesized using a polyol method. The electrocatalysts and the supports were characterized using a wide range of physical and electrochemical characterization methods. The effect of morphological characteristics of the OER electrocatalyst and the support on the OER activity was studied. The results of this thesis contribute to the existing research to reduce the cost of PEMWE by enhancing the utilization of precious metal for OER electrocatalysis. Iridium electrocatalysts supported on antimony tin oxide (Ir/ATO) were synthesized using the polyol method with two different heating techniques: conventional and microwave-irradiation. It was shown that the physical morphology and electrochemical properties of Ir/ATO synthesized with the two heating methods were comparable. However, the microwave irradiation method was extremely faster than the conventional heating method. Additionally, the effect of heat treatment (calcination temperature) on the morphology and OER activity of Ir/ATO synthesized electrocatalyst with the conventional polyol method. It was found that the iridium electrocatalyst synthesized with the polyol method, consisted of 1-5 nm particles, possessed an amorphous structure, and contained iridium with an average oxidation state of less than +4. Calcining the catalyst at temperatures more than 400 ºC and less than 700ºC: 1) increased the size of the iridium particles to 30 nm, 2) changed the structure of iridium particles from amorphous to crystalline, 3) increased the iridium oxidation state to +4 (IrO2), 4) reduced the electrochemically active surface area by approximately 50%, and 5) reduced the OER activity by approximately 25%; however, it had no significant effect on the physical and chemical morphology of the ATO support. Moreover, potential support metal carbides and oxides including: Tantalum Carbide (TaC), Niobium Oxide (Nb2O5), Niobium Carbide (NbC), Titanium Carbide (TiC), Tungsten Carbide (WC) and Antimony-doped Tin Oxide (ATO, Sb2O5-SnO2), were characterized, and used as support for the iridium OER electrocatalysts. TaC was found to be a promising support, and increasing its surface area by 4% improved the OER performance of the final supported catalyst by approximately 50%.

Efficacy of exclusion fencing to protect ephemeral floodplain lagoon habitats from feral pigs (Sus scrofa)

Foraging by feral pigs can strongly affect wetland vegetation assemblages and so too wider ecological processes, although their effects on freshwater ecosystems have seldom been tudied. We assessed the ecological effects of pig foraging in replicate fenced and unfenced ephemeral floodplain lagoons in tropical north-eastern Australia. Pig foraging activities in unfenced lagoons caused major changes to aquatic macrophyte communities and as a consequence, to the proportional amounts of open water and bare ground. The destruction of macrophyte communities and upheaval of wetland sediments significantly affected wetland turbidity, and caused prolonged anoxia and pH imbalances in the unfenced treatments. Whilst fencing of floodplain lagoons will protect against feral pig foraging activities, our repeated measures of many biological, physical and chemical parameters inferred that natural seasonal (i.e. temporal) effects had a greater influence on these variables than did pigs. To validate this observation requires measuring how these effects are influenced by the seemingly greater annual disturbance regime of variable flooding and drying in this tropical climate.

Haltbarkeit gefriergelagerter küchenfertiger Miesmuscheln

The aim of the project is to determine the shelf life of ready mussel products when frozen and stored at –20 ± 2 °C. Two kinds of flour were used (plain and spiced). The products were stored on styrofoam tablets and covered by stretch film at –20 ± 2 °C. During storage physical, sensorical and chemical analyses were made once a month. We found that the shelf life of the ready mussel product is 120 days dependent on sensorical, physical and chemical parameters.

Determinação de uma fonte de contaminantes no estuário do Rio Macaé através da técnica de problemas inversos

