Transport mechanism in ionic liquid membranes and the study of thiomersal biodegradation

The initial goal of this work was the development of a supported liquid membrane (SLM) bioreactor for the remediation of vaccine production effluents contaminated with a highly toxic organomercurial – thiomersal. Therefore, two main aspects were focused on: 1) the development of a stable supported liquid membrane – using room temperature ionic liquids (RTILs) – for the selective transport of thiomersal from the wastewater to a biological compartment, 2) study of the biodegradation kinetics of thiomersal to metallic mercury by a Pseudomonas putida strain. The first part of the work focused on the evaluation of the physicochemical properties of ionic liquids and on the SLMs’ operational stability. The results obtained showed that, although it is possible to obtain a SLM with a high stability, water possesses nonnegligible solubility in the RTILs studied. The formation of water clusters inside the hydrophobic ionic liquid was identified and found to regulate the transport of water and small ions. In practical terms, this meant that, although it was possible to transport thiomersal from the vaccine effluent to the biological compartment, complete isolation of the microbial culture could not be guaranteed and the membrane might ultimately be permeable to other species present in the aqueous vaccine wastewater. It was therefore decided not to operate the initially targeted integrated system but, instead, the biological system by itself. Additionally, attention was given to the development of a thorough understanding of the transport mechanisms involved in the solubilisation and transport of water through supported liquid membranes with RTILs as well as to the evaluation of the effect of water uptake by the SLM in the transport mechanisms of water-soluble solutes and its effect on SLM performance. The results obtained highlighted the determinant role played by water – solubilised inside the ionic liquids – on the transport mechanism. It became clear that the transport mechanism of water and water-soluble solutes through SLMs with [CnMIM][PF6] RTILs was regulated by the dynamics of water clusters inside the RTIL, rather than by molecular diffusion through the bulk of the ionic liquid. Although the stability tests vi performed showed that there were no significant losses of organic phase from the membrane pores, the formation of water clusters inside the ionic liquid, which constitute new, non-selective environments for solute transport, leads to a clear deterioration of SLM performance and selectivity. Nevertheless, electrical impedance spectroscopy characterisation of the SLMs showed that the formation of water clusters did not seem to have a detrimental effect on the SLMs’ electrical characteristics and highlighted the potential of using this type of membranes in electrochemical applications with low resistance requirements. The second part of the work studied the kinetics of thiomersal degradation by a pure culture of P. putida spi3 strain, in batch culture and using a synthe tic wastewater. A continuous ly stirred tank reactor fed with the synthetic wastewater was also operated and the bioreactor’s performance and robustness, when exposed to thiomersal shock loads, were evaluated. Finally, a bioreactor for the biological treatment of a real va ccine production effluent was set up and operated at different dilution rates. Thus it was possible to treat a real thiomersal-contaminated effluent, lowering the outlet mercury concentration to values below the European limit for mercury effluent discharges.

Water treatments in semi-closed cooling circuits and their impact on the quality of effluents discharged by CERN

Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, Gestão de Sistemas Ambientais

Water treatments in semi-closed cooling circuits and their impact on the quality of effluents discharged by CERN

Mestrado integrado em Engenharia do Ambiente, perfil: Gestão de Sistemas Ambientais

Diagnóstico ambiental de duas empresas

Mestrado em Engenharia Química - Ramo Tecnologias de Protecção Ambiental

Diagnóstico de funcionamento e otimização das ETARs do concelho da Póvoa de Varzim

