A New Indirect Electrochemical Method for Determination of Ozone in Water Using Multiwalled Carbon Nanotubes

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Variabilidade vertical de formas de fósforo em função de fontes e doses de fosfatos em semeadura direta

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

Habilidades matemáticas e memória operacional em crianças de 7 a 12 anos infectadas pelo HIV por transmissão vertical, em estado assintomático

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avaliação do desempenho de um aeromotor de eixo vertical

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Dinâmica populacional e distribuição vertical dos nematóides dos citros no estado de São Paulo e efeito da aplicação de aldicarb no verão

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Mutagenicity profile of atmospheric particulate matter in a small urban center subjected to airborne emission from vehicle traffic and sugar cane burning

Atmospheric particulate matter (PM) is genotoxic and recently was classified as carcinogenic to humans by the International Agency for Research on Cancer. PM chemical composition varies depending on source and atmospheric conditions. The Salmonella/microsome assay is the most used mutagenicity test and can identify the major chemical classes responsible for observed mutagenicity. The objective of this work was to characterize the mutagenicity of PM samples from a countryside city, Limeira, Brazil, which is influenced by heavy traffic and sugar cane biomass burning. Six samples of total PM were collected. Air mass backward trajectories were calculated. Organic extracts were assayed using the Salmonella/microsome microsuspension mutagenicity assay using TA98, YG1041, and TA1538, with and without metabolic activation (S9). YG1041 was the most sensitive strain and mutagenicity reached 9,700 revertants per m(3) without metabolic activation. Potency for TA1538 was higher than TA98, indicating that this strain should be considered in air mutagenicity studies. The increased response to YG1041 relative to TA98, and the decreased response with S9, suggests that nitroaromatics are the major contributors. Limeira is among the most mutagenic cities in the world. High mutagenicity in Limeira seems to occur when the air mass from the area of sugarcane production is mixed with air from the region impacted by anthropogenic activities such as traffic. An increase in the formation of nitro-polycyclic aromatic hydrocarbons may result from longer contact time between the aromatic compounds and the atmosphere with high NOx and ozone concentration, although more studies are required to confirm this hypothesis. Environ. Mol. Mutagen., 2015. © 2015 Wiley Periodicals, Inc.

Soft tissue profile changes after rapid maxillary expansion with a bonded expander

The aim of this study was to evaluate the short-and long-term treatment effects of rapid maxillary expansion (RME) on the soft tissue facial profile of subjects treated with a modified acrylic-hyrax device. The sample comprised 10 males and 10 females in the mixed dentition. Their average age was 9.3 years +/- 10 months pre-treatment (T1), with a narrow maxilla and posterior crossbite, treated with a modified fixed maxillary expander with an occlusal splint. Lateral cephalometric radiographs obtained at T1, immediately post-expansion (T2), and after retention (T3) were used to determine possible changes in the soft tissue facial profile. The means and standard deviations for linear and angular cephalometric measurements were analysed statistically using analysis of variance and Tukey's test (alpha = 0.05). The measurements at T2 differed significantly from those at T1 and T3. However, RME did not produce any statistically significant alteration (P > 0.05) in the soft tissue profile for any of the cephalometric landmarks evaluated when compared at T1 and T3. The use of a fixed expander associated with an occlusal splint did not cause significant alterations in the soft tissue facial profile at T3. This modified device is effective for preventing the adverse vertical effects of RME such as an increase anterior face height in patients with a crossbite.