Um grande desafio da atualidade é a preservação dos recursos hídricos, bem como o correto manejo dos mesmos, frente à expansão das cidades e às atividades humanas. A qualidade de um corpo hídrico é usualmente avaliada através da análise de parâmetros biológicos, físicos e químicos. O comportamento de tais parâmetros pode convenientemente ser simulado através de modelos matemáticos e computacionais, que surgem assim como uma ferramenta bastante útil, por sua capacidade de geração de cenários que possam embasar, por exemplo, tomadas de decisão. Nesta tese são discutidas técnicas de estimação da localização e intensidade de uma fonte de contaminante conservativo, hipoteticamente lançado na região predominantemente fluvial de um estuário. O lançamento aqui considerado se dá de forma pontual e contínua e a região enfocada compreendeu o estuário do Rio Macaé, localizado na costa norte do Rio de Janeiro. O trabalho compreende a solução de um problema direto, que consiste no transporte bidimensional (integrado na vertical) desse contaminante hipotético, bem como a aplicação de técnicas de problemas inversos. Para a solução do transporte do contaminante, aqui modelada pela versão 2D horizontal da equação de advecção-difusão, foram utilizados como métodos de discretização o Método de Elementos Finitos e o Método de Diferenças Finitas. Para o problema hidrodinâmico foram utilizados dados de uma solução já desenvolvida para estuário do Rio Macaé. Analisada a malha de acordo com o método de discretização, foram definidas a geometria do estuário e os parâmetros hidrodinâmicos e de transporte. Para a estimação dos parâmetros propostos foi utilizada a técnica de problemas inversos, com o uso dos métodos Luus-Jaakola, Algoritmo de Colisão de Partículas e Otimização por Colônia de Formigas para a estimação da localização e do método Seção Áurea para a estimação do parâmetro de intensidade da fonte. Para a definição de uma fonte, com o objetivo de propor um cenário experimental idealizado e de coleta de dados de amostragem, foi realizada a análise de sensibilidade quanto aos parâmetros a serem estimados. Como os dados de amostragem de concentração foram sintéticos, o problema inverso foi resolvido utilizando-os com e sem ruído, esse introduzido de forma artificial e aleatória. Sem o uso de ruído, os três métodos mostraram-se igualmente eficientes, com uma estimação precisa em 95% das execuções. Já com o uso de dados de amostragem com ruídos de 5%, o método Luus-Jaakola mostrou-se mais eficiente em esforço e custo computacional, embora todos tenham estimado precisamente a fonte em 80% das execuções. Considerando os resultados alcançados neste trabalho tem-se que é possível estimar uma fonte de constituintes, quanto à sua localização e intensidade, através da técnica de problemas inversos. Além disso, os métodos aplicados mostraram-se eficientes na estimação de tais parâmetros, com estimações precisas para a maioria de suas execuções. Sendo assim, o estudo do comportamento de contaminantes, e principalmente da identificação de fontes externas, torna-se uma importante ferramenta para a gestão dos recursos hídricos, possibilitando, inclusive, a identificação de possíveis responsáveis por passivos ambientais.

Avaliação de Metodologia para Controle e Medição de Cor em Efluentes Têxteis.

Os processos de beneficiamento têxtil, como o alvejamento, a purga, o tingimento e as lavagens são reconhecidamente impactantes ao meio ambiente, tanto do ponto de vista de consumo de água, quanto da geração de efluentes. Os efluentes têxteis oriundos dos processos de beneficiamento se caracterizam por apresentarem elevadas concentrações de substâncias emulsificantes, íons cloreto, sólidos e matéria orgânica, além de alta toxicidade. Mas sem dúvida, o maior problema desses efluentes deve-se a presença de corantes e pigmentos. Alguns parâmetros físico-químicos importantes no controle da poluição hídrica são de difícil medição e consequente monitoramento, principalmente pela ausência de legislação que expresse de maneira clara e objetiva os limites destes parâmetros. Este fato permite avaliações dúbias e contestações aos órgãos ambientais. Especificamente no caso do parâmetro cor, esta subjetividade obriga muitas indústrias a empregarem valores de controle de cor oriundos de outros estados, ou até mesmo de outros países. No Rio de Janeiro, de acordo com a NT-202-R-10 do INEA, o critério para cor é estar virtualmente ausente no efluente. Neste contexto, este estudo avaliou algumas metodologias empregadas na determinação da cor em um efluente têxtil. Para a medição de cor, foram empregadas três metodologias descritas na literatura. A primeira metodologia desenvolvida para análise de água, também utilizada para efluentes líquidos, se baseia em medições espectrofotométricas em um único comprimento de onda padrão (450nm ou 465nm), tendo como referência soluções de Pt-Co. Essa metodologia não abrange todas as tonalidades do espectro de cores possíveis para os efluentes têxteis. O segundo método se baseia na medição em três comprimentos de onda (436, 525 e 620nm), denominado índice DFZ. O último método investiga os valores máximos de absorbância, na faixa entre 350 e 700nm, na amostra. Os resultados obtidos mostraram que as correções dos valores de medição de cor utilizando os valores máximos de absorbância expressaram melhor a realidade dos dados experimentais, visto que eliminam um possível erro causado pela restrita faixa de detecção do método tradicional, numa região do espectro típica para tonalidades encontradas na água.