O tratamento das águas residuais é uma matéria de extrema importância para o município da Póvoa de Varzim, não só por uma questão de saúde pública e conservação do meio ambiente como também pela vertente turística deste concelho, que tem na sua orla costeira seis praias às quais foram atribuídas bandeiras azuis pela sua qualidade. O concelho da Póvoa de Varzim engloba doze freguesias e possui quinze estações de tratamento de águas residuais (ETARs), sendo catorze delas compactas. O seu controlo é assegurado pela divisão de saneamento básico da câmara municipal da Póvoa de Varzim. O objetivo deste trabalho foi o diagnóstico de funcionamento das ETARs do município tendo em vista a identificação dos problemas existentes e a sua resolução/otimização. De forma a poder identificar o princípio de funcionamento e a presença de anomalias nas estações de tratamento, foram realizadas várias visitas a cada uma delas ao longo do período de estágio. A recolha de amostras para análises dos diferentes parâmetros foi feita por um funcionário e estas foram enviadas para o laboratório com parceria com a Câmara Municipal. Após uma extensa recolha de informação no local e de um estudo exaustivo de toda a documentação associada a cada ETAR concluiu-se que apenas quatro delas apresentavam problemas revelantes. As ETARs do parque industrial de Laúndos e do centro histórico de Rates apresentam caudais de admissão bastante elevados devido à descarga pontual de camiões cisterna o que faz com que o tratamento não seja eficaz. Como solução sugeriu-se a construção de um tanque de equalização em ambas as ETARs, com agitador e regulador de caudal, de forma a garantir, respetivamente, a mistura e uniformização das águas residuais domésticas e industriais e que apenas será bombeado o caudal adequado para tratamento. As ETARs da Incondave e das Fontaínhas apresentam sobretudo anomalias a nível do equipamento, o que leva a um mau desempenho da instalação. Aconselhou-se o conserto dos equipamentos danificados e uma inspeção mais frequente das instalações para que mal ocorra uma avaria, esta seja reparada o mais depressa possível. O estágio na câmara municipal da Póvoa de Varzim (CMPV) teve a duração de 10 meses, entre Outubro e Julho de 2012 e foi realizado no âmbito da disciplina de dissertação/ estágio do mestrado de tecnologias de proteção ambiental no Instituto Superior de Engenharia do Porto. Este estágio foi uma mais-valia para mim na medida em que pude consolidar os conhecimentos adquiridos ao longo de todo o meu percurso académico e conhecer a realidade do mercado de trabalho.

Behaviour and fate of metals in urban wastewater treatment plants: a review

The concerns on metals in urban wastewater treatment plants (WWTPs) are mainly related to its contents in discharges to environment, namely in the final effluent and in the sludge produced. In the near future, more restrictive limits will be imposed to final effluents, due to the recent guidelines of the European Water Framework Directive (EUWFD). Concerning the sludge, at least seven metals (Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb and Zn) have been regulated in different countries, four of which were classified by EUWFD as priority substances and two of which were also classified as hazardous substances. Although WWTPs are not designed to remove metals, the study of metals behaviour in these systems is a crucial issue to develop predictive models that can help more effectively the regulation of pre-treatment requirements and contribute to optimize the systems to get more acceptable metal concentrations in its discharges. Relevant data have been published in the literature in recent decades concerning the occurrence/fate/behaviour of metals in WWTPs. However, the information is dispersed and not standardized in terms of parameters for comparing results. This work provides a critical review on this issue through a careful systematization, in tables and graphs, of the results reported in the literature, which allows its comparison and so its analysis, in order to conclude about the state of the art in this field. A summary of the main consensus, divergences and constraints found, as well as some recommendations, is presented as conclusions, aiming to contribute to a more concerted action of future research. © 2015, Islamic Azad University (IAU).

