Characterication of metals in hemolymph and tissues of the Antarctic bivalve Laternula elliptica

A high input of lithogenic sediment from glaciers was assumed to be responsible for high Fe and Mn contents in the Antarctic soft shell clam Laternula elliptica at King George Island. Indeed, withdrawal experiments indicated a strong influence of environmental Fe concentrations on Fe contents in bivalve hemolymph, but no significant differences in hemolymph and tissue concentrations were found among two sites of high and lower input of lithogenic debris. Comparing Fe and Mn concentrations of porewater, bottom water, and hemolymph from sampling sites, Mn appears to be assimilated as dissolved species, whereas Fe apparently precipitates as ferrihydrite within the oxic sediment or bottom water layer prior to assimilation by the bivalve. Hence, we attribute the high variability of Fe and Mn accumulation in tissues of L. elliptica around Antarctica to differences in the geochemical environment of the sediment and the resulting Fe and Mn flux across the benthic boundary.

Assessment of metals contamination (Cd, Pb, Ni) at the Óbidos Lagoon using Cerastoderma edule as a biomonitoring tool

A poluição marinha é um problema ambiental Mundial que afeta as constituintes bióticas e abióticas do Ecossistema. Os resultados de diversas atividades antropogénicas chegam ao meio marinho através de escorrências terrestres, industriais e agrícolas assim como através de descargas domésticas, causando distúrbios neste Ecossistema. Sendo assim, a avaliação da contaminação por metais é uma das prioridades tendo em conta que estes químicos têm comportamentos acumulativos e podem ser transportados ao longo de grandes distâncias. Nos estuários, os bivalves são componentes chaves das comunidades macrobentónicas devido o seu papel vital na comunidade e também por serem uma ótima fonte de alimentação para os seres Humanos. Na Lagoa de Óbidos, uma das espécies com estas características e intensamente apanhada é o berbigão Cerastoderma edule. Este berbigão foi descrito por vários autores como sendo tolerante a diversos poluentes. Sendo assim, no presente estudo, o principal objetivo foi utilizar C. edule como ferramenta de biomonitorização de contaminações por metais na Lagoa de Óbidos, avaliando a contaminação por Cádmio, Chumbo e Níquel durante as estações do ano de 2009 e 2010 em duas estações de amostragens (estação ML e BSB). Os resultados foram complementados com a análise de contaminações por metais em amostras de águas e sedimentos. Diversas respostas fisiológicas do berbigão foram também averiguadas de modo a perceber os efeitos da presença de metais e sua acumulação. Finalmente, avaliou-se a Dose Semanal Admissível Provisória (DSAP) para o consumo de berbigão para os mínimos e máximos de concentrações de metais detetados em cada estação de amostragem. Todos os metais foram detetados em amostras de água enquanto apenas o Pb foi detetado no sedimento. O Pb e o Ni foram detetados mais vezes na amostras biológicas do que o Cd. No entanto, as contaminações por metais Pb e Cd no berbigão foram frequentemente acima do limiar fixado pelas autoridades responsáveis enquanto o Ni se encontrou perto dos valores legislados. A avaliação da DSAP revelou a necessidade de aumentar a monitorização biológica neste berbigão visto que a dose semanal admissível foi muito baixa para os três metais. De um modo geral, C. edule refletiu as modificações ambientais, respondendo a modificações físico-químicas e contaminações por metais durante o período de estudo em ambas as estações de amostragem. Assim, este estudo permitiu concluir que Cerastoderma edule foi um bom e sensível indicador de contaminações por metais, especialmente para o Pb e preferencialmente para o Ni.

Comments on “High-temperature creep resistance and effects on the austenite reversion and precipitation of 18 Ni (300) maraging steel” by dos Reis et al. [Materials Characterization 107 (2015) 350- 357]

This letter attempts to comment on an article by dos Reis et al., in the aspects of creep considerationand chemical analysis in maraging steels.