Entwicklung und Evaluierung einer Modellhierarchie zur Simulation der aktinischen Strahlung in aerosolbelasteter und bewölkter Atmosphäre

Das Verstaendnis der in der Atmosphaere stattfindendenOzonproduktions- und Ozonabbaumechanismen ist eines derwichtigsten Ziele der aktuellen Umweltforschung. Da Ozon inder Atmosphaere ausschliesslich durch photochemischeProzesse gebildet wird, ist die Kenntnis der aktinischenStrahlung eine grundlegende Voraussetzung fuer die Prognosevon Ozonkonzentrationen. Die vorliegende Arbeit befasst sichdaher mit der Modellierung der aktinischen Strahlung alsBasis zur Untersuchung photochemischer Prozesse. Dazu wurde eine Modellhierarchie entwickelt, welcheausgehend von der Berechnung der optischen Eigenschaften deratmosphaerischen Extingenten den Strahlungstransport in derAtmosphaere bestimmt. Dazu wurden verschiedeneStrahlungstransportmodelle verwendet, welche sich durch dieLoesungsmethode der Strahlungstransportgleichung und dieAnzahl der raeumlichen Dimensionen unterscheiden. Zur Ueberpruefung der entwickelten Modellhierarchie und zurUntersuchung des Einflusses der verschiedenen Extingentenauf das atmosphaerische Strahlungsfeld wurden zahlreicheSensitivitaetsstudien durchgefuehrt. Dabei zeigte sich, dasssich der Einfluss von Ozon fast ausschliesslich auf denAnteil der Strahlung mit Wellenlaengen kleiner 340 nmauswirkt. Bei der Untersuchung des Einflusses vonAerosolpartikeln und Wolkentropfen auf die aktinischeStrahlung wurde festgestellt, dass die chemischeZusammensetzung, das Vertikalprofil, die Groesse und dieGroessenverteilung der Partikel einen entscheidendenEinfluss nehmen. Eine Evaluierung des 1-dimensionalenStrahlungstransportmodells an Hand von Vergleichen mit denErgebnissen anderen Strahlungstransportmodelle undverschiedenen Messungen ergab, dass die entwickelteModellhierarchie sehr zuverlaessige Resultate liefert. Die Effekte durchbrochener Bewoelkung konnten mit einer2-dimensionalen Simulation untersucht werden. DieUntersuchungen zeigen, dass die haeufig durchgefuehrteapproximative Betrachtung von partieller Bewoelkung mit1-dimensionalen Strahlungstransportmodellen im Vergleich zuden Ergebnissen der 2-dimensionalen Simulation grosse Fehlerverursacht, da die Effekte an den seitlichen Wolkenraendernvon den 1-dimensionalen Strahlungstransportmodellen nichtberuecksichtigt werden koennen.

Modeling surface-atmosphere exchange of trace gases and energy within and above the Amazon rain forest