Modelação Dinâmica de Sistemas de Drenagem Urbana. Aplicação a um caso de estudo

A crescente expansão urbana e o incremento das exigências ambientais e financeiras promovem a implementação de abordagens sustentáveis para a gestão das infraestruturas sanitárias. Assim, o recurso a instrumentos de monitorização e à modelação matemática surge como o caminho para a racionalização do investimento e a otimização dos sistemas existentes. Neste contexto, a modelação dinâmica de sistemas de drenagem urbana assume relevância para o controlo e redução dos caudais em excesso e das descargas de poluentes nos meios recetores, resultantes de um incremento significativo de afluências pluviais indevidas, de problemas de sub-dimensionamento ou falta de operação e manutenção. O objetivo da presente dissertação consiste na modelação, calibração e diagnóstico do sistema intercetor de Lordelo utilizando o software Storm Water Management Model, através dos dados recolhidos a partir do projeto de Reabilitação dos intercetores de Lordelo, elaborado pela Noraqua. A modelação considera a avaliação das afluências de tempo seco e as afluências pluviais pelo software Sanitary Sewer Overflow Analysis and Planning Toolbox. Com efeito, a simulação dinâmica, permitiu um conhecimento mais detalhado do sistema, avaliando a capacidade hidráulica e localizando os pontos propícios a inundações. Assim, foi possível testar soluções de beneficiação do sistema, englobando a problemática das afluências pluviais indevidas calibradas. Apesar das dificuldades sentidas face à qualidade dos dados existentes, verificou-se que o SSOAP e o SWMM são ferramentas úteis na deteção, diagnóstico e redução dos caudais em excesso e que o procedimento utilizado pode ser aplicado a sistemas semelhantes, como forma de definir a melhor solução técnica e económica ao nível do planeamento, operação e reabilitação do sistema.

Impacto Ambiental do Processo de Tingimento de uma Indústria de Curtumes e Avaliação do Desempenho da ETAR

Um dos objetivos desta dissertação de mestrado foi avaliar o impacto ambiental do processo de tingimento usado na indústria de curtumes, em termos de volume de efluente produzido e sua carga poluente. Pretendeu-se também encontrar alternativas ao nível do processo de tingimento que levem a uma melhoria na qualidade do efluente produzido. Outro objetivo deste trabalho foi avaliar o funcionamento da ETAR existente na empresa JR Fontes, no que diz respeito aos parâmetros em estudo (carência química de oxigénio - CQO, pH, crómio e teor de sólidos suspensos totais - SST), propondo alterações que permitam respeitar os valores de emissão exigidos na licença de descarga da empresa. Verificou-se que o processo de tingimento aplicado pela empresa JR Fontes é muito poluente, em termos de carga orgânica e matéria em suspensão. Este facto é comprovado pelos resultados obtidos para os três processos estudados: Montana, Galáctico e Navak. Todos os processos apresentam um efluente com pH ácido (aproximado a 3) e valores de CQO superiores a 3550 mg O2/L, sendo o processo Navak aquele que apresenta o valor mais alto para o banho composto, 8362 mg O2/L. Relativamente ao teor de crómio, o banho de recurtume com concentração mais elevada de crómio total é o banho 1 do processo Navak, com 2297 mg/L, sendo que a concentração destes banhos é sempre elevada, igual ou superior a 746 mg/L. No que diz respeito à matéria em suspensão, o processo Navak é novamente o mais poluente, com um valor de 3842 mg SST/L, não sendo obtidos nos outros processos, valores inferiores a 1205 mg SST/L. Na realização de um processo alternativo de tingimento verificou-se que é possível diminuir a carga orgânica do efluente originado. A aplicação de recurtumes sintéticos deu origem a efluentes menos poluentes. O melhor valor obtido para a CQO foi de 1113 mg O2/L, sendo obtidos valores não superiores a 7185 mg O2/L para processos de características semelhantes aos aplicados nesta indústria. Relativamente à ETAR, apesar das restrições ao funcionamento que esta apresenta, no geral pode ser considerada eficiente, embora não consiga atingir o objetivo pretendido de remoção para a CQO, ou seja o valor de 1100 mg O2/L. Nos restantes parâmetros é cumprido o limite de emissão (350 mg SST/L, pH entre 6 e 9 e 2 mg Cr/L para o crómio total): os SST apresentam o valor de 98 mg SST/L, o crómio total de 1,2 mg Cr/L e o pH encontra-se entre 8 e 9. São aqui feitas duas abordagens para solucionar os problemas existentes na ETAR. A primeira considera um ajuste no tratamento e equipamentos existentes, através da reconstrução do tanque de equalização, da substituição do coagulante por sulfato ferroso e da reconstrução do sedimentador, assim como a substituição das tubagens por umas de maior diâmetro, solucionando assim problemas de manutenção de toda a instalação e do incumprimento da legislação. A outra abordagem implica a substituição do sistema de afinação existente, os filtros de areia e carvão ativados, por um sistema de membranas de ultrafiltração ou por dois filtros de carvão ativado. Para tratar um efluente com um valor de CQO de 3000 mg O2/L com o carvão estudado, seriam necessários 132 kg de carvão por coluna, aproveitando-se os equipamentos existentes. No caso das membranas filtrantes, estas são eficazes, reduzindo a CQO em cerca de 70%. Ao contrário do carvão, a aplicação deste sistema implicaria a aquisição de novos equipamentos. Futuramente propõe-se a avaliação dos vários tipos de reagentes usados no tingimento de couro de forma a aplicar no tratamento aqueles que produzam as características desejadas no produto final e a que apresentem um menor resultado de CQO. Propõe-se também o estudo de viabilidade da remoção de crómio dos banhos de recurtume e consequente avaliação da aplicabilidade de um tratamento biológico em substituição ou como complemento do tratamento existente.

