Development of water-soluble polyanionic carbosilane dendrimers as novel and highly potent topical anti-HIV-2 microbicides

This is the author’s version of a work that was accepted for publication in Nanoscale.

Silk fibroin as a water-soluble bio-resist and its thermal properties

Thermal diffusivity of silk fibroin films, α = (1.6 ± 0.24) × 10-7 m2 s-1, was measured by a direct contact method. It was shown to be reduced down to ∼1 × 10-7 m2 s-1 in the crystallized phase, consistent with the multi-domain composition of β-sheet assemblies. Crystalline silk with β-sheets was made by dipping into alcohol and was used as a positive electron beam lithography (EBL) resist. It is shown by direct IR imaging of the 1619 cm-1 amide-I CO spectral signature and 3290 cm-1 amide-A N-H stretching band that an e-beam is responsible for unzipping β-sheets, which subsequently results in exposed areas returning to a water soluble state. This makes it possible to develop a water-based biocompatible silk resist and use it in lithography applications. The general principles of protein crystallization, traceable to spectral changes in IR amide bands of silk, can be used as a guide for the creation of new protein EBL resists and to quantify the electron dose required for solubility. Foam formation and laser treatments of silk can provide new approaches in surface functionalization and fabrication of 3D bio-scaffolds.

Comparison of properties of traditional and accelerated carbonated solidified/stabilized contaminated soils

The investigation of the long-term performance of solidified/stabilized (S/S) contaminated soils was carried out in a trial site in southeast UK. The soils were exposed to the maximum natural weathering for four years and sampled at various depths in a controlled manner. The chemical properties (e.g., degree of carbonation (DOC), pH, electrical conductivity (EC)) and physical properties (e.g., moisture content (MC), liquid limit (LL), plastic limit (PL), plasticity index (PI)) of the samples untreated and treated with the traditional and accelerated carbonated S/S processes were analyzed. Their variations on the depths of the soils were also studied. The result showed that the broad geotechnical properties of the soils, manifested in their PIs, were related to the concentration of the water soluble ions and in particular the free calcium ions. The samples treated with the accelerated carbonation technology (ACT), and the untreated samples contained limited number of free calcium ions in solutions and consequently interacted with waters in a similar way. Compared with the traditional cement-based S/S technology, e.g., treatment with ordinary portland cement (OPC) or EnvirOceM, ACT caused the increase of the PI of the treated soil and made it more stable during long-term weathering. The PI values for the four soils ascended according to the order: the EnvirOceM soil, the OPC soil, the ACT soil, and the untreated soil while their pH and EC values descended according to the same order.

Element partitioning and potential mobility within surface dusts on buildings in a polluted urban environment, Budapest.

A voluminous literature exists on the analysis of water-soluble ions extracted from gypsum crusts and patinas formed on building surfaces. However, less data is available on the intermediate dust layer and the important role its complex matrix and constituents play in crust/patina formation. To address this issue, surface dust samples were collected from two buildings in the city of Budapest. Substrate properties, different pollution levels and environmental variations were considered by collecting samples from a city centre granite building exposed to intense traffic conditions and from an oolitic limestone church situated in a pedestrian area outside and high above the main pollution zone. Selective extraction examines both water-soluble ions (Ca2+, Mg2+, Na+, K+, Cl-, NO3- SO42-) and selected elements (Fe, Mn, Zn, Cu, Cr, Pb, Ni) from the water-soluble, exchangeable/carbonate, amorphous Mn, amorphous Fe/Mn, crystalline Fe/Mn, organic and residual phases, their mobility and potential to catalyse heterogeneous surface reactions. Salt weathering processes are highlighted by high concentrations of water-soluble Ca2+, Na+, Cl- and SO42-- at both sites. Manganese, Zn and Cu and to a lesser extent Pb and Ni, are very mobile in the city centre dust, where 30%, 54%, 38%, 11% and 11% of their totals are bound by the water-soluble phase, respectively. Church dust shows a sharp contrast for Mn, Zn, Cu and Pb with only 3%, 1%, 12% and 3% of their totals being bound by the water-soluble phase respectively. This may be due to (a) different environmental conditions at the church e.g. lower humidity (b) continuous replenishment of salts under intensive city centre traffic conditions (c) enrichment in oxidisable organic carbon by a factor of 4.5 and a tenfold increase in acidity in the city centre dust.

