Biogeochemical and physico-chemical characteristics in the gulf of Trieste, Italy

In this paper we investigated, for two years and with a bi-monthly frequency, how physical, chemical, and biological processes affect the marine carbonate system in a coastal area characterized by high alkalinity riverine discharge (Gulf of Trieste, northern Adriatic Sea, Mediterranean Sea).

Physical oceanography and processed 2 minutes-averaged continuous VM-ADCP profiles during POLARSTERN cruise ANT-XXVIII/3

The physical and biological carbon pumps in the different hydrographic and biogeochemical regimes of the Atlantic Sector of the Southern Ocean are controlled by a series of coupled physical, chemical and biological processes and a project named Eddy-Pump was designed to study them. The Eddy Pump field campaign was carried out during RV Polarstern Cruise ANT-XXVIII/3 between January and March 2012. Particular emphasis was laid on the differences which occur along the axis of the Antarctic Circumpolar Current (ACC) with its associated mesoscale eddy field. The study sites were selected in order to represent (1) the central ACC with its regular separation in different frontal jets, investigated by a meridional transect along 10°E; (2) a large-scale bloom west of the Mid-Atlantic Ridge which lasted several months with conspicuous chlorophyll-poor waters to its immediate east studied by a three-dimensional mesoscale survey centred at 12°40'W; and (3) the Georgia Basin north of the island of South Georgia, which regularly features an extended and dense phytoplankton bloom, was investigated by a mesoscale survey centred at 38°12'W. While Eddy-Pump represents an interdisciplinary project by design, we here focus on describing the variable physical environment within which the different biogeochemical regimes developed. For describing the physical environment we use measurements of temperature, salinity and density, of mixed-layer turbulence parameters, of dynamic heights and horizontal current vectors, and of flow trajectories obtained from surface drifters and submerged floats. This serves as background information for the analyses of biological and chemical processes and of biogeochemical fluxes addressed by other papers in this issue. The section along 10°E between 44°S and 53°S showed a classical ACC structure with well-known hydrographic fronts, the Subantarctic Front (SAF) at 46.5°S, the Antarctic Polar Front (APF) split in two, at 49.25°S and 50.5°S, and the Southern Polar Front (SPF) at 52.5°S. Each front was associated with strong eastward flows. The West Mid-Atlantic Ridge Survey showed a weak and poorly resolved meander structure between the APF and the SPF. During the first eight days of the survey the oceanographic conditions at the Central Station at 12°40'W remained reasonably constant. However after that, conditions became more variable in the thermocline with conspicuous temperature inversions and interleavings and also a decrease in temperature in the surface layer. At the very end of the period of observation the conditions in the thermocline returned to being similar to those observed during the early part of the period with however the mixed layer temperature raised. The period of enhanced thermohaline variability was accompanied by increased currents. The Georgia Basin Survey showed a very strong zonal jet at its northern edge which connects to a large cyclonic meander that itself joins an anticyclonic eddy in the southeastern quadrant. The water mass contrasts in this survey were stronger than in the West Mid-Atlantic Ridge Survey, but similar to those met along 10°E with the exception that the warm and saline surface water typical of the northern side of the SAF was not covered by the Georgia Basin Survey. Mixed layers found during Eddy-Pump were typically deep, but varied between the three survey areas; the mean depths and standard variations of the mixed layer along the 10°E were 77.2±24.7 m, at the West Mid-Atlantic Ridge 66.7±17.7 m, and in the Georgia Basin 36.8±10.7 m.

Structural Time Series Modeling: an Application to Environmental Variables

A structural time series model is one which is set up in terms of components which have a direct interpretation. In this paper, the discussion focuses on the dynamic modeling procedure based on the state space approach (associated to the Kalman filter), in the context of surface water quality monitoring, in order to analyze and evaluate the temporal evolution of the environmental variables, and thus identify trends or possible changes in water quality (change point detection). The approach is applied to environmental time series: time series of surface water quality variables in a river basin. The statistical modeling procedure is applied to monthly values of physico- chemical variables measured in a network of 8 water monitoring sites over a 15-year period (1999-2014) in the River Ave hydrological basin located in the Northwest region of Portugal.