A three dimensional finite volume approach to the thermo-mechanical modelling of the shape casting of metals

This paper presents a three dimensional, thermos-mechanical modelling approach to the cooling and solidification phases associated with the shape casting of metals ei. Die, sand and investment casting. Novel vortex-based Finite Volume (FV) methods are described and employed with regard to the small strain, non-linear Computational Solid Mechanics (CSM) capabilities required to model shape casting. The CSM capabilities include the non-linear material phenomena of creep and thermo-elasto-visco-plasticity at high temperatures and thermo-elasto-visco-plasticity at low temperatures and also multi body deformable contact with which can occur between the metal casting of the mould. The vortex-based FV methods, which can be readily applied to unstructured meshes, are included within a comprehensive FV modelling framework, PHYSICA. The additional heat transfer, by conduction and convection, filling, porosity and solidification algorithms existing within PHYSICA for the complete modelling of all shape casting process employ cell-centred FV methods. The termo-mechanical coupling is performed in a staggered incremental fashion, which addresses the possible gap formation between the component and the mould, and is ultimately validated against a variety of shape casting benchmarks.

Modelling interacting phenomena during the solidification of metals in the casting process

A variety of interacting complex phenomena takes place during the casting of metallic components. Here molten metal is poured into a mould cavity where it flows, cools, solidifies and then deforms in its solid state. As the metal cools, thermal gradients will promote thermal convection which will redistribute the heat around the component (usually from feeders or risers) towards the solidification front and mushy zone. Also, as the evolving solid regions of the cast component deform they will form gap at the cast-mould interface. This gap may change the rate of solidification in certain parts the casting, hence affecting the manner in which the cast component solidifies. Interaction between a cast component and its surrounding mould will also govern stress magnitudes in both the cast and mould -these may lead to defects such as cracks. This paper presents a multiphysics modelling approach to this complex process. Emphasis will be placed on the interacting phenomena taking place during the process and the modelling strategy used. Comparisons with plant data are also be given.

In vitro effects of metals on the acid phosphatase from the microalgae Pseudokirchneriella subcapitata.

2008

Additive Manufacturing by LPBF and WAAM of metals: correlation between production process, microstructure and mechanical properties

In the most recent years, Additive Manufacturing (AM) has drawn the attention of both academic research and industry, as it might deeply change and improve several industrial sectors. From the material point of view, AM results in a peculiar microstructure that strictly depends on the conditions of the additive process and directly affects mechanical properties. The present PhD research project aimed at investigating the process-microstructure-properties relationship of additively manufactured metal components. Two technologies belonging to the AM family were considered: Laser-based Powder Bed Fusion (LPBF) and Wire-and-Arc Additive Manufacturing (WAAM). The experimental activity was carried out on different metals of industrial interest: a CoCrMo biomedical alloy and an AlSi7Mg0.6 alloy processed by LPBF, an AlMg4.5Mn alloy and an AISI 304L austenitic stainless steel processed by WAAM. In case of LPBF, great attention was paid to the influence that feedstock material and process parameters exert on hardness, morphological and microstructural features of the produced samples. The analyses, targeted at minimizing microstructural defects, lead to process optimization. For heat-treatable LPBF alloys, innovative post-process heat treatments, tailored on the peculiar hierarchical microstructure induced by LPBF, were developed and deeply investigated. Main mechanical properties of as-built and heat-treated alloys were assessed and they were well-correlated to the specific LPBF microstructure. Results showed that, if properly optimized, samples exhibit a good trade-off between strength and ductility yet in the as-built condition. However, tailored heat treatments succeeded in improving the overall performance of the LPBF alloys. Characterization of WAAM alloys, instead, evidenced the microstructural and mechanical anisotropy typical of AM metals. Experiments revealed also an outstanding anisotropy in the elastic modulus of the austenitic stainless-steel that, along with other mechanical properties, was explained on the basis of microstructural analyses.

Epäpuhtauksien poistaminen prosessivesistä

Kemira Chemicals Oy in Äetsä produces sodium chlorate as its main product. It is produced with electrolysis in electrolyte cells. During the manufacturing process impurities, out of which the largest one is iron, accumulate in the cells. These impurities are removed in cell wash with hydrochloric acid liquid, after which the wash water is precipitated with sodium hydroxide and sodium carbonate, and filtered with filter press. After the treatment the wash water is recycled back to the manufacturing process. The aim of this thesis was primarily to improve the treatment of wash water in order to remove the impurities with low costs. This would result in more impurity-free water and in sufficient capacity of impurity removal. The second aim was to maintain the chromium in the treated wash water because it forms a diaphragm of chromium hydroxide to cathode which prevents the flow of anions to cathode. The literature part investigates properties, use and manufacturing of sodium chlorate, electrolyte cell and its wash technique, and impurities of wash water. The beginning of the applied part investigates alternatives of separation methods which could be used to improve the treatment of wash water. In the experiments an optimum pH for the precipitation of wash water was determined, and a research of the use of sodium hydroxide, sodium carbonate, calcium hydroxide and calcium chloride as a precipitant was carried out. Also a suitable flocculant and a filter cloth for the treatment of wash water were determined. Finally, process changes were introduced, partly by applying the current equipment, and the costs and savings were calculated.

