Adaptive, Decentralized, And Real-Time Sampling Strategies For Resource Constrained Hydraulic And Hydrologic Sensor Networks

We discuss the development and performance of a low-power sensor node (hardware, software and algorithms) that autonomously controls the sampling interval of a suite of sensors based on local state estimates and future predictions of water flow. The problem is motivated by the need to accurately reconstruct abrupt state changes in urban watersheds and stormwater systems. Presently, the detection of these events is limited by the temporal resolution of sensor data. It is often infeasible, however, to increase measurement frequency due to energy and sampling constraints. This is particularly true for real-time water quality measurements, where sampling frequency is limited by reagent availability, sensor power consumption, and, in the case of automated samplers, the number of available sample containers. These constraints pose a significant barrier to the ubiquitous and cost effective instrumentation of large hydraulic and hydrologic systems. Each of our sensor nodes is equipped with a low-power microcontroller and a wireless module to take advantage of urban cellular coverage. The node persistently updates a local, embedded model of flow conditions while IP-connectivity permits each node to continually query public weather servers for hourly precipitation forecasts. The sampling frequency is then adjusted to increase the likelihood of capturing abrupt changes in a sensor signal, such as the rise in the hydrograph – an event that is often difficult to capture through traditional sampling techniques. Our architecture forms an embedded processing chain, leveraging local computational resources to assess uncertainty by analyzing data as it is collected. A network is presently being deployed in an urban watershed in Michigan and initial results indicate that the system accurately reconstructs signals of interest while significantly reducing energy consumption and the use of sampling resources. We also expand our analysis by discussing the role of this approach for the efficient real-time measurement of stormwater systems.

Optimization Of Groundwater Remediation With New Efficient Parallel Algorithm For Global Optimization

Application of optimization algorithm to PDE modeling groundwater remediation can greatly reduce remediation cost. However, groundwater remediation analysis requires a computational expensive simulation, therefore, effective parallel optimization could potentially greatly reduce computational expense. The optimization algorithm used in this research is Parallel Stochastic radial basis function. This is designed for global optimization of computationally expensive functions with multiple local optima and it does not require derivatives. In each iteration of the algorithm, an RBF is updated based on all the evaluated points in order to approximate expensive function. Then the new RBF surface is used to generate the next set of points, which will be distributed to multiple processors for evaluation. The criteria of selection of next function evaluation points are estimated function value and distance from all the points known. Algorithms created for serial computing are not necessarily efficient in parallel so Parallel Stochastic RBF is different algorithm from its serial ancestor. The application for two Groundwater Superfund Remediation sites, Umatilla Chemical Depot, and Former Blaine Naval Ammunition Depot. In the study, the formulation adopted treats pumping rates as decision variables in order to remove plume of contaminated groundwater. Groundwater flow and contamination transport is simulated with MODFLOW-MT3DMS. For both problems, computation takes a large amount of CPU time, especially for Blaine problem, which requires nearly fifty minutes for a simulation for a single set of decision variables. Thus, efficient algorithm and powerful computing resource are essential in both cases. The results are discussed in terms of parallel computing metrics i.e. speedup and efficiency. We find that with use of up to 24 parallel processors, the results of the parallel Stochastic RBF algorithm are excellent with speed up efficiencies close to or exceeding 100%.

Gestão de resíduos tóxicos : o caso das lâmpadas fluorescentes descartadas em quatro empresas do setor automotivo da região metropolitana de Curitiba-PR

A necessidade de dar um destino adequado aos resíduos tóxicos e a preocupação com a contaminação do meio ambiente e dos lençóis freáticos são aspectos que já vêm sendo discutidos há vários anos. As lâmpadas fluorescentes, quando descartadas, não devem ser quebradas e encaminhadas para os aterros sanitários, pois contêm mercúrio, substância que provoca sérios problemas de contaminação ao homem e à natureza. A pesquisa realizada em Curitiba identificou que parte das lâmpadas fluorescentes descartadas continua sendo enviada para os aterros sanitários ou para aterros químicos. As pessoas e organizações conscientes dos impactos ambientais causados pelo mercúrio destinam as lâmpadas fluorescentes para centros de descontaminação (reciclagem) ou armazenam-nas em containers. Após identificar os centros de descontaminação (reciclagem) de lâmpadas fluorescentes existentes no Brasil, o autor analisou os custos necessários para a execução da descontaminação das lâmpadas. Através de entrevistas com gestores ambientais de quatro empresas do setor automotivo da região metropolitana de Curitiba - PR, foram identificados os fatores motivadores para a busca de alternativas de destino para as lâmpadas fluorescentes descartadas.