Bacterioplâncton de quatro lagos rasos subtropicais com distintas características tróficas

O papel exercido pelas bactérias é reconhecido como fundamental no metabolismo de qualquer sistema aquático, não só pela mineralização da matéria orgânica, como também pela transferência de matéria e energia para níveis tróficos superiores (“microbial loop”). Para a realização deste estudo foram escolhidos quatro lagos com diferentes estados tróficos no Campus Carreiros da Universidade Federal do Rio Grande – FURG - RS. O Lago Biguás e o da Base possuem características de ambientes eutrófico - hipereutrófico, enquanto que, o Lago Polegar é caracterizado como um ambiente oligo-mesotrófico e o Lago Negro é considerado um ambiente distrófico. Em um estudo anterior em nove lagos rasos nesta mesma região, incluindo os quatro analisados no presente trabalho, Souza (2007) sugeriu que as bactérias livres atuariam como mineralizadoras e o seu crescimento seria limitado pela disponibilidade de fosfato (controle “bottom-up”), enquanto que as bactérias aderidas participariam da decomposição dos agregados orgânicos. Também foi sugerido que as bactérias aderidas seriam controladas principalmente pela predação por flagelados e ciliados (controle “top-down”), provavelmente devido ao seu maior biovolume. Porém, estas informações foram obtidas a partir de relações estatísticas de dados coletados em uma única amostragem. Assim, neste estudo a comunidade bacteriana (abundância e biomassa) e outros parâmetros físicos, químicos e biológicos dos quatro lagos rasos sub-tropicais foram estudados em amostragens quinzenais no decorrer de um ano entre junho de 2008 e maio de 2009. Nossos resultados indicam que a disponibilidade de carbono orgânico dissolvido produzido pelo fitoplâncton parece ser um dos principais fatores controladores da dinâmica de bactérias nestes lagos. Entretanto, a predação no Lago Negro parece ter sido de maior magnitude no controle das bactérias neste ambiente, uma vez que não houve um incremento na abundância bacteriana deste lago proporcional ao incremento da clorofila a. A presença de um maior número de nano - e microflagelados neste lago dá suporte a esta hipótese. Para testar esta hipótese, foi realizado um experimento utilizando-se a Técnica da Diluição em conjunto com a técnica a de FISH (Hibridização in situ Fluorescente) para identificar as taxas de produção e consumo não só dos diferentes morfotipos, mas também dos diferentes grupos filogenéticos (Archaea, Eubacteria, Alfa- Beta- e Gama-Proteobacteria e Cytophaga-Flavobacter) de uma amostra de água do Lago Negro. Os resultados deste experimento indicaram que as bactérias estão, de fato, sendo consumidas por vi protozoários na mesma proporção que estão sendo produzidas. Além disso, no Lago Negro a predação parece estar vinculada ao tamanho/biovolume celular, sendo os morfotipos de tamanho reduzido mais resistentes a predação e, por isso, mais abundantes.

Atributos do solo sob modelos em estágio inicial de restauração de floresta subtropical

The replacement of native vegetation by other land uses is one of the main degrading ecosystem agents, being the most important component of terrestrial environments, natural or with different levels of human disturbance, besides being the main substrate used by plants to obtain conditions soil for its development. In this context, there is the need to adopt the use and sustainable management of land systems. The study aimed to evaluate what is forest restoration system more efficient degraded areas, based on the potential recovery of physical, chemical, carbon and biological activity in the soil. The work was conducted in a forest restoration area UTFPR- Campus two neighbors, whose experiment was established in October 2010. The experimental design is completely randomized, with four replications and experimental plot of 40 m wide by 54 m long ( 2160 m2) were collected and six sampling points per plot. The soil is classified as a Typic. The models evaluated are: 1 - natural or passive regeneration; 2 - Nucleation; 3 - Planting trees in the total area under lines fill and diversity (total planting); 4 - Reference area (forest). The collection of soil samples in layers of 0.0-0.05, 0.05-0.10, 0.10-0.20 and 0.20-0.40 m was carried out in October 2013 and evaluated physical attributes of texture, bulk density, total porosity, microporosity and soil macroporosity and stability of water in households, chemical properties, and total organic carbon (TOC) and physical particle size fractionation and soil biological activity. To find the best forest restoration model, we designed a Restoration Quality Weighted Index for each variable analyzed. Natural regeneration and total plantation showed generally better soil aggregation over 0.10 m and nucleation volume of similar porosity the forest for these layers. There were no differences between the models below 0.10 m for the variables aggregation and soil porosity. The nucleation template had the lowest bulk density, but being greater than the density in the layer forest 0.05-0.10 m, however, was similar to below 0.10 m above the ground. The models had chemical properties similar to or greater than the forest. The forest had the highest stock of COT and carbon associated with minerals (CAM), but natural regeneration was similar to the particulate organic carbon (POC) in the superficial layers of the soil (0-0.10 m), below 0, 10 m, the forest showed higher stock of COT and COP on the ground. The highest peak of C-CO2 emissions occurred in the 28-35 day range where the total plantation was similar to forest. After four years of experiments, it was found that the effect of restoration methods on physical attributes and soil carbon restricted to 0.10 m deep.

