Influence of seaward boundary condition on contaminant transport in unconfined coastal aquifers

Contaminant transport in coastal aquifers is complicated partly due to the conditions at the seaward boundary including seawater intrusion and tidal variations of sea level. Their inclusion in modelling this system will be computationally expensive. Therefore, it will be instructive to investigate the consequence of simplifying the seaward boundary condition by neglecting the seawater density and tidal variations in numerical predictions of contaminant transport in this zone. This paper presents a comparison of numerical predictions for a simplified seaward boundary condition with experimental results for a corresponding realistic one including a saltwater interface and tidal variations. Different densities for contaminants are considered. The comparison suggests that the neglect of the seawater intrusion and tidal variations does not affect noticeably the overall migration rate of the plume before it reaches the saltwater interface. However, numerical prediction shows that a more dense contaminant travels further seaward and part of the solute mass exits under the sea if the seawater density is not included. This is not consistent with the experimental result, which shows that the contaminant travels upwards to the shoreline along the saltwater interface. Neglect of seawater density, therefore, will result in an underestimation of the exit rate of solute mass around the coastline and fictitious migration paths under the seabed. For a less dense contaminant, neglect of seawater density has little effect on numerical prediction of migration paths. (C) 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Controlled partial mine ventiliation recirculation trial at Mount Isa Mines

The ventilation and cooling of deep, hot mines present particular problems in Australia as a consequence of the surface climate, the size of the underground voids, the degree of mechanization and the cost of power in remote areas. A preliminary investigation of the effects of controlled partial recirculation of air was conducted in Mount Isa Mines' Deep Copper section. Gas and dust concentrations were measured in the exhaust air of the major working section to assess the potential for recirculating exhaust air to the intake airways to reduce the cost of providing an acceptable working environment in the deep parts of the mine. Studies were undertaken of airborne dust deposition in vertical airways and the efficiency of usage of the ventilation air in diluting contaminants. It was established that 45% of the respirable dust was deposited in a 130-m vertical raise and 60% of the air supplied to the section could be reused or recirculated. The first major field trial of a controlled partial recirculation system in Australia was undertaken in the light of these results and demonstrated excellent potential for significant reduction in ventilation costs. Gas and dust contaminant levels were well below the threshold limit values during the trial. It is concluded that controlled partial recirculation can be a practical, effective and safe aid to normal ventilation practice in Australian deep, hot mines.

Experimental investigation of contaminant transport in coastal groundwater

Contaminant transport in coastal aquifers is of increasing interest since, with the development of coastal areas, contaminants from surface sources may enter coastal aquifers and pollute the groundwater flow. Coastal groundwater flow is complicated because of the presence of a freshwater-saltwater diffusion zone and the tidal variation of sea level at the seaward end. This paper investigates experimentally the behaviour of contaminant plumes with different densities in an unconfined coastal aquifer. Experiments were performed in a flow tank filled with glass beads as the porous medium. Results show that the dense contaminant has a more diffusive front than the less dense one in the seaward direction towards the coastline. The plume becomes more diffusive when it travels closer to the saltwater interface. On the contrary, the less dense contaminant presents a relatively sharp outline. It tends to migrate in the upper portion of the aquifer and exits in a concentrated manner over a small discharge area at the coastline, not further seaward under the sea. Non-dimensional parameters show that instabilities occur in our experiments for a density difference of 1.2% or larger between the contaminant and the ambient water. The experimental results provide guidance for field monitoring and numerical modelling. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Unsaturated diffusivity functions for concrete derived from NMR images

Deterioration of concrete or reinforcing steel through excessive contaminant concentration is often the result of repeated wetting and drying cycles. At each cycle, the absorption of water carries new contaminants into the unsaturated concrete. Nuclear Magnetic Resonance (NMR) is used with large concrete samples to observe the shape of the wetting profile during a simple one-dimensional wetting process. The absorption of water by dry concrete is modelled by a nonlinear diffusion equation with the unsaturated hydraulic diffusivity being a strongly nonlinear function of the moisture content. Exponential and power functions are used for the hydraulic diffusivity and corresponding solutions of the diffusion equation adequately predict the shape of the experimental wetting profile. The shape parameters, describing the wetting profile, vary little between different blends and are relatively insensitive to subsequent re-wetting experiments allowing universal parameters to be suggested for these concretes.