Characterisation of gas and particle emissions from wildfires

Os incêndios florestais são uma importante fonte de emissão de compostos gasosos e de aerossóis. Em Portugal, onde a maioria dos incêndios ocorre no norte e centro do país, os incêndios destroem todos os anos milhares de hectares, com importantes perdas em termos económicos, de vidas humanas e qualidade ambiental. As emissões podem alterar consideravelmente a química da atmosfera, degradar a qualidade do ar e alterar o clima. Contudo, a informação sobre as caraterísticas das emissões dos incêndios florestais nos países do Mediterrâneo é limitada. Tanto a nível nacional como internacional, existe um interesse crescente na elaboração de inventários de emissões e de regulamentos sobre as emissões de carbono para a atmosfera. Do ponto de vista atmosférico da monitorização atmosférica, os incêndios são considerados um desafio, dada a sua variabilidade temporal e espacial, sendo de esperar um aumento da sua frequência, dimensão e severidade, e também porque as estimativas de emissões dependem das caraterísticas dos biocombustíveis e da fase de combustão. O objetivo deste estudo foi quantificar e caraterizar as emissões de gases e aerossóis de alguns dos mais representativos incêndios florestais que ocorreram no centro de Portugal nos verões de 2009 e de 2010. Efetuou-se a colheita de amostras de gases e de duas frações de partículas (PM2.5 e PM2.5-10) nas plumas de fumo em sacos Tedlar e em filtros de quartzo acoplados a um amostrador de elevado volume, respetivamente. Os hidrocarbonetos totais (THC) e óxidos de carbono (CO e CO2) nas amostras gasosas foram analisados em instrumentos automáticos de ionização de chama e detetores não dispersivos de infravermelhos, respetivamente. Para algumas amostras, foram também quantificados alguns compostos de carbonilo após reamostragem do gás dos sacos Tedlar em cartuchos de sílica gel revestidos com 2,4-dinitrofenilhidrazina (DNPH), seguida de análise por cromatografia líquida de alta resolução. Nas partículas, analisou-se o carbono orgânico e elementar (técnica termo-óptica), iões solúveis em água (cromatografia iónica) e elementos (espectrometria de massa com plasma acoplado por indução ou análise instrumental por ativação com neutrões). A especiação orgânica foi obtida por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massa após extração com recurso a vários solventes e separação dos extratos orgânicos em diversas classes de diferentes polaridades através do fracionamento com sílica gel. Os fatores de emissão do CO e do CO2 situaram-se nas gamas 52-482 e 822-1690 g kg-1 (base seca), mostrando, respetivamente, correlação negativa e positiva com a eficiência de combustão. Os fatores de emissão dos THC apresentaram valores mais elevados durante a fase de combustão latente sem chama, oscilando entre 0.33 e 334 g kg-1 (base seca). O composto orgânico volátil oxigenado mais abundante foi o acetaldeído com fatores de emissão que variaram desde 1.0 até 3.2 g kg-1 (base seca), seguido pelo formaldeído e o propionaldeído. Observou-se que as emissões destes compostos são promovidas durante a fase de combustão latente sem chama. Os fatores de emissão de PM2.5 e PM10 registaram valores