Heavy metal toxicity in rice and soybean plants cultivated in contaminated soil

Heavy metals can accumulate in soil and cause phytotoxicity in plants with some specific symptoms. The present study evaluated the specific symptoms on rice and soybeans plants caused by excess of heavy metals in soil. Rice and soybean were grown in pots containing soil with different levels of heavy metals. A completely randomized design was used, with four replications, using two crop species and seven sample soils with different contamination levels. Rice and soybean exhibited different responses to the high concentrations of heavy metals in the soil. Rice plants accumulated higher Cu, Mn, Pb and Zn concentrations and were more sensitive to high concentrations of these elements in the soil, absorbing them more easily compared to the soybean plants. However, high available Zn concentrations in the soil caused phytotoxicity symptoms in rice and soybean, mainly chlorosis and inhibited plant growth. Further, high Zn concentrations in the soil reduced the Fe concentration in the shoots of soybean and rice plants to levels considered deficient.

Estudo comparativo do comportamento mecânico de materiais compósitos à base de polímeros líquido-cristalinos

Os materiais compósitos à base de polímeros líquido-cristalinos sofreram um grande desenvolvimento nas três últimas décadas, com uma vasta utilização pela indústria, nomeadamente a aeronáutica e aeroespacial. Este trabalho, numa primeira fase desenvolveu-se com base numa pesquisa bibliográfica que tinha como principal objectivo conhecer o estado da arte dos polímeros líquido-cristalinos (PLC’s) e suas aplicações em materiais compósitos. Foi realizado um estudo bibliográfico das propriedades mecânicas dos principais sistemas de compósitos termoendurecíveis e termoplásticos de forma a criar um enquadramento do tema a desenvolver. Realizou-se também uma pesquisa sobre os mais recentes desenvolvimentos relativos às aplicações dos PLC’s na indústria aeronáutica e aeroespacial, com o estudo a incidir sobre as mais recentes aplicações em projectos desenvolvidos nomeadamente pela NASA. O trabalho foi direccionado para o estudo do Kevlar, desde a sua produção, à caracterização das suas principais propriedades mecânicas e aplicações industriais, com principal interesse nas aplicações em materiais compósitos. Particular atenção foi dada aos problemas que podem afectar o desempenho dos laminados produzidos com reforço de Kevlar. Neste trabalho os compósitos pré-impregnados foram estudados tendo em conta a sua caracterização em função das formas de empilhamento e das suas propriedades mecânicas. Foram consideradas neste estudo as normas ASTM (American Society for Testing and Materials) relativas aos ensaios a realizar, em particular o seu campo de aplicação e a metodologia dos ensaios para determinação das propriedades mecânicas dos compósitos. Neste trabalho é realizado um estudo comparativo sobre as propriedades mecânicas quando ocorrem, ou não, defeitos nos laminados. Foram realizados ensaios não destrutivos por ultra-sons de forma a garantir a qualidade do laminado para a produção dos provetes, assim como para a confirmação da correcta localização dos defeitos induzidos. No trabalho experimental, realizaram-se ensaios à tracção, à fadiga, à compressão e à flexão, com o fim de comparar grupos de provetes, com e sem defeitos, e caracterizar as variações das propriedades mecânicas. São abordados os factores que influenciam o desempenho de um laminado de Kevlar e os factores que desencadeiam a sua deterioração. A delaminação é um grave problema que afecta os laminados e que limita o seu desempenho. O estudo demonstrou que um dos principais problemas nos laminados de compósitos à base de polímeros líquido-cristalinos é a fadiga.

Sensor element for a metal-insulator-semiconductor camera system (MISCam)

We discuss the operation of a new type of optical sensor (MISCam) based on a metal-insulator-semiconductor (MIS) structure. The operation principle relies on light-induced changes of the band bending and barrier height at the interface between semiconductor and insulator. An image is obtained from the quenching of the ac signal in analogy to the principle of the laser-scanned photodiode (LSP). Lateral resolution depends on the semiconductor material chosen. We have characterised the MIS structures by C-V, I-V, and spectral response measurements testing different types of insulators like a-Si3N4, SiO2, and AlN. The presence of slow interface charges allows for image memory. Colour sensors can be realised by controlling sign and magnitude of the electric fields in the base and the interface region.