Diagnosing the cause of proteolysis in UHT milk

Proteolysis of UHT milk during storage at room temperature is a major factor limiting its shelf-life through changes in its flavour and texture. The latter is characterised by increases in viscosity leading in some cases to gel formation. The enzymes responsible for the proteolysis are the native milk alkaline proteinase, plasmin, and heat-stable, extracellular bacterial proteinases produced by psychrotrophic bacterial contaminants in the milk prior to heat processing. These proteinases react differently with the milk proteins and produce different peptides in the UHT milk. In order to differentiate these peptide products, reversed-phase HPLC and the fluorescamine method were used to analyse the peptides soluble in 12% trichloroacetic acid (TCA) and those soluble at pH 4.6. The TCA filtrate showed substantial peptide peaks only if the milk was contaminated by bacterial proteinase, while the pH 4.6 filtrate showed peptide peaks when either or both bacterial and native milk proteinases caused the proteolysis. Results from the fluorescamine test were in accordance with the HPLC results whereby the TCA filtrate exhibited significant proteolysis values only when bacterial proteinases were present, but the pH 4.6 filtrates showed significant values when the milk contained either or both types of proteinase. A procedure based on these analyses is proposed as a diagnostic test for determining which type of proteinase-milk plasmin, bacterial proteinase, or both-is responsible for proteolysis in UHT milk. (C) 2003 Swiss Society of Food Science and Technology. Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Remoção do herbicida 2,4-D por meio do tratamento convencional da água e adsorção em carvão ativado granular em instalação piloto

O crescimento populacional empurra a produção agrícola em direção ao uso intensivo dos agrotóxicos que aumentam a produtividade. Porém, seu uso incorreto pode resultar em grave problema para as estações de tratamento da água e impactar negativamente na saúde pública. Segundo estudos em escala laboratorial, o tratamento convencional, um dos mais utilizados no Brasil, apresenta remoção insignificante do 2,4-D. A adsorção em carvão ativado tem se demonstrado como tecnologia eficiente na remoção de diversos contaminantes, dentre eles os agrotóxicos. Assim, foi avaliada a remoção dos herbicidas 2,4-D e 2,4,5-T e metabólito 2,4-DCP, utilizando o tratamento convencional e a adsorção em coluna de carvão ativado granular em instalação piloto. O carvão ativado granular empregado foi o derivado da casca de coco. A concentração dos herbicidas foi analisada por cromatografia líquida de alta eficiência com detector por arranjo de diodos e extração em fase sólida. A associação do tratamento convencional com a adsorção em carvão ativado granular apresentou elevada remoção do 2,4-D (99%) atingindo concentrações finais abaixo do limite da Portaria MS n° 2914/2011. O tratamento convencional, no entanto, também apresentou remoção do 2,4-D (35 a 59%), sendo o maior percentual obtido na decantação (30 a 52%), indicando que houve interação entre a matéria orgânica natural e o 2,4-D, contribuindo para sua remoção nessa etapa. O 2,4-DCP e 2,4,5-T apresentaram concentrações abaixo do limite de detecção.

Identificação Química em Nível Molecular de Amostras de Maconha por ESI-FT-ICR MS

mais consumida no país, e proscrita pela Lei n° 11.343 de 23 de agosto de 2006 (chamada de “nova lei de droga”), onde todos os isômeros, sais, éteres e ésteres do ∆9-Tetrahidrocannabinol (THC), princípio ativo, foram proscritos. O método utilizado pela Polícia Civil do Estado do Espírito Santo para a identificação de cannabinóides é o teste colorimétrico, por meio de solução básica de Salt Fast Blue B, o qual apresenta resultados falsos negativos e falsos positivos. A técnica de espectrometria de massas de altíssima resolução e exatidão de massas (ESI(-)FTICR MS), permite detectar os principais cannabinóides na forma de molécula desprotonada, íon [M-H]-. Alguns íons que podem ser identificados são: [CBN - H]- de m/z 309 (CBN = cannabinol); [THC - H]- de m/z 313 (THC = tetrahidrocannabinol) e [CBD - H]- de m/z 313; [CBC - H]- de m/z 327 (CBC = cannabicromeno); [CBEA - H]- de m/z 345 (CBEA = ácido cannabielsóico); [CBNA - H]- de m/z 353 (CBNA = ácido cannabinólico); [THCA - H]- de m/z 357 (THCA = ácido tetrahidrocannabinólico); [8α, 11-Bis-hydroxy-∆9-THC-A - H]- de m/z 389); [∆9-THCA +C2H2O - H]- de m/z 357; e dímeros com m/z de 637, 653, 673, 681, 685 e 717. Foram encontrados adulterantes identificados como [M + N + H]+ : 491; [2M + N + H]+ : 819 e [3M + N + H]+ : 1147, onde M = OTHC (328Da C21H28O3) e N = Nicotina (162Da C10H14N2), além de lidocaína e cocaína. Ainda foram identificados alguns noncannabinóides como Cannflavino A e B e ácidos graxos como palmítico, oleico, linolênico e gama-linolênico nos extratos de sementes de Cannabis. Este estudo tem o objetivo de identificar o perfil químico de amostras de maconha, apreendidas pela Polícia Civil do Estado do Espírito Santo, por ESI(±)-FT-ICR MS.