entre 0.50-68 e 0.86-72 g kg-1 (base seca), respetivamente. A emissão de partículas finas e grosseiras é também promovida em condições de combustão lenta. As PM2.5 representaram cerca de 90% da massa de partículas PM10. A fração carbonosa das partículas amostradas em qualquer dos incêndios foi claramente dominada pelo carbono orgânico. Foi obtida uma ampla gama de rácios entre o carbono orgânico e o carbono elementar, dependendo das condições de combustão. Contudo, todos os rácios refletiram uma maior proporção de carbono orgânico em relação ao carbono elementar, típica das emissões de queima de biomassa. Os iões solúveis em água obtidos nas partículas da pluma de fumo contribuíram com valores até 3.9% da massa de partículas PM2.5 e 2.8% da massa de partículas de PM2.5-10. O potássio contribuiu com valores até 15 g mg-1 PM2.5 e 22 g mg-1 PM2.5-10, embora em massa absoluta estivesse maioritariamente presente nas partículas finas. Os rácios entre potássio e carbono elementar e entre potássio e carbono orgânico obtidos nas partículas da pluma de fumo enquadram-se na gama de valores relatados na literatura para emissões de queima de biomassa. Os elementos detetados nas amostras representaram, em média, valores até 1.2% e 12% da massa de PM2.5 e PM2.5-10, respetivamente. Partículas resultantes de uma combustão mais completa (valores elevados de CO2 e baixos de CO) foram caraterizadas por um elevado teor de constituintes inorgânicos e um menor conteúdo de matéria orgânica. Observou-se que a matéria orgânica particulada é composta principalmente por componentes fenólicos e produtos derivados, séries de compostos homólogos (alcanos, alcenos, ácidos alcanóicos e alcanóis), açúcares, biomarcadores esteróides e terpenóides, e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos. O reteno, um biomarcador das emissões da queima de coníferas, foi o hidrocarboneto aromático dominante nas amostras das plumas de fumo amostradas durante a campanha que decorreu em 2009, devido ao predomínio de amostras colhidas em incêndios em florestas de pinheiros. O principal açúcar anidro, e sempre um dos compostos mais abundantes, foi o levoglucosano. O rácio levoglucosano/OC obtido nas partículas das plumas de fumo, em média, registaram valores desde 5.8 a 23 mg g-1 OC. Os rácios levoglucosano/manosano e levoglucosano/(manosano+galactosano) revelaram o predomínio de amostras provenientes da queima de coníferas. Tendo em conta que a estimativa das emissões dos incêndios florestais requer um conhecimento de fatores de emissão apropriados para cada biocombustível, a base de dados abrangente obtida neste estudo é potencialmente útil para atualizar os inventários de emissões. Tem vindo a ser observado que a fase de combustão latente sem chama, a qual pode ocorrer simultaneamente com a fase de chama e durar várias horas ou dias, pode contribuir para uma quantidade considerável de poluentes atmosféricos, pelo que os fatores de emissão correspondentes devem ser considerados no cálculo das emissões globais de incêndios florestais. Devido à falta de informação detalhada sobre perfis químicos de emissão, a base de dados obtida neste estudo pode também ser útil para a aplicação de modelos no recetor no sul da Europa.