Coexistence of Universal and Topological Anomalous Hall Effects in Metal CrO2 Thin Films in the Dirty Limit

The scaling exponent of 1.6 between anomalous Hall and longitudinal conductivity, characteristic of the universal Hall mechanism in dirty-metal ferromagnets, emerges from a series of CrO2 films as we systematically increase structural disorder. Magnetic disorder in CrO2 increases with temperature and this drives a separate topological Hall mechanism. We find that these terms are controlled discretely by structural and magnetic defect populations, and their coexistence leads to apparent divergence from exponent 1.6, suggesting that the universal term is more prevalent than previously realized.

Caracterização de revestimentos sujeitos à acção da água e sais: estudo físico e mecânico da influência dos agregados

A realização do trabalho decorre numa altura em que a reabilitação é um dos principais focos da construção, a qual abrange desde edifícios antigos correntes a património histórico. Com o intuito de preservar a durabilidade dos edifícios antigos, surge a necessidade de garantir a compatibilidade dos novos materiais a colocar com os materiais existentes. Portugal tem património edificado junto à orla costeira sujeito a elevada humidade relativa e a sais solúveis, os quais demonstraram ter resistência e durabilidade ao longo dos tempos. Uma vez que grande parte das construções antigas são constituídas por argamassas tradicionais de cal aérea, pretende-se, deste modo avaliar a influência dos diferentes tipos de agregados presentes nas argamassas de cal aérea. O presente trabalho compreende uma descrição de todos os procedimentos realizados, desde a formulação das argamassas de cal aérea com diferentes tipos de areia (basáltica, granítica, de corroios e do rio Tejo), estando cada argamassa sujeita a dois tipos de cura distintos, em meio natural marinho e em laboratório durante 90, 180 e 365 dias. O desempenho das argamassas executadas foi avaliado pela realização de ensaios físicos e mecânicos. Os resultados obtidos evidenciaram melhor desempenho das argamassas com agregados basálticos, não sendo clara a influência do meio no desempenho das mesmas.

Chromatographic behaviour of monoclonal antibodies against wild-type amidase from Pseudomonasaeruginosa on immobilized metal chelates

The aim of this work was to devise a one-step purification procedure for monoclonal antibodies (MAbs) of IgG class by immobilized metal affinity chromatography (IMAC). Therefore, several stationary phases were prepared containing immobilized metal chelates in order to study the chromatographic behaviour of MAbs against wild-type amidase from Pseudomonas aeruginosa. Such MAbs adsorbed to Cu(II), Ni(II), Zn(II) and Co(II)-IDA agarose columns. The increase in ligand concentration and the use of longer spacer arms and higher pH values resulted in higher adsorption of MAbs into immobilized metal chelates. The dynamic binding capacity and the maximum binding capacity were 1.33 +/- 0.015 and 3.214 +/- 0.021 mg IgG/mL of sedimented commercial matrix, respectively. A K(D) of 4.53 x 10(-7) M was obtained from batch isotherm measurements. The combination of tailor-made stationary phases of IMAC and the correct selection of adsorption conditions permitted a one-step purification procedure to be devised for MAbs of IgG class. Culture supernatants containing MAbs were purified by IMAC on commercial-Zn(II) and EPI-30-IDA-Zn(II) Sepharose 6B columns and by affinity chromatography on Protein A-Sepharose CL-4B. This MAb preparation revealed on SDS-PAGE two protein bands with M(r) of 50 and 22 kDa corresponding to the heavy and light chains, respectively. Copyright (C) 2011 John Wiley & Sons, Ltd.

Certificação de um troço de via alvo de ataque mecânico pesado

Qualidade é a palavra de ordem pelo qual se regem todos os processos e intervenções da REFER (Rede Ferroviária Nacional). Com a evolução de requisitos exigidos pelo transporte em caminho de ferro, há que procurar sempre as últimas inovações, para que a circulação se faça sempre com maior segurança e comodidade, dando aos utilizadores deste tipo transporte uma qualidade extrema. Nos últimos anos esses requisitos tornaram-se cada vez mais exigentes, pois as condições de circulação aumentam tais como a prática de maiores velocidades, tonelagem e frequência das composições, o que leva a um maior rigor nos processos construtivos e conservativos das vias. A REFER, depois de grandes investimentos em novas infraestruturas ferroviárias, detém agora um decisivo e importante papel na resolução das problemáticas que emergem, apostando sempre em tecnologia de ponta para que possa desenvolver um trabalho de conservação que satisfaça todas as necessidades exigidas. Este trabalho desenvolver-se-á nesta ótica de conservação e manutenção, acompanhando todo um processo específico de ataque mecânico pesado, até à sua certificação. A análise dos vários processos caracterizará a exigência referida na manutenção, principalmente da via moderna, onde a fasquia de requisitos é mais elevada.