Determinação de estanho em tecidos de ratas por ICP-MS

Os organoestânicos, principalmente o tributilestanho (TBT), são contaminantes ambientais, utilizados principalmente em tintas anti-incrustantes para navios. Eles sofrem bioacumulação e podem ser encontrados em mamíferos, inclusive em seres humanos. A principal fonte de exposição é a ingestão de alimentos contaminados. Esse estudo possuiu como objetivo a determinação de estanho em tecidos de ratas expostas cronicamente a TBT utilizando espectrometria de massas com plasma acoplado indutivamente (ICP-MS). Ratas Wistar adultas foram usadas na experimentação, sendo divididas dois grupos: o grupo exposto a 100 ng kg-1 dia-1 de TBT por 15 dias e o grupo de referência que recebeu somente o veículo durante o mesmo período de exposição. Ao final da exposição, os animais foram sacrificados e coletados plasma, coração, rim, pulmão, fígado e ovário para análise. As amostras foram secas em estufa por 72 horas e pulverizadas. A determinação de estanho foi realizada por ICP-MS após a digestão ácida assistida por micro-ondas de uma amostra com aproximadamente 100 mg. O limite de detecção (LD) calculado foi 4,3 ng L-1, o que permite a determinação de estanho em amostras de tecidos de animais usados para experimentação. A exatidão foi verificada pela análise do material de referência certificado de urina, Seronorm Urine (54,6 ± 2,7 μg L-1), tendo como resultado 50,1 ± 3,8 μg L-1. A concentração de estanho foi determinada em amostras de plasma, coração, rim, pulmão, fígado e ovário do grupo exposto a TBT e do grupo controle. Houve diferença estatisticamente significativa entre os dois grupos para todas as amostras analisadas. As diferenças entre os grupos foram mais pronunciadas nas amostras de fígado e rim. Além disso, este estudo mostrou que a presença de estanho no organismo de ratas distribui-se pelos tecidos acarretando em alterações morfofisiológicas já descritas em ovários, coração e fígado

Avaliação da adsorção do herbicida 2,4-D em carvão ativado em pó utilizando água com diferentes qualidades

O 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) é um dos herbicidas mais consumidos no Brasil e é preferencialmente usado devido a sua boa seletividade e baixo custo. Possui alta toxidade e baixa biodegradabilidade, oferecendo risco à saúde humana e ao meio ambiente, podendo ser encontrado em solos, águas superficiais e subterrâneas. Estudos mostram que o tratamento convencional da água possui baixa eficácia na remoção de microcontaminantes, com isso várias técnicas têm sido utilizadas na remoção de compostos em água, como a adsorção por carvão ativado. Apresenta-se a adsorção em carvão ativado tem se demonstrado como tecnologia eficiente na remoção de diversos contaminantes, dentre eles os agrotóxicos. Assim, o presente trabalho objetivou avaliar a adsorção do 2,4-D por três carvões ativados em pó (CAP) em água ultrapura e em água bruta do Rio Santa Maria da Vitória. A quantificação do herbicida foi analisada por cromatografia líquida de alta eficiência, após concentração da amostra pelo método de extração em fase sólida. Os ensaios de adsorção foram realizados com carvões ativados derivados da casca de coco (CAP-01), pinus (CAP-02) e palha de café (CAP-03), que foram caracterizados e avaliados na sua capacidade de remoção do 2,4-D nas duas matrizes de água. Dois modelos de isoterma de adsorção, Langmuir e Freundlich, foram aplicados para descrever os dados de adsorção, que indicaram o CAP-02 como o carvão que apresentou a melhor capacidade de adsorção do 2,4-D entre os carvões estudados, tanto em água ultrapura quanto em água bruta. Nos ensaios realizados em água bruta, houve redução da adsorção do 2,4-D para as três amostras de CAP, quando comparado com os ensaios realizados em água ultrapura, indicando interferência de compostos, como a matéria orgânica, no processo de adsorção.