Decomposição foliar e produção secundária como indicadores funcionais em um gradiente de impacto de cobertura do solo ripário em rios tropicais

Atualmente a maior ameaça à integridade de ecossistemas aquáticos reside nas ações antrópicas, que através de alterações na cobertura vegetal ripária, atingem todos os compartimentos dos sistemas lóticos, alterando a estrutura física, química e biológica do rio e os padrões de ligação entre ecossistemas terrestres e aquáticos. A importância dos macroinvertebrados fragmentadores ainda não é bem conhecida nos trópicos. Eles podem contribuir para a decomposição de folhas em córregos, que é um processo fundamental para o fluxo de energia em rios de pequeno porte. Os processos de decomposição e produção secundária de macroinvertebrados aquáticos nos ecossistemas lóticos são intimamente relacionados com o aporte da vegetação terrestre, e podem ser sensíveis às alterações na cobertura vegetal ripária. Os objetivos desse estudo foram avaliar: (a) quais mudanças o desmatamento pode causar nos parâmetros físicos e químicos de rios; (b) os efeitos do desmatamento sobre a estrutura da comunidade de macroinvertebrados bentônicos associados às folhas, (c) nos processos ecossistêmicos, como decomposição foliar e produção secundária, e (d) a associação entre produção secundária de fragmentadores e decomposição foliar. O estudo foi realizado em 27 locais distribuídos em quatro córregos (7-8 locais por rio) de segunda-terceira ordem e que apresentavam um gradiente de desmatamento. Para estimar a taxa de decomposição, cinco pacotes de folha foram imersos em cada um dos pontos. Um pacote de folha foi retirado de cada ponto após 2, 7, 15 e 28 dias de imersão. O quinto pacote de folha foi retirado no 37 dia de imersão para as estimativas de produção secundária, biodiversidade e a diversidade funcional de insetos aquáticos. As concentrações de amônio aumentaram e a riqueza de espécies de insetos aquáticos e de EPTs (Ephemeroptera, Plecoptera e Trichoptera) dos pacotes de folhas diminuíram com o aumento do desmatamento. As taxas de decomposição diminuíram com o aumento do desmatamento. Os dados sugerem que a perda de vegetação ripária pela conversão em agropecuária teve impacto em parâmetros químicos e bióticos, tanto na estrutura da comunidade de macroinvertebrados quanto no funcionamento do ecossistema. Concluímos que a restauração e preservação da mata ripária deve ser um foco central das estratégias de gestão de ecossistemas lóticos para assegurar que os processos ecossistêmicos e a estrutura das comunidades em bacias hidrográficas estejam agindo como provedores dos serviços ambientais esperados.

Caracterização da microbiota envolvida nos processos aeróbios (lodos ativados) e anaeróbios (UASB) de uma indústria de alimentos.