Projecto e implementação de uma fonte de alta tensão para produção de descargas eléctricas

O objetivo deste trabalho consistiu em projetar, construir e testar um protótipo em laboratório de uma fonte de alimentação de alta tensão que permita descargas elétricas {estáveis e de dimensões reduzidas}, de modo a que possa ser utilizada, dada a sua essencialidade, na fabricação de redes de período longo (LPG) em fibra ótica nos chamados turning points. Estes são pontos de elevada sensibilidade, fundamentais no desenvolvimento tecnológico de sensores em fibra ótica, em particular, de sensores refractométricos. O protótipo da fonte de alimentação é composto por um regulador do tipo BUCK, um inversor para alimentação do transformador de alta tensão, o circuito de realimentação e controlo PWM e um microcontrolador para o comando da fonte. Posteriormente procedeu-se à otimização dos parâmetros de descarga, o que conduziu a fabricação de redes de período longo com períodos inferiores a 150 micrómetros. Este é um resultado sem paralelo a nível internacional no que concerne ao uso da técnica do arco elétrico.

Origin of Frontal Lobe Spikes in the Early Onset Benign Occipital Lobe Epilepsy (Panayiotopoulos Syndrome)

Objective: Early onset benign occipital lobe epilepsy (Panayiotopoulos syndrome [PS]) is a common and easily recognizable epilepsy. Interictal EEG spike activity is often multifocal but most frequently localized in the occipital lobes. The origin and clinical significance of the extra-occipital spikes remain poorly understood. Methods: Three patients with the PS and interictal EEG spikes with frontal lobe topography were studied using high-resolution EEG. Independent component analysis (ICA) was used to decompose the spikes in components with distinct temporal dynamics. The components were mapped in the scalp with a spline-laplacian algorithm. Results: The change in scalp potential topography from spike onset to peak, suggests the contribution of several intracranial generators, with different kinetics of activation and significant overlap. ICA was able to separate the major contributors to frontal spikes and consistently revealed an early activating group of components over the occipital areas in all the patients. The local origin of these early potentials was established by the spline-laplacian montage. Conclusions: Frontal spikes in PS are consistently associated with early and unilateral occipital lobe activation, suggesting a posteroanterior spike propagation. Significance: Frontal spikes in the PS represent a secondary activation triggered by occipital interictal discharges and do not represent an independent focus.

AMINOGLYCOSIDE RESISTANCE GENES IN Pseudomonas aeruginosa ISOLATES FROM CUMANA, VENEZUELA