Metal accumulation and oxidative stress biomarkers in octopus (Octopus vulgaris) from Northwest Atlantic

Metals are ubiquitous in the environment and accumulate in aquatic organisms and are known for their ability to enhance the production of reactive oxygen species (ROS). In aquatic species, oxidative stress mechanisms have been studied by measuring antioxidant enzyme activities and oxidative damages in tissues. The aim of this study was to apply and validate a set of oxidative stress biomarkers and correlate responses with metal contents in tissues of common octopus (Octopus vulgaris). Antioxidant enzyme activity (catalase — CAT, superoxide dismutase — SOD and glutathione S-transferases — GST), oxidative damages (lipid peroxidation — LPO and protein carbonyl content — PCO) andmetal content (Cu, Zn, Pb, Cd and As) in the digestive gland and armof octopus, collected in the NWPortuguese coast in different periods, were assessed after capture and after 14 days in captivity. CAT and SOD activitieswere highly responsive to fluctuations inmetal concentrations and able to reduce oxidative damage, LPO and PCO in the digestive gland. CAT activity was also positively correlated with SOD and GST activities, which emphasizes that the three enzymes respond in a coordinated way to metal induced oxidative stress. Our results validate the use of oxidative stress biomarkers to assess metal pollution effects in this ecological and commercial relevant species.Moreover, octopus seems to have the ability to control oxidative damage by triggering an antioxidant enzyme coordinated response in the digestive gland.

Metal deposition using Ionic liquids

There is an interest to create zinc/tin alloys to replace cadmium as a corrosion protective coating material. Existing aqueous electroplating systems for these alloys are commercially available but have several limitations. Dangerous and highly toxic complexing agents are uses e.g. cyanides. To overcome these problems, ionic liquids could provide a solution to obtain an alloy containing 20 to 30% of zinc. Ionic liquids (IL’s) often have wider electrochemical windows which allow the deposition of e.g. refractive metals that can not be deposited from aqueous solutions. In IL’s it is often not necessary to add complexing agents. The Zn/Sn alloy deposition from IL’s is therefore a promising application for the plating industry. Nevertheless, there are some issues with this alternative for aqueous systems. The degradation of the organic components, the control of the concentration of two metals and the risk of a two phase deposition instead of an alloy had to be overcome first. It is the main purpose of this thesis to obtain a Zn/Sn alloy with 20% zinc using IL’s as an electrolyte. First a separate study was performed on both the zinc and the tin deposition. Afterwards, an attempt to deposit a Zn/Sn alloy was made. An introduction to a study about the electrodeposition of refractive metals concludes this work. It initiated the research for oxygen-free IL’s to deposit molybdenum or tungsten. Several parameters (temperature, metal source and concentration, organic complexing agents,…) were optimized for both the zinc, tin and zinc/tin deposition. Experiments were performed both in a parallel plate cell and a Hull cell, so as to investigate the effect of current density as well. Ethaline200 was selected as electrolyte. As substrate, brass and iron were selected, while as anode a plate of the metal to deposit was chosen, tin for the alloy. The best efficiencies were always obtained on brass; however the iron substrate resulted in the best depositions. A concentration of 0.27M ZnCl2, 0.07M SnCl2 with 0.015M of K3-HEDTA as complexant resulted in a deposition containing the desired alloy with the amount of 20% zinc and 80% tin with good appearance. Refractory metals as molybdenum and tungsten cannot be electrodeposited from aqueous solutions without forming a co-deposition with Ni, Co or Fe. Here, IL’s could again provide a solution. A first requirement is the dissolution of a metal source. MoO3 could be suitable, however there are doubts about using oxides. Oxygen-free IL’s were sought for. A first attempt was the combination of ZnCl2 with chlormequat (CCC), which gave liquids below 150°C in molar ratios of 2 : 1 and 3 : 1. Unfortuna tely, MoO3 didn’t dissolve in these IL’s. Another route to design oxygen-free IL’s was the synthesis of quaternary ammonium salts. None of the methods used, proved viable as reaction time was long and resulted in very low yields. Therefore, no sufficient quantities were obtained to perform the possible electrochemical behavior of refractive metals.