O Brasil diz sim às armas de fogo: uma análise sobre o referendo do desarmamento

O trabalho analisa o processo eleitoral do referendo sobre a proibição da comercialização de armas de fogo e munição no Brasil a partir das percepções e motivações dos eleitores. Tendo como fonte de pesquisa as cartas de leitores de três jornais de grande circulação no país, pretende identificar os principais valores, sentimentos e argumentos mencionados na justificação do voto. Para isso, apresenta algumas considerações sobre cultura política, cultura do medo, percepções da insegurança e da cidadania no Brasil.

Avaliação do risco de exposição ao mercúrio elementar em uma Unidade de Terapia Intensiva

O metal mercúrio é conhecido pela sua grande toxidade apesar de seu emprego difundido. Desde a Antigüidade, se reconhece sua ação tóxica na exposição ocupacional. Em alguns ambientes laborais, os riscos são maiores, como é o caso de hospitais, que utilizam o mercúrio elementar em vários equipamentos, especialmente em termômetros de verificação da temperatura corporal, largamente empregados. Como na instituição objeto deste estudo foram quebrados 148 termômetros em uma Unidade de Terapia Intensiva no período de um ano, esta pesquisa objetivou a realização de uma avaliação de alguns indicadores ambientais neste espaço de trabalho e de alguns indicadores biológicos e psicológicos em uma amostra de trabalhadores desta unidade, que se dispuseram a participar da pesquisa. A avaliação de tais indicadores são recomendados como pertinentes pela literatura (ATSDR, 1989). Não se detectou em nenhuma das avaliações realizadas, índices acima das normas estabelecidas. Interpreta-se que a temperatura da unidade (20ºC) reduz a possibilidade do mercúrio se volatizar e intoxicar os trabalhadores. As regras de higiene, típicas do contexto hospitalar, e a rotina de rápido recolhimento dos resíduos dos termômetros quebrados e seu acondicionamento em recipientes com tampa são os principais fatores explicativos para os índices encontrados.

A logística de exportação de açúcar branco brasileiro com o uso de contêineres

As exportações de açúcar cristal e refinado vêm passando por modificações em suas operações logísticas. Nos últimos anos, os embarques brasileiros têm migrado de navios convencionais com sacas soltas e capacidade média de 14 mil toneladas para embarques fracionados, em lotes de contêineres e médias ao redor de 600 toneladas cada. Essa mudança é capaz de aumentar substancialmente a quantidade de embarques e diferentes processos de exportação, trazendo impactos logísticos importantes para os agentes envolvidos na cadeia. O objetivo deste trabalho é, então, descrever os passos necessários para a exportação do açúcar (branco), de acordo com as duas modalidades de embarques mais utilizadas. Adicionalmente serão realizados o mapeamento e a comparação dos custos operacionais e de coordenação, em ambos os formatos: navios convencionais e contêineres. Com isso, este estudo pretende ilustrar diferentes arranjos logísticos, suas práticas, desafios e tendências, podendo auxiliar os tomadores de decisões na busca de maior competitividade brasileira diante do mercado internacional de açúcar branco.

MCDA: análise de decisão multicritério como ferramenta de avaliação de instalações portuárias: o caso dos terminais de contêineres brasileiros