The enzymatic modification of aminoglycosides by aminoglycoside-acetyltransferases (AAC), aminoglycoside-adenyltransferases (AAD), and aminoglycoside-phosphotransferases (APH), is the most common resistance mechanism in P. aeruginosa and these enzymes can be coded on mobile genetic elements that contribute to their dispersion. One hundred and thirty seven P. aeruginosa isolates from the University Hospital, Cumana, Venezuela (HUAPA) were evaluated. Antimicrobial susceptibility was determined by the disk diffusion method and theaac, aadB and aph genes were detected by PCR. Most of the P. aeruginosa isolates (33/137) were identified from the Intensive Care Unit (ICU), mainly from discharges (96/137). The frequency of resistant P. aeruginosaisolates was found to be higher for the aminoglycosides tobramycin and amikacin (30.7 and 29.9%, respectively). Phenotype VI, resistant to these antibiotics, was the most frequent (14/49), followed by phenotype I, resistant to all the aminoglycosides tested (12/49). The aac(6´)-Ib,aphA1 and aadB genes were the most frequently detected, and the simultaneous presence of several resistance genes in the same isolate was demonstrated. Aminoglycoside resistance in isolates ofP. aeruginosa at the HUAPA is partly due to the presence of the aac(6´)-Ib, aphA1 andaadB genes, but the high rates of antimicrobial resistance suggest the existence of several mechanisms acting together. This is the first report of aminoglycoside resistance genes in Venezuela and one of the few in Latin America.

Epilepsy and Physical Exercise

Epilepsy is one of the commonest neurologic diseases and has always been associated with stigma. In the interest of safety, the activities of persons with epilepsy (PWE) are often restricted. In keeping with this, physical exercise has often been discouraged. The precise nature of a person’s seizures (or whether seizures were provoked or unprovoked) may not have been considered. Although there has been a change in attitude over the last few decades, the exact role of exercise in inducing seizures or aggravating epilepsy still remains a matter of discussion among experts in the field. Based mainly on retrospective, but also on prospective, population and animal-based research, the hypothesis that physical exercise is prejudicial has been slowly replaced by the realization that physical exercise might actually be beneficial for PWE. The benefits are related to improvement of physical and mental health parameters and social integration and reduction in markers of stress, epileptiform activity and the number of seizures. Nowadays, the general consensus is that there should be no restrictions to the practice of physical exercise in people with controlled epilepsy, except for scuba diving, skydiving and other sports at heights. Whilst broader restrictions apply for patients with uncontrolled epilepsy, individual risk assessments taking into account the seizure types, frequency, patterns or triggers may allow PWE to enjoy a wide range of physical activities.

Modelling HIV/AIDS length of stay in Portugal

Tese apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Doutor em Estatística e Gestão de Informação pelo Instituto Superior de Estatística e Gestão de Informação da Universidade Nova de Lisboa

Dynamics of Epileptic Activity in a Peculiar Case of Childhood Absence Epilepsy and Correlation with Thalamic Levels of GABA

Childhood absence epilepsy (CAE) is a syndrome with well-defined electroclinical features but unknown pathological basis. An increased thalamic tonic GABA inhibition has recently been discovered on animal models (Cope et al., 2009), but its relevance for human CAE is unproven. METHODS: We studied an 11-year-old boy, presenting the typical clinical features of CAE, but spike-wave discharges (SWD) restricted to one hemisphere. RESULTS: High-resolution EEG failed to demonstrate independent contralateral hemisphere epileptic activity. Consistently, simultaneous EEG-fMRI revealed the typical thalamic BOLD activation, associated with caudate and default mode network deactivation, but restricted to the hemisphere with SWD. Cortical BOLD activations were localized on the ipsilateral pars transverse. Magnetic resonance spectroscopy, using MEGA-PRESS, showed that the GABA/creatine ratio was 2.6 times higher in the hemisphere with SWD than in the unaffected one, reflecting a higher GABA concentration. Similar comparisons for the patient's occipital cortex and thalamus of a healthy volunteer yielded asymmetries below 25%. SIGNIFICANCE: In a clinical case of CAE with EEG and fMRI-BOLD manifestations restricted to one hemisphere, we found an associated increase in thalamic GABA concentration consistent with a role for this abnormality in human CAE.

Contract-program evaluation: Impact of the DRG classification system on hospitals' outputs

A Work Project, presented as part of the requirements for the Award of a Masters Degree in Management from the NOVA – School of Business and Economics