Mixed extractant systems for metal recovery

Hoje em dia, a prevenção dos resíduos de metais é uma questão muito importante para um grande número de empresas, pois necessitam optimizar o seu sistema de tratamento de águas residuais a fim de alcançarem os limites legais dos teores em iões metálicos e poderem efectuar a descarga das águas residuais no domínio hídrico público. Devido a esta problemática foram efectuados estudos inovadores relacionados com a remoção de iões metálicos de águas residuais, verificando-se que as tecnologias de membrana oferecem uma série de vantagens para o efeito. Uma dessas tecnologias, referida como Membrana Líquida de Suporte (SLM), é baseada num mecanismo de extracção. A membrana hidrofóbica, impregnada com uma solução extractora, funciona como barreira entre a água residual e uma solução, geralmente ácida. A diferença de pH entre a água residual e a solução actua como força motriz para o transporte de iões metálicos da água residual para a referida solução. Poderá ocorrer um problema de falta de estabilidade, resultante da possível fuga da solução extractora para fora dos poros das membranas. Estudos anteriores mostraram que os ácidos alquilfosfóricos ou ácidos fosfónicos, como os reagentes D2EHPA e CYANEX e hidroxioximas como o LIX 860-I podem ser muito úteis para a extração de iões metálicos como ferro, cobre, níquel, zinco e outros. A clássica extracção líquido-líquido também tem mostrado que a mistura de diferentes extractores pode ter um efeito sinergético. No entanto, não é claro que haja um efeito óptimo da razão de extractor ou que tipo de complexo é formado durante o processo de extracção. O objectivo deste projecto é investigar este comportamento sinergético e as complexas formações por meio de um método espectrofotométrico, o “Job’s method” e “Mole-ratio method”. Estes métodos são utilizados para estimar a estequiometria dos vários complexos entre dois solutos, a partir da variação de absorvância dos complexos quando comparado com a absorvância do soluto. Com este projecto, o Job’s method e mole-ratio method serão aplicados a um sistema de três componentes, para conseguir mais informações sobre a complexação de níquel (II) e a fim de determinar a razão extractor: metal dos complexos formados durante a aplicação de mistura de extractores D2EHPA e LIX 860-I. Segundo Job’s method a elavada absorvância situa-se na região de 0,015-0,040 M de LIX 860-I e uma baixa concentração de D2EHPA. Quando as diferentes experiências são encontradas num conjunto experimental foram avaliadas de acordo com o método de trabalho, o valor máximo do gráfico foi encontrado para uma baixa fração molar do ião metálico e uma maior concentração de D2EHPA. Esta mudança foi encontrado de 0,50 até 0,30, que poderia apontar para a direção da formação de diferentes complexos. Para o Mole-Ratio method, a estequiometria dos complexos metal pode ser determinada a partir do ponto de intersecção das linhas tangente do gráfico da absorbância versus a concentração do ligante. Em todos os casos, o máximo foi obtido em torno de uma concentração total de 0,010 M. Quando D2EHPA foi aplicado sozinho, absorvâncias muito baixos foram obtidas.

Characterization of airborne particles generated from metal active gas welding process

This study is focused on the characterization of particles emitted in the metal active gas welding of carbon steel using mixture of Ar + CO2, and intends to analyze which are the main process parameters that influence the emission itself. It was found that the amount of emitted particles (measured by particle number and alveolar deposited surface area) are clearly dependent on the distance to the welding front and also on the main welding parameters, namely the current intensity and heat input in the welding process. The emission of airborne fine particles seems to increase with the current intensity as fume-formation rate does. When comparing the tested gas mixtures, higher emissions are observed for more oxidant mixtures, that is, mixtures with higher CO2 content, which result in higher arc stability. These mixtures originate higher concentrations of fine particles (as measured by number of particles by cm 3 of air) and higher values of alveolar deposited surface area of particles, thus resulting in a more severe worker's exposure.

Dual augmentation for aerobic bioremediation of MTBE and TCE pollution in heavy metal-contaminated soil

In this work we isolated from soil and characterized several bacterial strains capable of either resisting high concentrations of heavy metals (Cd2+ or Hg2+ or Pb2+) or degrading the common soil and groundwater pollutants MTBE (methyl-tertbutyl ether) or TCE (trichloroethylene). We then used soil microcosms exposed to MTBE (50 mg/l) or TCE (50 mg/l) in the presence of one heavy metal (Cd 10 ppm or Hg 5 ppm or Pb 50 or 100 ppm) and two bacterial isolates at a time, a degrader plus a metalresistant strain. Some of these two-membered consortia showed degradation efficiencies well higher (49–182% higher) than those expected under the conditions employed, demonstrating the occurrence of a synergetic relationship between the strains used. Our results show the efficacy of the dual augmentation strategy for MTBE and TCE bioremediation in the presence of heavy metals.