Estudo da remediação de um aquífero contaminado com sulfato e metais através de barreira reativa permeável orgânica.

Este trabalho teve como objetivo geral estudar a viabilidade técnica de utilizar bagaço de cana como meio reativo de barreiras reativas permeáveis (BRP) para remoção de sulfato e metais de águas subterrâneas contaminadas. O estudo baseou-se em investigação experimental, por meio de ensaios laboratoriais de coluna, e em modelagem matemática, para a qual utilizaram-se também alguns dados obtidos em um estudo de caso de uma unidade industrial contaminada com sulfato e metais. Neste local contaminado, as características hidrogeológicas e topográficas propiciam a utilização de uma barreira reativa permeável como técnica de remediação. Barreiras reativas permeáveis são uma alternativa para remediação de águas subterrâneas que vem progredindo rapidamente na última década, a partir de ensaios de bancada e coluna em laboratório para implementação em escala real em campo. Três colunas bióticas foram montadas utilizando bagaço de cana como meio reativo e um material de base poroso constituído de areia e cascalho para fornecer adequada condutividade hidráulica, com a proporção de 1:28 em massa seca. Também foi adicionado ao meio reativo um inóculo bacteriano composto por esterco bovino dissolvido. Uma quarta coluna, sem inóculo e contendo um agente biocida, compôs o experimento branco (abiótico). Uma solução sintética foi introduzida nas colunas simulando condições da água subterrânea do estudo de caso, com velocidade de Darcy em torno de 2,0x10-7 m/s composta por sulfato e metais (zinco e níquel) com concentrações de 6.000 mg/L e 15 mg/L, respectivamente. Os resultados das análises da fase líquida das colunas bióticas apresentaram: (i) média da taxa de remoção de sulfato durante todo o tempo do experimento de 49 mg/L/dia; (ii) as concentrações de Zn e Ni diminuíram de 15 mg/L para valores não detectáveis pela técnica analítica utilizada (< 0,01 mg/L); (iii) aumento do pH de 5.5-5.8 para valores entre 6,8-8,0; (iv) redução do valor do potencial de óxido redução (Eh) para valores de até -200mV. Não foram observadas reduções das concentrações de metais e sulfato na fase líquida da coluna abiótica e os valores de pH e Eh permaneceram dentro das faixas iniciais. Análises nas fases sólidas das colunas bióticas por MEV e EDS após o término do experimento identificaram a presença de Ni, Zn, S e Mn, indicando a precipitação desses metais em forma de sulfetos. Estes elementos não foram detectados na fase sólida da coluna abiótica. Assim, pôde-se inferir que toda a remoção de sulfato verificada nas colunas bióticas pode ser atribuída a redução bacteriana de sulfato. A partir das condições experimentais dos ensaios, foi realizada a modelagem e o dimensionamento da BRP. Para a estimativa da cinética de redução de sulfato, aplicou-se a solução analítica de Van Genuchten para transporte de contaminantes com degradação, obtendo-se uma taxa de decaimento de primeira ordem de 0,01 dia-1. A determinação da espessura e tempo de residência da barreira foi realizada considerando que a concentração de sulfato na saída da barreira fosse menor ou igual a 250 mg/L. O resultado do dimensionamento de uma BRP preenchida com bagaço de cana e areia nas proporções de 1:28 em massa seca resultaria em uma BRP de 7,1 m de espessura, com tempo de residência de 950 dias, no local de estudo de caso. Caso fosse utilizado o dobro da proporção de bagaço de cana e areia em massa seca (1:14), a implantação da BRP apresentar-se-ia viável, com espessura aproximada de 4 m. Através destes resultados, pôde ser comprovada a hipótese de que bagaço de cana como substrato e esterco bovino como inóculo compõem um meio reativo viável para a redução de sulfato e precipitação de metais em uma BRP.