Die vorliegende Dissertation untersucht die biogeochemischen Vorgänge in der Vegetationsschicht (Bestand) und die Rückkopplungen zwischen physiologischen und physikalischen Umweltprozessen, die das Klima und die Chemie der unteren Atmosphäre beeinflussen. Ein besondere Schwerpunkt ist die Verwendung theoretischer Ansätze zur Quantifizierung des vertikalen Austauschs von Energie und Spurengasen (Vertikalfluss) unter besonderer Berücksichtigung der Wechselwirkungen der beteiligten Prozesse. Es wird ein differenziertes Mehrschicht-Modell der Vegetation hergeleitet, implementiert, für den amazonischen Regenwald parametrisiert und auf einen Standort in Rondonia (Südwest Amazonien) angewendet, welches die gekoppelten Gleichungen zur Energiebilanz der Oberfläche und CO2-Assimilation auf der Blattskala mit einer Lagrange-Beschreibung des Vertikaltransports auf der Bestandesskala kombiniert. Die hergeleiteten Parametrisierungen beinhalten die vertikale Dichteverteilung der Blattfläche, ein normalisiertes Profil der horizontalen Windgeschwindigkeit, die Lichtakklimatisierung der Photosynthesekapazität und den Austausch von CO2 und Wärme an der Bodenoberfläche. Desweiteren werden die Berechnungen zur Photosynthese, stomatären Leitfähigkeit und der Strahlungsabschwächung im Bestand mithilfe von Feldmessungen evaluiert. Das Teilmodell zum Vertikaltransport wird im Detail unter Verwendung von 222-Radon-Messungen evaluiert. Die ``Vorwärtslösung'' und der ``inverse Ansatz'' des Lagrangeschen Dispersionsmodells werden durch den Vergleich von beobachteten und vorhergesagten Konzentrationsprofilen bzw. Bodenflüssen bewertet. Ein neuer Ansatz wird hergeleitet, um die Unsicherheiten des inversen Ansatzes aus denjenigen des Eingabekonzentrationsprofils zu quantifizieren. Für nächtliche Bedingungen wird eine modifizierte Parametrisierung der Turbulenz vorgeschlagen, welche die freie Konvektion während der Nacht im unteren Bestand berücksichtigt und im Vergleich zu früheren Abschätzungen zu deutlich kürzeren Aufenthaltszeiten im Bestand führt. Die vorhergesagte Stratifizierung des Bestandes am Tage und in der Nacht steht im Einklang mit Beobachtungen in dichter Vegetation. Die Tagesgänge der vorhergesagten Flüsse und skalaren Profile von Temperatur, H2O, CO2, Isopren und O3 während der späten Regen- und Trockenzeit am Rondonia-Standort stimmen gut mit Beobachtungen überein. Die Ergebnisse weisen auf saisonale physiologische Änderungen hin, die sich durch höhere stomatäre Leitfähigkeiten bzw. niedrigere Photosyntheseraten während der Regen- und Trockenzeit manifestieren. Die beobachteten Depositionsgeschwindigkeiten für Ozon während der Regenzeit überschreiten diejenigen der Trockenzeit um 150-250%. Dies kann nicht durch realistische physiologische Änderungen erklärt werden, jedoch durch einen zusätzlichen cuticulären Aufnahmemechanismus, möglicherweise an feuchten Oberflächen. Der Vergleich von beobachteten und vorhergesagten Isoprenkonzentrationen im Bestand weist auf eine reduzierte Isoprenemissionskapazität schattenadaptierter Blätter und zusätzlich auf eine Isoprenaufnahme des Bodens hin, wodurch sich die globale Schätzung für den tropischen Regenwald um 30% reduzieren würde. In einer detaillierten Sensitivitätsstudie wird die VOC Emission von amazonischen Baumarten unter Verwendung eines neuronalen Ansatzes in Beziehung zu physiologischen und abiotischen Faktoren gesetzt. Die Güte einzelner Parameterkombinationen bezüglich der Vorhersage der VOC Emission wird mit den Vorhersagen eines Modells verglichen, das quasi als Standardemissionsalgorithmus für Isopren dient und Licht sowie Temperatur als Eingabeparameter verwendet. Der Standardalgorithmus und das neuronale Netz unter Verwendung von Licht und Temperatur als Eingabeparameter schneiden sehr gut bei einzelnen Datensätzen ab, scheitern jedoch bei der Vorhersage beobachteter VOC Emissionen, wenn Datensätze von verschiedenen Perioden (Regen/Trockenzeit), Blattentwicklungsstadien, oder gar unterschiedlichen Spezies zusammengeführt werden. Wenn dem Netzwerk Informationen über die Temperatur-Historie hinzugefügt werden, reduziert sich die nicht erklärte Varianz teilweise. Eine noch bessere Leistung wird jedoch mit physiologischen Parameterkombinationen erzielt. Dies verdeutlicht die starke Kopplung zwischen VOC Emission und Blattphysiologie.

