Wavelet analysis residual kriging vs. neural network residual kriging

This paper deals with the problem of spatial data mapping. A new method based on wavelet interpolation and geostatistical prediction (kriging) is proposed. The method - wavelet analysis residual kriging (WARK) - is developed in order to assess the problems rising for highly variable data in presence of spatial trends. In these cases stationary prediction models have very limited application. Wavelet analysis is used to model large-scale structures and kriging of the remaining residuals focuses on small-scale peculiarities. WARK is able to model spatial pattern which features multiscale structure. In the present work WARK is applied to the rainfall data and the results of validation are compared with the ones obtained from neural network residual kriging (NNRK). NNRK is also a residual-based method, which uses artificial neural network to model large-scale non-linear trends. The comparison of the results demonstrates the high quality performance of WARK in predicting hot spots, reproducing global statistical characteristics of the distribution and spatial correlation structure.

Residual antimalarials in malaria patients from Tanzania--implications on drug efficacy assessment and spread of parasite resistance.

Repeated antimalarial treatment for febrile episodes and self-treatment are common in malaria-endemic areas. The intake of antimalarials prior to participating in an in vivo study may alter treatment outcome and affect the interpretation of both efficacy and safety outcomes. We report the findings from baseline plasma sampling of malaria patients prior to inclusion into an in vivo study in Tanzania and discuss the implications of residual concentrations of antimalarials in this setting. In an in vivo study conducted in a rural area of Tanzania in 2008, baseline plasma samples from patients reporting no antimalarial intake within the last 28 days were screened for the presence of 14 antimalarials (parent drugs or metabolites) using liquid chromatography-tandem mass spectrometry. Among the 148 patients enrolled, 110 (74.3%) had at least one antimalarial in their plasma: 80 (54.1%) had lumefantrine above the lower limit of calibration (LLC = 4 ng/mL), 7 (4.7%) desbutyl-lumefantrine (4 ng/mL), 77 (52.0%) sulfadoxine (0.5 ng/mL), 15 (10.1%) pyrimethamine (0.5 ng/mL), 16 (10.8%) quinine (2.5 ng/mL) and none chloroquine (2.5 ng/mL). The proportion of patients with detectable antimalarial drug levels prior to enrollment into the study is worrying. Indeed artemether-lumefantrine was supposed to be available only at government health facilities. Although sulfadoxine-pyrimethamine is only recommended for intermittent preventive treatment in pregnancy (IPTp), it was still widely used in public and private health facilities and sold in drug shops. Self-reporting of previous drug intake is unreliable and thus screening for the presence of antimalarial drug levels should be considered in future in vivo studies to allow for accurate assessment of treatment outcome. Furthermore, persisting sub-therapeutic drug levels of antimalarials in a population could promote the spread of drug resistance. The knowledge on drug pressure in a given population is important to monitor standard treatment policy implementation.

High-resolution 3D whole-heart coronary MRA: a study on the combination of data acquisition in multiple breath-holds and 1D residual respiratory motion compensation.

OBJECT: To study a scan protocol for coronary magnetic resonance angiography based on multiple breath-holds featuring 1D motion compensation and to compare the resulting image quality to a navigator-gated free-breathing acquisition. Image reconstruction was performed using L1 regularized iterative SENSE. MATERIALS AND METHODS: The effects of respiratory motion on the Cartesian sampling scheme were minimized by performing data acquisition in multiple breath-holds. During the scan, repetitive readouts through a k-space center were used to detect and correct the respiratory displacement of the heart by exploiting the self-navigation principle in image reconstruction. In vivo experiments were performed in nine healthy volunteers and the resulting image quality was compared to a navigator-gated reference in terms of vessel length and sharpness. RESULTS: Acquisition in breath-hold is an effective method to reduce the scan time by more than 30 % compared to the navigator-gated reference. Although an equivalent mean image quality with respect to the reference was achieved with the proposed method, the 1D motion compensation did not work equally well in all cases. CONCLUSION: In general, the image quality scaled with the robustness of the motion compensation. Nevertheless, the featured setup provides a positive basis for future extension with more advanced motion compensation methods.