Desenvolvimento e caracterização de filmes a base de isolado protéico de resíduos de corvina (micropogonias furnieri) e óleo de palma

Nas últimas duas décadas, o descarte e o acúmulo de embalagens não biodegradáveis têm agravado os problemas ambientais. Uma das soluções encontradas, particularmente na área de embalagens de alimentos, é o desenvolvimento de filmes a partir de polímeros que possam substituir os materiais sintéticos. Fontes alternativas de proteína, como os resíduos de pescados, tornam-se importante, pois estes representam de 60 a 70% da matéria-prima e são descartados pelas indústrias de filetagem contribuindo com os danos ao meio ambiente. As propriedades funcionais dos filmes biodegradáveis são resultantes das características das macromoléculas utilizadas, das interações entre os constituintes envolvidos na formulação (macromolécula, solvente, plastificante e outros aditivos), dos parâmetros de fabricação (temperatura, tipo de solvente, pH, entre outras), do processo de dispersão da solução filmogênica (pulverização, espalhamento, etc.) e das condições de secagem. Um problema limitante no uso de filmes biodegradáveis a base de proteínas de pescado é a sua susceptibilidade à umidade, devido à hidrofilicidade dos aminoácidos das moléculas de proteína. O objetivo geral do trabalho foi desenvolver e caracterizar filmes a base de isolado proteico de resídeos de corvina (IPC) e óleo de palma (OP). O desenvolvimento dos filmes foi estudado em duas etapas. Neste estudo utilizou-se resíduos de corvina (Micropogonias furnieri) para a obtenção do isolado protéico, glicerol como plastificante e óleo de palma para conferir hidrofobicidade ao filme. Na primeira etapa, o objetivo foi investigar o efeito das concentrações de IPC, de glicerol e do pH sobre as propriedades dos filmes de proteína de resíduos de corvina (Micropogonias furnieri). Os filmes foram avaliados quanto aos parâmetros de cor, opacidade, propriedades mecânicas, espessura, solubilidade em água, permeabilidade de vapor de água (PVA) e propriedades morfológicas. Como resultado foi observado que a opacidade e a luminosidade dos filmes não foram afetados pelas variáveis do processo. Os filmes de IPC ficaram amarelados e opacos. Apresentaramse mais claros quando elaborados com baixas concentrações de IPC e altas concentrações de glicerol nas soluções filmogênicas. A menor solubilidade em água ocorreu nos filmes com pH baixo e menores concentrações de glicerol. Com relação as propriedades mecânicas, os filmes apresentaram alta elongação e sua resistência à tração aumentou quando utilizadas maiores concentrações de IPC, menores concentrações de glicerol e pHs mais baixos.Os filmes apresentaram superficies ásperas e irregulares. Na segunda etapa foram elaborados filmes biodegradáveis de IPC contendo diferentes concentrações de óleo de palma (OP) (10 e 20 g de OP /100g de IPC) e suas propriedades de barreira, mecânicas, físico-químicas, térmicas e morfológicas foram estudadas. A adição de OP aumentou as espessuras dos filmes com 2 e 4% de IPC, no entanto a solubilidade não foi afetada pela adição do OP. Os filmes com 3 e 4% de IPC ficaram menos permeáveis a água quando incorporado 20% de OP nos mesmos. A opacidade dos filmes aumentou com a adição do OP. A incorporação do OP nos filmes resultou em uma diminuição da resistência à tração e no aumento da elongação dos filmes. Nos filmes com 2% de IPC o aumento na elongação foi significativo apenas quando adicionado 20% de OP. O aparecimento de apenas uma temperatura de fusão nos filmes sugeriu uma homogeneidade dos mesmos. A decomposição térmica dos filmes iniciou em torno de 120 -173ºC. Os filmes apresentaram uma superfície descontínua.