Biogenic volatile organic compounds in tropical, temperate and boreal forest ecosystems

Biogene flüchtige organische Verbindungen (BFOV) werden in großen Mengen aus terrestrischenrnÖkosystemen, insbesondere aus Wäldern und Wiesen, in die untere Troposphäre emittiert. Austausch-rnFlüsse von BFOVs sind in der troposphärischen Chemie wichtig, weil sie eine bedeutende Rolle in derrnOzon- und Aerosolbildung haben. Trotzdem bleiben die zeitliche und räumliche Änderung der BFOVrnEmissionen und ihre Rolle in Bildung und Wachstum von Aerosolen ungewiss.rnDer Fokus dieser Arbeit liegt auf der in-situ Anwendung der Protonen Transfer ReaktionsrnMassenspektrometrie (PTR-MS) und der Messung von biogenen flüchtigen organischen Verbindungen inrnnordländischen, gemäßigten und tropischen Waldökosystemen während drei unterschiedlicherrnFeldmesskampagnen. Der Hauptvorteil der PTR-MS-Technik liegt in der hohen Messungsfrequenz,rnwodurch eine eventuelle Änderung in der Atmosphäre durch Transport, Vermischung und Chemiernonline beobachtet werden kann. Die PTR-MS-Messungen wurden zweimal am Boden aus und einmalrnvon einem Forschungsflugzug durchgeführt.rnIn Kapitel 3 werden die PTR-MS-Daten, gesammelt während der Flugmesskampagne über demrntropischen Regenwald, vorgelegt. Diese Studie zeigt den Belang der Grenzschichtdynamik für diernVerteilung von Spurengasen mittels eines eindimensionalen Säule - Chemie und KlimaModells (SCM).rnDer Tagesablauf von Isopren zeigte zwischen 14:00 und 16:15 Uhr lokaler Zeit einen Mittelwert vonrn5.4 ppbv auf der Höhe der Baumspitzen und von 3.3 ppbv über 300 m Höhe. Dies deutet darauf hin, dassrnsowohl der turbulente Austausch als auch die hohe Reaktionsfähigkeit von Isopren mit den OxidantienrnOH und Ozon eine wichtige Rolle spielen. Nach dem Ausgleich von chemischen Verlusten undrnEntrainment (Ein- und Ausmischung von Luft an der Grenzschicht), wurde ein Fluss vonrn8.4 mg Isopren m-2h-1 unter teilweise bewölkten Bedingungen für den tropischen Regenwald in derrnGuyanregion abgeschätzt. Dies entspricht einem täglichen Emissionsfluss von 28 mg Isopren prornQuadratmeter.rnIm Kapitel 4 werden die Messungen, welche auf einer Hügellage in gemäßigter Breite inrnsüddeutschland stattgefunden haben, diskutiert. Bei diesem Standort ist die Grenzschicht nachts unter diernStandorthöhe abgefallen, was den Einsatzort von Emissionen abgesondert hatte. Während diernGrenzschicht morgens wieder über die Höhe des Einsatzortes anstieg, konnten die eingeschlossenenrnnächtlichen Emissionen innerhalb der bodennahen Schicht beobachtet werden. Außerdem wurde einrndeutlicher Anstieg von flüchtigen organischen Verbindungen gemessen, wenn die Luftmassen überrnMünchen geführt wurden oder wenn verschmutzte Luftmassen aus dem Po-Tal über die Alpen nachrnDeutschland transportiert wurden. Daten von dieser Kampagne wurden genutzt, um die Änderungen inrndem Mischungsverhältnis der flüchtigen organischen Verbindungen, verbunden mit dem Durchfluss vonrnwarmen und kalten Wetterfronten sowie bei Regen zu untersuchen.rnIm Kapitel 5 werden PTR-MS-Messungen aus dem nördlichen Nadelwaldgürtel beschrieben. Starkernnächtliche Inversionen mit einer niedrigen Windgeschwindigkeit fingen die Emissionen vonrnnahegelegenen Kiefernwäldern und andere BFOV-Quellen ab, was zu hohen nächtlichen BFOVMischverhältnissenrnführte. Partikelereignisse wurden für Tag und Nacht detailliert analysiert. Diernnächtlichen Partikelereignisse erfolgten synchron mit starken extremen von Monoterpenen, obwohl dasrnzweite Ereignis Kernbildung einschloss und nicht mit Schwefelsäure korrelierte. Die MonoterpenrnMischungsverhältnisse von über 16 ppbv waren unerwartet hoch für diese Jahreszeit. NiedrigernWindgeschwindigkeiten und die Auswertung von Rückwärtstrajektorien deuten auf eine konzentrierternQuelle in der Nähe von Hyytiälä hin. Die optische Stereoisomerie von Monoterpenen hat bestätigt, dassrndie Quelle unnatürlich ist, da das Verhältnis von [(+)-α-pinen]/[(−)-α-pinen] viel höher ist als dasrnnatürliches Verhältnis der beiden Enantiomeren.