Este trabalho busca avaliar, com suporte da metodologia MCDA - análise de decisão multicritério, os terminais de contêineres brasileiros quanto a suas potencialidades como vetores de crescimento sustentado da economia, no médio e longo prazo, para priorização de investimentos públicos e privados. O trabalho se consubstancia em um levantamento bibliográfico do tema decisório, que lhe serve de base, seguido de um estudo do tema portuário, a fim de levantar os fatores que tornam viável o florescimento e desenvolvimento de um sítio portuário, além de buscar tendências do setor de contêineres no Brasil. Após estas etapas, foi desenvolvido uma modelagem para o problema de avaliação dos terminais, com ajuda do software Expert Choice. Os resultados obtidos apontam para uma alteração sensível de paradigma no panorama portuário nacional em um cenário futuro. Portos que hoje se localizam na parte superior da lista de movimentação de contêineres, à frente nas estatísticas, podem não ter para onde se expandir, enquanto outros, que se encontram menos pujantes, podem florescer nas próximas décadas, devido às características de cada sítio portuário. As mais relevantes foram selecionadas como critérios do modelo desenvolvido, são eles: águas abrigadas, retroáreas, acessos terrestres e marítimos, equacionamento de questões ambientais, localização estratégica, vocação regional, extensão de cais e áreas de expansão. Entre as conclusões deste estudo, pode-se citar: 1 - O Porto de Santos, tradicional líder do ranking nacional em movimentação de contêineres, deve se manter entre os primeiros, graças à sua proximidade com o principal centro econômico e industrial nacional, a região da grande São Paulo, embora esteja com sua capacidade perto do limite operacional, conta com áreas de expansão, como o projeto Barnabé-Bagres. 2 - Outro porto que se destacou na classificação final foi o de Itaguaí, já hoje com movimentação crescente e enorme potencial de crescimento na área de contêineres. Possui excelente condição de águas abrigadas, boa localização estratégica, entre Rio de Janeiro e São Paulo, dois pólos econômicos fortes, com influência decisiva no cenário nacional, e que dispõe de consistente plano de expansão, especialmente relacionado ao aumento de contêineres.

Profiling allergic asthma volatile metabolic patterns using a headspace-solid phase microextraction/gas chromatography based methodology

Allergicasthmarepresentsanimportantpublichealthissuewithsignificantgrowthovertheyears,especially in the paediatric population. Exhaled breath is a non-invasive, easily performed and rapid method forobtainingsamplesfromthelowerrespiratorytract.Inthepresentmanuscript,themetabolicvolatile profiles of allergic asthma and control children were evaluated by headspace solid-phase microextraction combined with gas chromatography–quadrupole mass spectrometry (HS-SPME/GC–qMS). The lack ofstudiesinbreathofallergicasthmaticchildrenbyHS-SPMEledtothedevelopmentofanexperimental design to optimize SPME parameters. To fulfil this objective, three important HS-SPME experimental parameters that influence the extraction efficiency, namely fibre coating, temperature and time extractions were considered. The selected conditions that promoted higher extraction efficiency corresponding to the higher GC peak areas and number of compounds were: DVB/CAR/PDMS coating fibre, 22◦C and 60min as the extraction temperature and time, respectively. The suitability of two containers, 1L Tedlar® bags and BIOVOC®, for breath collection and intra-individual variability were also investigated. The developed methodology was then applied to the analysis of children exhaled breath with allergicasthma(35),fromwhich13hadalsoallergicrhinitis,andhealthycontrolchildren(15),allowing to identify 44 volatiles distributed over the chemical families of alkanes (linear and ramified) ketones, aromatic hydrocarbons, aldehydes, acids, among others. Multivariate studies were performed by Partial LeastSquares–DiscriminantAnalysis(PLS–DA)usingasetof28selectedmetabolitesanddiscrimination between allergic asthma and control children was attained with a classification rate of 88%. The allergic asthma paediatric population was characterized mainly by the compounds linked to oxidative stress, such as alkanes and aldehydes. Furthermore, more detailed information was achieved combining the volatile metabolic data, suggested by PLS–DA model, and clinical data.

Propagação de Camellia sinensis: efeito do genótipo, estaca, substrato, recipiente e ácido indolbutírico