Uma solução da equação difusão-advecção com o termo contragradiente

Neste trabalho, apresenta­se uma solução para equação de difusão­advecção considerando o  termo  contragradiente  que  é um termo  adicional. Esse termo  adicional  contém informações  sobre a assimetria, escala de tempo Lagrangeana e velocidade turbulenta vertical. A solução  da equação foi obtida pela utilização da técnica de Transformada de Laplace, considerando a  Camada  Limite  Planetária  (CLP)  como  um  sistema  de  multicamadas.  Os  parâmetros  turbulentos foram derivados da teoria de difusão estatística de Taylor, combinada com a teoria  da similaridade. Assim, são apresentadas simulações para diferentes valores de assimetria, o  que  propiciou  a  obtenção  de  uma  concentração  de  contaminantes  em  diferentes  alturas,  em  uma  camada  limite  convectiva.  A  avaliação  do  desempenho  do  modelo,  considerando  a  assimetria  no  processo  de  dispersão  de  poluentes  atmosféricos, foi realizada  através  de  um  experimento  de  tanque  convectivo  tradicional.  Nesse  experimento,  o  termo  contragradiente  influenciou a concentração de poluentes para uma camada limite convectiva. Entretanto, com  as  parametrizações  utilizadas,  o  modelo  não  conseguiu  captar  de  forma  eficiente  o  comportamento da concentração em pontos mais distantes da fonte.

Indoor air quality in primary schools

Clean air is a basic requirement of life. The Indoor Air Quality (IAQ) has been the object of several studies due to an increasing concern within the scientific community on the effects of indoor air quality upon health, especially as people tend to spend more time indoors than outdoors. The quality of air inside homes, offices, schools or other private and public buildings is an essential determinant of healthy life and people’s well-being. People can be exposed to contaminants by inhalation, ingestion and dermal contact. In the past, scientists have paid much attention to the study of exposure to outdoor air contaminants, because they have realised the seriousness of outdoor air pollution problems. However, each indoor microenvironment has unique characteristics, determined by the local outdoor air, specific building characteristics and indoor activities. Indeed, hazardous substances are emitted from buildings, construction materials and indoor equipment or due to human activities indoors.

Environmental exposure to toxicants mixtures from a multi-purpose estuary: perspectives for a biomonitoring study in Portugal

This work was focused on a multi-purpose estuarine environment (river Sado estuary, SW Portugal) around which a number of activities (e.g., fishing, farming, heavy industry, tourism and recreational activities) coexist with urban centres with a total of about 200 000 inhabitants. Based on previous knowledge of the hazardous chemicals within the ecosystem and their potential toxicity to benthic species, this project intended to evaluate the impact of estuarine contaminants on the human and ecosystem health. An integrative methodology based on epidemiological, analytical and biological data and comprising several lines of evidence, namely, human contamination pathways, human health effects, consumption of local produce, estuarine sediments, wells and soils contamination, effects on commercial benthic organisms, and genotoxic potential of sediments, was used. The epidemiological survey confirmed the occurrence of direct and indirect (through food chain) exposure of the local population to estuarine contaminants. Furthermore, the complex mixture of contaminants (e.g., metals, pesticides, polycyclic aromatic hydrocarbons) trapped in the estuary sediments was toxic to human liver cells exposed in vitro, causing cell death, oxidative stress and genotoxic effects that might constitute a risk factor for the development of chronic-degenerative diseases, on the long term. Finally, the integration of data from several endpoints indicated that the estuary is moderately impacted by toxicants that affect also the aquatic biota. Nevertheless, the human health risk can only be correctly assessed through a biomonitoring study including the quantification of contaminants (or metabolites) in biological fluids as well as biomarkers of early biological effects (e.g., biochemical, genetic and omics-based endpoints) and genetic susceptibility in the target population. Data should be supported by a detailed survey to assess the impact of the contaminated seafood and local farm products consumption on human health and, particularly, on metabolic diseases or cancer development.

Eliminação do Cr(VI) na fase de neutralização de um efluente industrial proveniente de processos de galvanoplastia