O aumento da concentração de nutrientes nos corpos receptores, principalmente nitrogênio e fósforo oriundos de efluentes sanitários e industriais pode gerar o fenômeno da eutrofização. Para que isto não ocorra é necessário que este efluente passe por um tratamento adequado, no entanto, o papel desempenhado por diversos grupos de microrganismos encontrados nos sistemas de tratamento de efluentes não é completamente compreendido devido à complexidade das interações. Este trabalho teve como objetivo caracterizar a estrutura e dinâmica da comunidade microbiana (bactérias envolvidas no ciclo do nitrogênio e microfauna) e avaliar a atividade biológica dos reatores aeróbio e anaeróbio de uma indústria de alimentos. Os parâmetros físico-químicos da estação de tratamento foram monitorados, bem como foi feita a avaliação da estrutura e dinâmica da comunidade bacteriana envolvida no ciclo do nitrogênio por meio da técnica de Hibridização in situ Fluorescente. A microfauna do reator aeróbio foi caracterizada e classificada conforme o Índice Biótico do Lodo. A atividade biológica do lodo foi avaliada através do Teste de Respirometria e foram feitas correlações entre a microbiota encontrada no reator aeróbio e parâmetros físico-químicos. Os parâmetros físico-químicos analisados estiveram dentro dos limites permitidos pelas legislações federais e estaduais e os parâmetros Demanda Bioquímica de Oxigênio, Demanda Química de Oxigênio e Nitrogênio Kjeldahl foram reduzidos de 99,8%, 99,6% e 74,9%, respectivamente. Foi possível observar a presença tanto de bactérias oxidadoras de nitrito quanto de amônia em ambos os reatores analisados, bem como em cada ponto de coletas dentro dos reatores. A bactéria Pseudomonas fluorescens também ocorreu em todos os pontos de coleta dos dois reatores. Dentre os grupos que compõem a microfauna do lodo ativado, os ciliados rastejantes foram os mais frequentes, seguido pelas tecamebas, rotíferos, ciliados sésseis, ciliados livre natantes, flagelados e outros invertebrados. Além disso, não houve diferença entre as densidades dos grupos encontradas nos Pontos 1 e 2 do reator aeróbio e o Índice Biótico do Lodo encontrado foi igual a 8 (classe I). A semelhança apresentada entre a Taxa de Consumo de Oxigênio dos pontos 1 e 2, bem como a Taxa de Consumo de Oxigênio específica entre os pontos 1 e 2 sugere que o oxigênio é distribuído de forma homogênea dentro do tanque de aeração, fazendo com que os microrganismos tenham condições semelhantes de crescimento. Os ciliados livre natantes apresentaram correlação positiva com a DQO e DBO5 e os ciliados sésseis apresentaram correlação negativa com a DQO e com a DBO5. Os rotíferos apresentaram correlação negativa com Sólidos Suspensos Voláteis do reator aeróbio. Os ciliados rastejantes, tecamebas e rotíferos apresentaram correlação positiva com a microfauna total encontrada no reator aeróbio. Os ciliados livre natantes apresentaram correlação negativa com os ciliados sésseis, bactérias totais, Nitrobacter e outras bactérias; e correlação positiva com outros invertebrados. Os flagelados apresentaram correlação negativa com as bactérias totais, enquanto as outras bactérias apresentaram correlação positiva. Os outros invertebrados apresentaram correlação negativa com Nitrobacter.

Fibre optic distributed sensor system for condition monitoring of synthetic ropes

Reliability of the measuring devices is very important problem. Optical fibre sensors are very efficient. The use of optical fibre sensors for monitoring the physical and chemical parameters has been expanding over resent years. These sensors are applied for monitoring the structural integrity of long, parallel lay synthetic ropes. Such ropes are corrosion free, however, their operational lifetime under cyclic load is not well understood and premature failure can occur due to slippage and breakage of yarns within the rope. The monitoring system has been proposed which is based on acoustic detection of yarn breakage. Monitoring the strain and temperature is performed using the array of fibre gratings distributed along the rope length.

QUALITY OF 'SWEETHEART' CHERRY UNDER DIFFERENT STORAGE CONDITIONS

Abstract: In Portalegre, Portugal, sweet cherry production is very important to the region’s economic sustainability. The sweet cherry ‘Sweetheart’ has exhibited short shelf life in spite of being highly appreciated by consumers due to its organoleptic characteristics. In this trial, we evaluated fruit quality of ‘Sweetheart’ stored under different storage conditions: 1) cold conditions (1ºC and high humidity 95%), 2) cold conditions and polypropylene film bags (MA), and 3) controlled atmosphere (CA) (1°C, 95% humidity, 10% CO2 and 8% O2). Fruit physical and chemical parameters were evaluated after 0, 6, 13, 20 and 27 days of cold storage. Quality parameters tested included weight loss, external colour (L* a* b*), visual assessment of the epidermis, epidermis and mesocarp penetration test, soluble solids content (SSC), and titratable acidity (TA). We also performed sensory analyses. The results for textural properties, colour coordinates and sensory analysis suggest that ‘Sweetheart’ fruit can be stored under cold conditions, 1°C, 95% humidity, for up to 21 days without significant loss of quality. Controlled atmosphere maintained tissue turgidity during storage; however, this was not noticed by the panelists, who consistently classified fruits stored under CA conditions with lower overall ratings than fruits under cold conditions with or without film bags.