Retrieval simulations of the vertical profiles of water vapour and other chemical species in the Martian atmosphere using PACS

Water vapour, despite being a minor constituent in the Martian atmosphere with its precipitable amount of less than 70 pr. μm, attracts considerable attention in the scientific community because of its potential importance for past life on Mars. The partial pressure of water vapour is highly variable because of its seasonal condensation onto the polar caps and exchange with a subsurface reservoir. It is also known to drive photochemical processes: photolysis of water produces H, OH, HO2 and some other odd hydrogen compounds, which in turn destroy ozone. Consequently, the abundance of water vapour is anti-correlated with ozone abundance. The Herschel Space Observatory provides for the first time the possibility to retrieve vertical water profiles in the Martian atmosphere. Herschel will contribute to this topic with its guaranteed-time key project called "Water and related chemistry in the solar system". Observations of Mars by Heterodyne Instrument for the Far Infrared (HIFI) and Photodetector Array Camera and Spectrometer (PACS) onboard Herschel are planned in the frame of the programme. HIFI with its high spectral resolution enables accurate observations of vertically resolved H2O and temperature profiles in the Martian atmosphere. Unlike HIFI, PACS is not capable of resolving the line-shape of molecular lines. However, our present study of PACS observations for the Martian atmosphere shows that the vertical sensitivity of the PACS observations can be improved by using multiple-line observations with different line opacities. We have investigated the possibility of retrieving vertical profiles of temperature and molecular abundances of minor species including H2O in the Martian atmosphere using PACS. In this paper, we report that PACS is able to provide water vapour vertical profiles for the Martian atmosphere and we present the expected spectra for future PACS observations. We also show that the spectral resolution does not allow the retrieval of several studied minor species, such as H2O2, HCl, NO, SO2, etc.

First middle-atmospheric zonal wind profile measurements with a new ground-based microwave Doppler-spectro-radiometer

We report on the wind radiometer WIRA, a new ground-based microwave Doppler-spectro-radiometer specifically designed for the measurement of middle-atmospheric horizontal wind by observing ozone emission spectra at 142.17504 GHz. Currently, wind speeds in five levels between 30 and 79 km can be retrieved which makes WIRA the first instrument able to continuously measure horizontal wind in this altitude range. For an integration time of one day the measurement error on each level lies at around 25 m s−1. With a planned upgrade this value is expected to be reduced by a factor of 2 in the near future. On the altitude levels where our measurement can be compared to wind data from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) very good agreement in the long-term statistics as well as in short time structures with a duration of a few days has been found. WIRA uses a passive double sideband heterodyne receiver together with a digital Fourier transform spectrometer for the data acquisition. A big advantage of the radiometric approach is that such instruments can also operate under adverse weather conditions and thus provide a continuous time series for the given location. The optics enables the instrument to scan a wide range of azimuth angles including the directions east, west, north, and south for zonal and meridional wind measurements. The design of the radiometer is fairly compact and its calibration does not rely on liquid nitrogen which makes it transportable and suitable for campaign use. WIRA is conceived in a way that it can be operated remotely and does hardly require any maintenance. In the present paper, a description of the instrument is given, and the techniques used for the wind retrieval based on the determination of the Doppler shift of the measured atmospheric ozone emission spectra are outlined. Their reliability was tested using Monte Carlo simulations. Finally, a time series of 11 months of zonal wind measurements over Bern (46°57′ N, 7°26′ E) is presented and compared to ECMWF wind data.