A presente tese teve por base a identificação e resolução de um problema existente no tratamento de efluentes provenientes dos processos de tratamento de superfícies por galvanoplastia, na OGMA – Indústria Aeronáutica de Portugal S.A.. Observou-se a ocorrência, esporádica, de crómio hexavalente, (Cr (VI)), em valor superior ao valor limite de emissão (VLE). Os resultados foram monitorizados e os dados recolhidos no decorrer da actividade de tratamento de efluentes, durante o período de, aproximadamente, 5 anos (2006 a 2011). A recolha de resultados decorreu no âmbito da actividade profissional da mestranda, que, para além da responsabilidade técnica dos processos de galvanoplastia na empresa, é também responsável pelo suporte técnico ao processo de tratamento de efluentes resultantes da actividade de tratamento de superficies por processos de galvanoplastia. A empresa OGMA – Indústria Aeronáutica de Portugal S.A., é uma empresa de actividade aeronáutica dedicada à Fabricação e Manutenção de aeronaves, nomeadamente a prestação de serviços de Manutenção, Revisão e Modernização de, Aeronaves, Motores e Componentes, bem como Fabricação e Montagem de Aeroestruturas. Integrada na OGMA, S.A. encontra-se a área de tratamentos electroquímicos, onde são realizados processos de tratamento de materiais metálicos por electrodeposição, deposição química e conversão química. Desta actividade resulta uma quantidade considerável de efluentes líquidos que necessitam de tratamento adequado previamente à sua descarga em cursos de água. Devido ao tipo de contaminantes que estes efluentes possuem, o tratamento dos mesmos é realizado em várias etapas, passando pela oxidação de cianetos, a redução de cromatos e a neutralização. Posteriormente segue-se uma sedimentação e a remoção de lamas. De modo a garantir um controlo dos parâmetros de descarga dos efluentes tratados, de acordo com a legislação ambiental em vigor, o efluente obtido é analisado periodicamente em laboratório acreditado. Na perspectiva de solucionar o problema em questão, procedeu-se à realização de ensaios experimentais utilizando os efluentes provenientes dos tanques de reacção da redução de cromatos e da oxidação de cianetos da linha com cádmio, com especial incidência na variação dos intervalos de pH recomendados para cada uma das fases do tratamento de efluentes, e observação do comportamento das misturas em termos de presença de Cr (VI), quando sujeitos a variações de pH. Após análise dos dados disponíveis e realização de todos os ensaios, conclui-se que, o processo de oxidação de cianeto da linha com cádmio e o processo de redução de cromatos na mesma linha estão a funcionar adequadamente. Concluiu-se que o reaparecimento de Cr (VI) ocorre devido à existência de hipoclorito de sódio, em excesso, no tanque de oxidação de cianeto que, quando passa para o tanque de neutralização e entra em contacto com o efluente proveniente do tanque de redução de cromatos, oxida parte do crómio trivalente, (Cr (III)), existente, a Cr (VI). Para impedir a ocorrência deste fenómeno separou-se todo o efluente contendo crómio que passou a ser tratado na linha de tratamento de efluentes isenta de cádmio, não entrando assim em contacto com o efluente que contém hipoclorito não reagido, evitando a oxidação do Cr (III) a Cr (VI).

Fungal contamination of poultry litter: a public health problem

Although numerous studies have been conducted on microbial contaminants associated with various stages related to poultry and meat products processing, only a few reported on fungal contamination of poultry litter. The goals of this study were to (1) characterize litter fungal contamination and (2) report the incidence of keratinophilic and toxigenic fungi presence. Seven fresh and 14 aged litter samples were collected from 7 poultry farms. In addition, 27 air samples of 25 litters were also collected through impaction method, and after laboratory processing and incubation of collected samples, quantitative colony-forming units (CFU/m3) and qualitative results were obtained. Twelve different fungal species were detected in fresh litter and Penicillium was the most frequent genus found (59.9%), followed by Alternaria (17.8%), Cladosporium (7.1%), and Aspergillus (5.7%). With respect to aged litter, 19 different fungal species were detected, with Penicillium sp. the most frequently isolated (42.3%), followed by Scopulariopsis sp. (38.3%), Trichosporon sp. (8.8%), and Aspergillus sp. (5.5%). A significant positive correlation was found between litter fungal contamination (CFU/g) and air fungal contamination (CFU/m3). Litter fungal quantification and species identification have important implications in the evaluation of potential adverse health risks to exposed workers and animals. Spreading of poultry litter in agricultural fields is a potential public health concern, since keratinophilic (Scopulariopsis and Fusarium genus) as well as toxigenic fungi (Aspergillus, Fusarium, and Penicillium genus) were isolated.

Remediation of sandy soils contaminated with hydrocarbons and halogenated hydrocarbons by soil vapour extraction

This paper presents the study of the remediation of sandy soils containing six of the most common contaminants (benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, trichloroethylene and perchloroethylene) using soil vapour extraction (SVE). The influence of soil water content on the process efficiency was evaluated considering the soil type and the contaminant. For artificially contaminated soils with negligible clay contents and natural organic matter it was concluded that: (i) all the remediation processes presented efficiencies above 92%; (ii) an increase of the soil water content led to a more time-consuming remediation; (iii) longer remediation periods were observed for contaminants with lower vapour pressures and lower water solubilities due to mass transfer limitations. Based on these results an easy and relatively fast procedure was developed for the prediction of the remediation times of real soils; 83% of the remediation times were predicted with relative deviations below 14%.