Distribuição por tamanhos do aerosol atmosférico na Península Ibérica

Um dos principais fatores que afetam negativamente a qualidade do ambiente em muitas cidades em todo o mundo é o material particulado (PM). A sua presença na atmosfera pode ter impactos negativos na saúde humana, clima, património edificado e ecossistemas. Muitos dos estudos realizados em áreas urbanas focam apenas as frações respiráveis (PM10 e PM2,5). No entanto, os processos de formação, a identificação das fontes emissoras e os efeitos dependem muito da distribuição granulométrica das partículas. A atenção tem recaído na análise de hidrocarbonetos poliaromáticos (PAHs), devida à sua carcinogenicidade e a informação disponível sobre outros compostos é escassa. O presente estudo consistiu na obtenção do PM distribuído por diferentes frações de tamanho e na análise detalhada da sua composição química, em dois locais urbanos da Península Ibérica (Madrid e Lisboa). Dado que os veículos representam uma das principais fontes emissoras em ambientes urbanos, efetuou-se uma caracterização mais detalhada deste tipo de emissões, conduzindo uma campanha de amostragem num túnel rodoviário (Marquês de Pombal, Lisboa). As amostragens, em ambas as cidades, decorreram durante um mês, quer no verão quer no inverno, em dois locais urbanos distintos, um junto a uma via com influência de tráfego e outro numa área urbana de fundo. No túnel a amostragem foi realizada apenas durante uma semana. Em Madrid e no túnel, o PM foi recolhido utilizando um amostrador de elevado volume com impactor em cascata com quatro tamanhos: 10-2,5, 2,5-0,95, 0,95-0,49 e < 0,49 μm. Em Lisboa, foi utilizado um impactor em cascata com apenas dois tamanhos, 10- 2,5 e < 2,5 μm. As amostras foram quimicamente analisadas e determinadas as concentrações de compostos carbonados (OC, EC e carbonatos), iões inorgânicos solúveis em água (Cl−, NO3−, SO42−, Na+, NH4+, K+, Mg2+, Ca2+),metais e compostos orgânicos. Em Madrid, as concentrações médias de PM10 foram 44 e 48% maiores nas amostras recolhidas junto à estrada do que as de fundo urbano no verão e inverno, respetivamente. A fração grosseira e o PM0,5 apresentaram concentrações mais elevadas no verão do que no inverno devido às condições climatéricas pouco usuais. No verão, as amostragens decorreram num mês em que as temperaturas foram muito elevadas e em que ocorreram vários episódios de intrusão de poeira africana. Durante o período de amostragem de inverno, as temperaturas foram muito baixas e registaram-se vários dias de precipitação quer sob a forma de chuva, quer sob a forma de neve. As situações meteorológicas sinóticas mais comuns, incluindo aquelas que causam o transporte de massas de ar com poeiras Africanas, foram identificadas em ambas as estações do ano. As concentrações mássicas de PM10, EC e OC foram encontrados predominantemente na fração de tamanho ultrafino em ambos os locais de amostragem e estações do ano. Nas restantes frações não se observou nenhuma tendência sazonal. O carbono orgânico secundário (SOC) mostrou um claro padrão sazonal, com concentrações muito mais elevadas no verão do que no inverno, em ambos os lugares. A partir do balanço mássico de iões, observou-se que, no verão, a formação de compostos inorgânicos secundários (SIC) conduziu a um enriquecimento pouco comum de Ca2+ na fração submicrométrica, quer nas amostras de tráfego, quer em fundo urbano. Os alcanos, PAHs, os álcoois e os ácidos foram as classes de compostos orgânicos identificados e quantificados no material particulado. Globalmente, representaram 0,26 e 0,11 μg m−3 no verão e inverno, respetivamente, no local de tráfego e 0,28 e 0,035 μg m−3 na área urbana de fundo. Os diferentes compostos orgânicos também apresentaram padrões sazonais, sugerindo fontes de emissão (e.g. escapes dos veículos e fontes biogénicas) ou processos de formação com contribuições variáveis ao longo do ano. As concentrações de benzoapireno equivalente foram menores que 1 ng m-3 e o risco carcinogénico estimado é baixo. No verão, os maiores enriquecimentos de metais ocorreram na fração submicrométrica, e no inverno na fração grosseira. No verão, os enriquecimentos foram ≥ 80% para o Mn, Ni, Cu, Zn, Cd, Sb e Co, no inverno, estes traçadores de emissões do tráfego foram menores, exceto para o Zn. Em Lisboa, a concentração média de PM10 foi de 48 μg m-3 no verão e de 44 μg m-3 no inverno, junto à estrada. Na área de fundo urbano, registaram-se níveis comparáveis nas duas estações (27 μg m-3 e 26 μg m-3). A média do rácio PM2,5/PM10 foi de 65% no verão e 44% no inverno na área de tráfego e 62% e 59% na área urbana de fundo. Estes resultados significam que o PM2,5 é um dos principais contaminantes que afetam a qualidade do ar no centro da cidade de Lisboa. A relação OC/EC, que reflete a composição das emissões de combustão dos veículos, variou entre 0,3 e 0,4 no interior do túnel. Os rácios de OC/EC mínimos obtidos junto às vias de tráfego em Madrid e em Lisboa encontram-se entre os do túnel e os registados em atmosferas urbanas de fundo, sugerindo que os valores mínimos habitualmente obtidos para este parâmetro em ambientes urbanos abertos sobrestimam as emissões diretas de OC pelo transporte rodoviário. Espera-se que os resultados deste trabalho contribuam para suprir, pelo menos em parte, as lacunas de informação quer sobre a composição de várias granulometrias de PM, quer sobre fontes e processos de formação em atmosferas urbanas. Como a exposição a poluentes do ar ultrapassa o controle dos indivíduos e exige ação das autoridades públicas a nível nacional, regional e até mesmo internacional, é importante propor medidas mitigadoras focadas nas principais fontes de emissão identificadas.