Vertical variations in basic salt composition of interstitial waters from Pacific sediments

Basic chemical composition of interstitial water in sediments of the Northwestern Pacific along a profile from the continental shelf of the Japan Trench to the ocean bed is discussed. Transformation of interstitial water in sediments rich in organic matter on the continental shelf and at the bottom of the Japan Trench is indicated. Variation in the vertical direction of elementary constituents of interstitial salt solution and variations in certain biogenic elements permit to make conclusions concerning processes taking place in sediments during sedimentation and diagenesis. These processes cause both metamorphism of water and transformation of organic and mineral content of sediments.

Geochemistry on sediment profile PS69/335

During RV Polarstern cruise ANT-XXIII/4 in 2006, a gravity core (PS69/335-2) and a giant box core (PS69/335-1) were retrieved from Maxwell Bay off King George Island (KGI). Comprehensive geochemical (bulk parameters, quantitative XRF, Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) and radiometric dating analyses (14C, 210Pb) were performed on both cores. A comparison with geochemical data from local bedrock demonstrates a mostly detrital origin for the sediments, but also points to an overprint from changing bioproductivity in the overlying water column in addition to early diagenetic processes. Furthermore, ten tephra layers that were most probably derived from volcanic activity on Deception Island were identified. Variations in the vertical distribution of selected elements in Maxwell Bay sediments further indicate a shift in source rock provenance as a result of changing glacier extents during the past c. 1750 years that may be linked to the Little Ice Age and the Medieval Warm Period. Whereas no evidence for a significant increase in chemical weathering rates was found, 210Pb data revealed that mass accumulation rates in Maxwell Bay have almost tripled since the 1940s (0.66 g cm-2 yr-1 in AD 2006), which is probably linked to rapid glacier retreat in this region due to recent warming.

Chemical composition of sediment core GeoB12309-5 from the northern Arabian Sea, its pore water profile and age depth relationship as well as CTD data obtained during cruise M74/3

The Arabian Sea off the Pakistan continental margin is characterized by one of the world's largest oxygen minimum zones (OMZ). The lithology and geochemistry of a 5.3 m long gravity core retrieved from the lower boundary of the modern OMZ (956 m water depth) were used to identify late Holocene changes in oceanographic conditions and the vertical extent of the OMZ. While the lower part of the core (535 - 465 cm, 5.04 - 4.45 cal kyr BP, Unit 3) is strongly bioturbated indicating oxic bottom water conditions, the upper part of the core (284 - 0 cm, 2.87 cal kyr BP to present, Unit 1) shows distinct and well-preserved lamination, suggesting anoxic bottom waters. The transitional interval from 465 to 284 cm (4.45 - 2.87 cal kyr BP, Unit 2) contains relicts of lamination which are in part intensely bioturbated. These fluctuations in bioturbation intensity suggest repetitive changes between anoxic and oxic/suboxic bottom-water conditions between 4.45 - 2.87 cal kyr BP. Barium excess (Baex) and total organic carbon (TOC) contents do not explain whether the increased TOC contents found in Unit 1 are the result of better preservation due to low BWO concentrations or if the decreased BWO concentration is a result of increased productivity. Changes in salinity and temperature of the outflowing water from the Red Sea during the Holocene influenced the water column stratification and probably affected the depth of the lower boundary of the OMZ in the northern Arabian Sea. Even if we cannot prove certain scenarios, we propose that the observed downward shift of the lower boundary of the OMZ was also impacted by a weakened Somali Current and a reduced transport of oxygen-rich Indian Central Water into the Arabian Sea, both as a response to decreased summer insolation and the continuous southward shift of the Intertropical Convergence Zone during the late Holocene.