Produção de isolado proteico proveniente de subprodutos da indústria de aves em diferentes escalas

A indústria de aves brasileira destaca-se economicamente, onde um total de 12,3 milhões de toneladas foi produzido no país em 2013. Esta produção em larga escala gera considerável volume de subprodutos, chegando até 35% da ave viva. Tais resíduos são convertidos, por processos tradicionais, em produtos de baixo valor comercial, como por exemplo, farinhas. O processo de variação de pH constitui um importante processo alternativo de obtenção de proteínas com melhores características funcionais e nutricionais. Estudar as variáveis do processo, efetuando aumento dimensional, é fundamental para aplicação das tecnologias desenvolvidas no laboratório e posterior definição final de processos industriais. A produção de isolados proteicos seria uma tecnologia atraente no aproveitamento de subprodutos da indústria de frango, convertendo-os em uma ótima fonte proteica, agregando valor ao produto obtido. Este trabalho teve por objetivo produzir isolados proteicos em diferentes escalas, utilizando subprodutos não comestíveis da indústria de frango. Foi estudada a solubilização das proteínas da matéria-prima (MP) para definir pHs de solubilização e de precipitação isoelétrica. A curva apontou um pH alcalino de 11,0 para etapa de solubilização e de 5,25 para etapa de precipitação proteica. As proteínas obtidas foram caracterizadas quanto sua composição proximal, índice de acidez (IA), índice de peróxidos (IP) e substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) além de propriedades funcionais de solubilidade, capacidade de retenção de água (CRA) e capacidade de retenção de óleo (CRO); e nutricionais de digestibilidade proteica. Comparativamente foram analisadas farinhas de vísceras comerciais nos mesmos parâmetros. Um aumento de escala do processo foi realizado e avaliado pelas mesmas respostas do produto da escala laboratorial. Foi obtido um teor proteico de 82 e 85% em escala laboratorial e aumento de escala, respectivamente, e também uma redução lipídica de 75%, e de cinzas de 85%, em relação à MP. A composição proximal das farinhas analisadas ficou entre 67-72% para proteína bruta, 17-22% para lipídios e 9-15% para cinzas. O IA, apresentou valores de 2,2 e 3,1 meq/g de isolado e de 1,6 a 2,0 meq/g de farinha. Já para IP, obteve-se valores de 0,003 a 0,005 meq/g de isolado e de 0,002 a 0,049 meq/g de farinha. Os índices de TBARS apontaram valores de 0,081 e 0,214 mg MA/g de isolado e 0,041 a 0,128 mg MA/g de farinha. A solubilidade das proteínas do isolado apontou 84 e 81% em pH 3 e 11 respectivamente e de 5% em pH 5, já para farinhas variaram de 22 a 31% em pH de 3 a 11. A CRA obtida no isolado foi 3,1 a 16,5 g água/g de proteína e de 3,8 a 10,9 g água/g de proteína nas farinhas. A CRO ficou em 4,2 mL de óleo/g de proteína do isolados e 2,6 mL de óleo/g de proteína da farinhas. Os isolados proteicos apresentaram 92 e 95% de digestibilidade das proteínas, em comparação aos 84% das farinhas comerciais. Os índices acumulados e apresentados neste trabalho concluíram que foi possível aumentar a escala do processo de variação de pH, sem perder qualidade nos índices físico-químicos e de digestibilidade proteica.