Solid supported micellar analysis: some syntheses and characterisations

A synthetic method for chemically tethering organic based surfactant molecules and fluorous surfactant molecules onto a high surface and pore volume silica has been developed. It is shown that heterogenisation of a simple water-soluble ions (i.e. molybdate ion and Co2+) can be accomplished onto these composite materials. They display an excellent activity and selectivity for oxidation of organic molecules in bulk organic solvent or in supercritical CO2. Characterisations indicate that catalysis occurs within the surface supported surfactant assemblies (chemically tethered reversed micelles) in the porous silica structure. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

Determination of anthropogenic and biogenic compounds on atmospheric aerosol collected in urban, biomass burning and forest areas in Sao Paulo, Brazil

This study was conducted at three sites of different characteristics in Sao Paulo State Sao Paulo (SPA), Piracicaba (PRB) and Mate Atlantica Forest (MAT) PM(10), n-alkanes. pristane and phytane, PAHs, water-soluble ions and biomass burning tracers like levoglucosan and retene, were determined in quartz fiber filters. Samplings occurred on May 8th to August 8th, 2007 at the MAT site; on August 15th to 29th in 2007 and November 10th to 29th in 2008 at the PRB site and, March 13th to April 4th in 2007 and August 7th to 29th in 2008 at the SPA site Aliphatic compounds emitted biogenically were less abundant at the urban sites than at the forest site, and its distribution showed the influence of tropical vascular plants Air mass transport front biomass burning regions is likely to impact the sites with specific molecular markers The concentrations of all species were variable and dependent of seasonal changes In the most dry and polluted seasons, n-alkane and canon total concentrations were similar between the megacity and the biomass burning site PAHs and inorganic ion abundances were higher at Sao Paulo than Piracicaba, yet, the site influenced by biomass burning seems lobe the most impacted by the organic anion abundance in the atmosphere Pristane and phytane confirm the contamination by petroleum residues at urban sites, at the MAT site, biological activity and long range transport of pollutants might influence the levels of pristane (C) 2010 Elsevier B V All rights reserved

Particle emission from heavy-duty engine fuelled with blended diesel and biodiesel

In this study, particulate matter (PM) were characterized from a place impacted by heavy-duty vehicles (Bus Station) fuelled with diesel/biodiesel fuel blend (B3) in the city of Londrina, Brazil. Sixteen priority polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) concentrations were analyzed in the samples by their association with atmospheric PM, mass size distributions and major ions (fluorite, chloride, bromide, nitrate, phosphate, sulfate, nitrite, oxalate; fumarate, formate, succinate and acetate; lithium, sodium, potassium, magnesium, calcium and ammonium). Results indicate that major ions represented 21.2% particulate matter mass. Nitrate, sulfate, and ammonium, respectively, presented the highest concentration levels, indicating that biodiesel may also be a significant source for these ions, especially nitrate. Dibenzo[a,h]anthracene and indeno[1,2,3,-cd]pyrene were the main PAH found, and a higher fraction of PAH particles was found in diameters lower than 0.25 mu m in Londrina bus station. The fine and ultrafine particles were dominant among the PM evaluated, suggesting that biodiesel decreases the total PAH emission. However, it does also increase the fraction of fine and ultrafine particles when compared to diesel.