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

Liofilização como ferramenta de preservação de sêmen humano

Liofilização é um método alternativo de preservação de espermatozóide, com vantagens sobre o criopreservado pelo baixo custo de armazenamento, facilidade no transporte pela não necessidade de containers e baixas taxas de contaminação. Esse estudo foi realizado no intuito e testar a eficácia de 5 açúcares na proteção do material cromossômico (DNA) de espermatozoides humanos liofilizados após reidratação. Para isso foram utilizados espermatozoides de indivíduos classificados como normozooespérmicos segundo OMS. Em eppendorfs foram colocados 1ml de sêmen que foram diluídos (1:1) em 1 ml de solução de Glicose, Lactose, Maltose, Manitol e Sorbitol, separadamente, nas concentrações 0.2M, 0.4M, 0.5M e 0.6M. Essas amostras foram analisadas em duas fases a primeira após congelamento observando a porcentagem de células com danos de membrana e outra análise após a liofilização, utilizando o Teste Cometa para detectar as taxas de fragmentação de DNA dos espermatozoides recuperadas após reidratação. O processo de liofilização de espermatozoides não foi capaz de recuperar a motilidade dos mesmos, mas foi capaz de manter 62.30 ± 13.76% de membrana plasmática intacta na presença de 0.6M manitol. As substâncias que melhor preservaram o DNA dessas células foram 0.2 lactose, 0.2M e 0.6M manitol e sorbitol, com apenas 4% de danos ao DNA. Esses resultados sugerem uma boa proteção ao DNA de espermatozoides humanos liofilizados, mas ainda requer testes adicionais para avaliar a fertilização e estudos que garantam a viabilidade da prole

Avaliação de um método de cromatografia em fase gasosa head space e estudo da estabilidade do etanol em amostras de sangue

The ethanol is the most overused psychoactive drug over the world; this fact makes it one of the main substances required in toxicological exams nowadays. The development of an analytical method, adaptation or implementation of a method known, involves a process of validation that estimates its efficiency in the laboratory routine and credibility of the method. The stability is defined as the ability of the sample of material to keep the initial value of a quantitative measure for a defined period within specific limits when stored under defined conditions. This study aimed to evaluate the method of Gas chromatography and study the stability of ethanol in blood samples, considering the variables time and temperature of storage, and the presence of preservative and, with that check if the conditions of conservation and storage used in this study maintain the quality of the sample and preserve the originally amount of analyte present. Blood samples were collected from 10 volunteers to evaluate the method and to study the stability of ethanol. For the evaluation of the method, part of the samples was added to known concentrations of ethanol. In the study of stability, the other side of the pool of blood was placed in two containers: one containing the preservative sodium fluoride 1% and the anticoagulant heparin and the other only heparin, was added ethanol at a concentration of 0.6 g/L, fractionated in two bottles, one being stored at 4ºC (refrigerator) and another at -20ºC (freezer), the tests were performed on the same day (time zero) and after 1, 3, 7, 14, 30 and 60 days of storage. The assessment found the difference in results during storage in relation to time zero. It used the technique of headspace associated with gas chromatography with the FID and capillary column with stationary phase of polyethylene. The best analysis of chromatographic conditions were: temperature of 50ºC (column), 150ºC (jet) and 250ºC (detector), with retention time for ethanol from 9.107 ± 0.026 and the tercbutanol (internal standard) of 8.170 ± 0.081 minutes, the ethanol being separated properly from acetaldehyde, acetone, methanol and 2-propanol, which are potential interfering in the determination of ethanol. The technique showed linearity in the concentration range of 0.01 and 3.2 g/L (0.8051 x + y = 0.6196; r2 = 0.999). The calibration curve showed the following equation of the line: y = x 0.7542 + 0.6545, with a linear correlation coefficient equal to 0.996. The average recovery was 100.2%, the coefficients of variation of accuracy and inter intra test showed values of up to 7.3%, the limit of detection and quantification was 0.01 g/L and showed coefficient of variation within the allowed. The analytical method evaluated in this study proved to be fast, efficient and practical, given the objective of this work satisfactorily. The study of stability has less than 20% difference in the response obtained under the conditions of storage and stipulated period, compared with the response obtained at time zero and at the significance level of 5%, no statistical difference in the concentration of ethanol was observed between analysis. The results reinforce the reliability of the method of gas chromatography and blood samples in search of ethanol, either in the toxicological, forensic, social or clinic

Photoacoustics as a tool for the diagnosis of radicular stress: Measurements in eucalyptus seedlings