Monitoramento por microcontrolador do cultivo de spirulina em fotobiorreator raceway

A oportunidade de produção de biomassa microalgal tem despertado interesse pelos diversos destinos que a mesma pode ter, seja na produção de bioenergia, como fonte de alimento ou servindo como produto da biofixação de dióxido de carbono. Em geral, a produção em larga escala de cianobactérias e microalgas é feita com acompanhamento através de análises físicoquímicas offline. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi monitorar a concentração celular em fotobiorreator raceway para produção de biomassa microalgal usando técnicas de aquisição digital de dados e controle de processos, pela aquisição de dados inline de iluminância, concentração de biomassa, temperatura e pH. Para tal fim foi necessário construir sensor baseado em software capaz de determinar a concentração de biomassa microalgal a partir de medidas ópticas de intensidade de radiação monocromática espalhada e desenvolver modelo matemático para a produção da biomassa microalgal no microcontrolador, utilizando algoritmo de computação natural no ajuste do modelo. Foi projetado, construído e testado durante cultivos de Spirulina sp. LEB 18, em escala piloto outdoor, um sistema autônomo de registro de informações advindas do cultivo. Foi testado um sensor de concentração de biomassa baseado na medição da radiação passante. Em uma segunda etapa foi concebido, construído e testado um sensor óptico de concentração de biomassa de Spirulina sp. LEB 18 baseado na medição da intensidade da radiação que sofre espalhamento pela suspensão da cianobactéria, em experimento no laboratório, sob condições controladas de luminosidade, temperatura e fluxo de suspensão de biomassa. A partir das medidas de espalhamento da radiação luminosa, foi construído um sistema de inferência neurofuzzy, que serve como um sensor por software da concentração de biomassa em cultivo. Por fim, a partir das concentrações de biomassa de cultivo, ao longo do tempo, foi prospectado o uso da plataforma Arduino na modelagem empírica da cinética de crescimento, usando a Equação de Verhulst. As medidas realizadas no sensor óptico baseado na medida da intensidade da radiação monocromática passante através da suspensão, usado em condições outdoor, apresentaram baixa correlação entre a concentração de biomassa e a radiação, mesmo para concentrações abaixo de 0,6 g/L. Quando da investigação do espalhamento óptico pela suspensão do cultivo, para os ângulos de 45º e 90º a radiação monocromática em 530 nm apresentou um comportamento linear crescente com a concentração, apresentando coeficiente de determinação, nos dois casos, 0,95. Foi possível construir um sensor de concentração de biomassa baseado em software, usando as informações combinadas de intensidade de radiação espalhada nos ângulos de 45º e 135º com coeficiente de determinação de 0,99. É factível realizar simultaneamente a determinação inline de variáveis do processo de cultivo de Spirulina e a modelagem cinética empírica do crescimento do micro-organismo através da equação de Verhulst, em microcontrolador Arduino.

Abrupt shifts in the Gironde fish community: an indicator of ecological changes in an estuarine ecosystem

For decades, global climate change has directly and indirectly affected the structure and function of ecosystems. Abrupt changes in biodiversity have been observed in response to linear or sudden modifications to the environment. These abrupt shifts can cause long-term reorganizations within ecosystems, with communities exhibiting new functional responses to environmental factors. Over the last 3 decades, the Gironde estuary in southwest France has experienced 2 abrupt shifts in both the physical and chemical environments and the pelagic community. Rather than describing these shifts and their origins, we focused on the 3 inter-shift periods, describing the structure of the fish community and its relationship with the environment during these periods. We described fish biodiversity using a limited set of descriptors, taking into account both species composition and relative species abundances. Inter-shift ecosystem states were defined based on the relationship between this description and the hydro-physico-chemical variables and climatic indices defining the main features of the environment. This relationship was described using generalized linear mixed models on the entire time series and for each inter-shift period. Our results indicate that (1) the fish community structure has been significantly modified, (2) environmental drivers influencing fish diversity have changed during these 3 periods, and (3) the fish-environment relationships have been modified over time. From this, we conclude a regime shift has occurred in the Gironde estuary. We also highlight that anthropogenic influences have increased, which re-emphasizes the importance of local management in maintaining fish diversity and associated goods and services within the context of climate change.

Cyanobacteria and Cyanotoxin in the Billings Reservoir (São Paulo, SP, Brazil)

The Billings Complex and the Guarapiranga System are important strategic reservoirs for the city of São Paulo and surrounding areas because the water is used among other things, for the public water supply. They produce 19,000 liters of water per second and Supply water to 5.4 million people. Crude water is transferred from the Taquacetuba branch of the Billings Complex to the Guarapiranga Reservoir to regulate the water level of the reservoir. The objective of this study was to evaluate the water quality in the Taquacetuba branch, focusing on cyanobacteria and cyanotoxins. Surface water samples were collected in February (summer) and July (winter) of 2007. Analyses were conducted of physical, chemical, and biological variables of he water, cyanobacteria richness and density, and the presence of cyanotoxins. The water was classified as eutrophic-hypereutrophic. Cyanobacteria blooms were observed in both collection periods. The cyanobacteria bloom was most significant in July, reflecting lower water transparency and higher levels of total solids, suspended organic matter, chlorophyll-a, and cyanobacteria density in the surface water. Low richness and elevated dominance of the cyanobacteria were found in both periods. Cylindrospermopsis raciborskii was dominant in February, with 352 661.0 cel mL(-1), and Microcystis panniformis was dominant in July, with 1 866 725.0 cel mL(-1). Three variants of microcystin were found in February (MC-RR, MC-LR, MC-YR), as well as saxitoxin. The same variants of microcystin were found in July, but no saxitoxin was detected. Anatoxin-a and cylindropermopsin were not detected in either period. These findings are of great concern because the water in the Taquacetuba branch, which is transferred into the Guarapiranga Reservoir, is not treated nor managed. It is recommended that monitoring be intensified and more effective measures be taken by the responsible agencies to prevent the process of eutrophication and the consequent development of the cyanobacteria and their toxins.

Uso de bandejas de alimentação na fase de engorda do camarão-da-Amazônia Macrobrachium amazonicum (HELLER, 1862)

The aim of this experiment was to evaluate the hypothesis that the M. amazonicum prawns accept feeding in trays. Six ponds were stocked with 10 juveniles II (1.2 +/- 0.7 g) per m(2) in 02/14/2003. An entirely randomized experimental design with 2 treatments (feeding in trays or feeding to the throw) and 3 replicates was used. Prawn average weight, survival, productivity, and physical and chemical variables of the water were compared between treatments using "t" test of Student. Average weight, survival and productivity were, respectively, 7.2 +/- 0.3 g, 46.8 +/- 7.8% and 335 +/- 45 kg/ha in feeding tray treatment and 6.8 +/- 0.1 g, 85.8 +/- 5.2% and 586 +/- 42 kg/ha in feed to the throw treatment. Survival and productivity differed significantly (p<0.5), while that average weight didn't differ significantly. M. amazonicum needs to use further number of trays per area, possibly due to territorial and aggressive behavior.

Impact of maintenance of Macrobrachium rosenbergii de Man, 1879 (Crustacea, Decapoda, Palaemonidae) broodstock on the water used in culture ponds

A produção aquícola gera benefícios sociais e econômicos, no entanto, também pode proporcionar impactos ambientais. Os objetivos deste trabalho foram: a) caracterizar os impactos causados pela manutenção de reprodutores do camarão-da-malásia (Macrobrachium rosenbergii) nas características físicas e químicas da água utilizada nos viveiros de cultivo; e b) avaliar a relação entre a biomassa de camarões e o impacto do cultivo na água utilizada no viveiro. Entre janeiro e dezembro de 2004, foram determinadas, mensalmente, a biomassa de M. rosenbergii, por meio de biometria, e as variáveis físicas e químicas da água de abastecimento e do efluente de um viveiro utilizado para a manutenção de reprodutores. Os resultados mostraram que o efluente possui maiores valores de clorofila a, material particulado em suspensão (MPS), pH, oxigênio dissolvido, nitrogênio Kjeldahl total (NKT) e nitrogênio Kjeldahl dissolvido (NKD), nitrogênio inorgânico (NI), fósforo (PT) e fósforo dissolvido (PD) e P-ortofosfato do que a água de abastecimento do viveiro. A maior biomassa de M. rosenbergii ocorreu em abril (127,0 g.m-2) e a menor em agosto (71,5 g.m-2) e houve correlações lineares positivas entre a biomassa de camarões e a intensidade do aumento de NKT, NKD, NI, PT e PD da água utilizada no viveiro. A manutenção de reprodutores de M. rosenbergii aumentou a clorofila-a, MPS, nitrogênio e fósforo da água utilizada no viveiro. Além disso, o aumento da biomassa de camarões intensifica a exportação de nitrogênio e fósforo do viveiro pelo efluente.