In reforesting companies (cellulose industry), eucalyptus is usually cultivated in small plastic containers (50 mL). As seedlings remain for about 120 days in these containers-until transplantation-their roots become space restricted, with consequent limitations in water and nutrient absorption. These restrictions may lead to plant stress, decreasing productivity. In this work, we used the photoacoustic technique to evaluate the photosynthetic activity of Eucalyptus grandis, E. urophylla and E. urograndis seedlings subjected to this limited space availability, seeking a correlation with morphological parameters and fluorescence measurements in these seedlings. Photoacoustic, fluorescence, and morphological analysis were conducted every 15 days, from 45 to 120 days after sowing. Fluorescence and photosynthetic rate were evaluated in vivo and in situ, the latter one using the open photoacoustic technique. Data show that root dry matter diminished markedly at 90 and 120 days after sowing; this behavior showed a high correlation with the gas exchange component of the photoacoustic signal, as well as with the fluorescence ratio Fv/Fm. These results indicate that the soil volume of the container becomes insufficient for the roots after 90 days, probably leading to a nutritional deficiency in plants, which explains the decrease observed in the photosynthetic rate of seedlings. (C) 2003 American Institute of Physics.

Interferência da palhada de capim-braquiária, sobre o crescimento inicial de eucalipto

O presente trabalho foi conduzido com o objetivo de avaliar os possíveis efeitos da interferência, particularmente a alelopática, da palhada de Brachiaria decumbens (BRADC), resultante de controle químico com glyphosate (1440 g e.a./ha), sobre o crescimento inicial de plantas de Eucalyptus grandis. Os tratamentos experimentais foram os seguintes: eucalipto convivendo com a BRADC até 230 dias após o transplante (D.A.T.); eucalipto convivendo com BRADC, mas sendo essa controlada aos 106 D.A.T. com capina manual ou com uso de glyphosate; eucalipto sem convivência com BRADC, mas com simulação dos controles aos 106 D.A.T.; eucalipto sem conviver com BRADC e recebendo a palhada da planta daninha obtida em área tratada com os dois métodos de controle, adotando como testemunha a cobertura com Sphagnum. Ao final do período experimental (230 D.A.T.) constatou-se que as plantas de eucalipto que cresceram em convivência com BRADC apresentaram reduções significativas na altura, diâmetro do caule, número de folhas e de ramos e área foliar quando comparadas com as plantas que cresceram nos recipientes que receberam a cobertura morta de BRADC, independente do método de controle empregado. Observou-se, que tanto o controle químico como a capina manual, não afetaram o crescimento inicial das plantas de eucalipto, independentemente da situação de convivência ou de simulação. Com base nesses resultados, pode-se concluir que o capim-braquiária, quando controlado quimicamente com glyphosate, não exerceu efeito sobre o crescimento inicial do eucalipto.

Mobilidade do sulfentrazone em latossolo vermelho e em chernossolo

Este trabalho objetivou determinar a mobilidade do sulfentrazone em duas classes de solos em função de índices pluviométricos, bem como possíveis influências das propriedades químicas e físicas de Latossolo Vermelho e Chernossolo com diferentes teores de ferro na ação do herbicida. Foram utilizados como recipientes 36 tubos de PVC de 10 cm de diâmetro por 50 cm de comprimento. Os recipientes foram preenchidos com os solos e umedecidos a 65% (p/p) da capacidade de saturação, quando se fez a aplicação do sulfentrazone (800 g ha-1 de i.a.) na área exposta dos solos. Na seqüência, foram simuladas chuvas diárias de 10 mm até atingir o índice pluviométrico desejado (30, 60 e 90 mm), sendo, posteriormente, desmontados seis tubos de cada solo (com e sem aplicação). Foram semeadas cinco sementes de sorgo (Sorghum bicolor) nas profundidades de 2,5; 7,5; 12,5; 17,5; 22,5; e 30,0 cm, mantidas em casa de vegetação por 15 dias para avaliação da germinação e do crescimento inicial. Decorrido esse tempo, foi realizada avaliação de possíveis alterações morfofisiológicas que pudessem ser caracterizadas como efeitos tóxicos do produto e mediu-se o comprimento da parte aérea até a última lígula visível. As partes aéreas foram secas em estufa com circulação forçada de ar (70 ºC por 96 horas), para obtenção de matéria seca. No Chernossolo ocorreu uniformidade da distribuição do produto ao longo do tubo, proporcional à precipitação, e no Latossolo Vermelho o sulfentrazone foi pouco móvel, permanecendo na camada superficial, independentemente da precipitação.

Comparative biology and production costs of Podisus nigrispinus (Hemiptera: Pentatomidae) when fed different types of prey

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)