Ecosystem structure in disturbed and restored subtropical seagrass meadows

Shallow seagrass ecosystems frequently experience physical disturbance from vessel groundings. Specific restoration methods that modify physical, chemical, and biological aspects of disturbances are used to accelerate recovery. This study evaluated loss and recovery of ecosystem structure in disturbed seagrass meadows through plant and soil properties used as proxies for primary and secondary production, habitat quality, benthic metabolism, remineralization, and nutrient storage and exchange. The efficacy of common seagrass restoration techniques in accelerating recovery was also assessed. Beyond removal of macrophyte biomass, disturbance to seagrass sediments resulted in loss of organic matter and stored nutrients, and altered microbial and infaunal communities. Evidence of the effectiveness of restoration actions was variable. Fill placement prevented additional erosion, but the resulting sediment matrix had different physical properties, low organic matter content and nutrient pools, reduced benthic metabolism, and less primary and secondary production relative to the undisturbed ecosystem. Fertilization was effective in increasing nitrogen and phosphorus availability in the sediments, but concurrent enhancement of seagrass production was not detected. Seagrass herbivores removed substantial seagrass biomass via direct grazing, suggesting that leaf loss to seagrass herbivores is a spatially variable but critically important determinant of seagrass transplanting success. Convergence of plant and sediment response variables with levels in undisturbed seagrass meadows was not detected via natural recovery of disturbed sites, or through filling and fertilizing restoration sites. However, several indicators of ecosystem development related to primary production and nutrient accumulation suggest that early stages of ecosystem development have begun at these sites. This research suggests that vessel grounding disturbances in seagrass ecosystems create more complex and persistent resource losses than previously understood by resource managers. While the mechanics of implementing common seagrass restoration actions have been successfully developed by the restoration community, expectations of consistent or rapid recovery trajectories following restoration remain elusive.

Characterization of expiration air jets and droplet size distributions immediately at the mouth opening

Size distributions of expiratory droplets expelled during coughing and speaking and the velocities of the expiration air jets of healthy volunteers were measured. Droplet size was measured using the Interferometric Mie imaging (IMI) technique while the Particle Image Velocimetry (PIV) technique was used for measuring air velocity. These techniques allowed measurements in close proximity to the mouth and avoided air sampling losses. The average expiration air velocity was 11.7 m/s for coughing and 3.9 m/s for speaking. Under the experimental setting, evaporation and condensation effects had negligible impact on the measured droplet size. The geometric mean diameter of droplets from coughing was 13.5m and it was 16.0m for speaking (counting 1 to 100). The estimated total number of droplets expelled ranged from 947 – 2085 per cough and 112 – 6720 for speaking. The estimated droplet concentrations for coughing ranged from 2.4 - 5.2cm-3 per cough and 0.004 – 0.223 cm-3 for speaking.

An investigation of nucleation events in a coastal urban environment in the southern hemisphere

The occurrence of and conditions favourable to nucleation were investigated at an industrial and commercial coastal location in Brisbane, Australia during five different campaigns covering a total period of 13 months. To identify potential nucleation events, the difference in number concentration in the size range 14-30 nm (N14-30) between consecutive observations was calculated using first-order differencing. The data showed that nucleation events were a rare occurrence, and that in the absence of nucleation the particle number was dominated by particles in the range 30-300 nm. In many instances, total particle concentration declined during nucleation. There was no clear pattern in change in NO and NO2 concentrations during the events. SO2 concentration, in the majority of cases, declined during nucleation but there were exceptions. Most events took place in summer, followed by winter and then spring, and no events were observed for the autumn campaigns. The events were associated with sea breeze and long-range transport. Roadside emissions, in contrast, did not contribute to nucleation, probably due to the predominance of particles in the range 50-100 nm associated with these emissions.