Contribuição para o Estudo de um Sistema Integrado de Abastecimento de Água e Tratamento de Água Residual Doméstica. Caso de Estudo: Cidade da Praia

O problema de escassez de água em muitas regiões do globo acompanhado do acelerado crescimento da população e das decorrentes alterações climáticas, constituem um conjunto de preocupações ligadas à gestão dos recursos hídricos, principalmente no que diz respeito à satisfação das necessidades de consumo quer em termos quantitativos, quer em termos qualitativos. Tanto o abastecimento de água para o consumo humano, como a descarga e reutilização de águas residuais urbanas, requerem, à priori, um conjunto de processos e operações de tratamento tanto mais exigentes quanto maior o nível de qualidade final pretendido, tendo sempre em consideração aspectos como a saúde e a exposição humana como também o tipo de actividade a que se destina a água. Com o presente trabalho pretende-se dar um contributo para a avaliação da viabilidade de implementação de um sistema integrado de abastecimento de água e de tratamento de águas residuais domésticas na cidade da Praia, em Cabo Verde, tendo por base a situação actual, e um ano horizonte de 20 anos (2015 a 2035). Cabo Verde é um país com sérios problemas no que se refere aos recursos hídricos uma vez que carece de chuva e de reservas de águas subterrâneas. Circundado pelo mar, quase a totalidade dos municípios é abastecida pela água proveniente de processos de dessalinização da água do mar, através de tecnologias de membranas - Osmose Inversa (OI). Neste estudo, através de inquérito directo (260 inquéritos) e visitas presenciais a instituições, empresas e directamente à população, fez-se a caracterização dos sistemas de gestão da água e de águas residuais da referida cidade, por forma a perceber o funcionamento dos mesmos. Em 2014, cerca de 90% da água distribuída à população da Praia (10.000 m3.dia-1) proveio da água dessalinizada na central da ELECTRA. No mesmo ano, o caudal médio diário de água residual afluente à ETAR do Palmarejo foi de 2245 m3.dia-1. A deficiente cobertura da rede de drenagem de águas residuais da cidade (26,5%, segundo resultados do inquérito) é a principal razão pela baixa afluência à ETAR. Neste trabalho, procedeu-se ainda, à avaliação comparativa de custos para produção de água para a rega de áreas verdes da cidade, quer a partir de técnicas de dessalinização quer a partir da reutilização de água residual tratada. Com a reutilização de água residual tratada na rega das áreas verdes da cidade da Praia (92,4 ha), concluiu-se que, ao fim dos próximos 21 anos, poupar- se-á, na dessalinização, cerca de 32 milhões de euros (3.520 milhões de ECV). Da análise efectuada, concluiu-se que o volume necessário para o sistema de armazenamento da água residual tratada (estimado com base no mês de maior necessidade de rega do ano horizonte, Junho de 2035, assumindo um tempo de retenção hidráulico de um dia) é de 5.000 m3.

Nutrientes y renovación del agua en aiguamolls de l’Empordà. (NE de la península Ibérica). Uso potencial de agua residual para la inundación de zonas húmedas

The monitoring of the ecological water quality of 'Aiguamolls de l’Empordà' Natural Park was carried out between September 1996 to August 1997. The aim was to evaluate the impact of effluent from a nearby wastewater treatment plant, on the flooding of marshes in the Natural Park. In this paper we present physical and chemical data together nutrient concentrations and its changes in the lentic system of the 'Aiguamolls de l’Empordà'. The ultimate aim was to evaluate the effect of reclaimed wastewater on the salt marsh system. Seasonal variation in nutrients concentrations and their relationship to turnover and source of water were analysed. Significant variation in the N/P ratio was related to water turnover. Confined systems presented lower values for this ratio. Taking into account the nutrient concentrations of the reclaimed water, which is rich in nitrogen, it is recommended flooding applied in zones with high water turnover and higher N/P ratios

Metais pesados em solos de área de rejeitos de indústria de processamento de zinco

Apesar de a poluição do solo ser amplamente constatada, estudos sobre as concentrações e formas dos metais pesados em solos e seus efeitos no ecossistema são ainda pouco enfatizados, principalmente em condições tropicais. O presente estudo foi desenvolvido em área de rejeitos de uma unidade de extração e industrialização de zinco pertencente à Companhia Mineira de Metais-CMM, em Três Marias (MG), com o objetivo de avaliar as quantidades e formas de metais pesados em sete locais representativos da área. Os locais foram selecionados para amostragem, baseando-se em diferenças na forma de contaminação, aspectos de solo, topografia e vegetação. Realizaram-se análises químicas de fracionamento de metais pesados e extrações simples com DTPA e Mehlich-1, buscando determinar os teores e formas dos metais na superfície e em profundidade e fazer inferências sobre o potencial de risco ambiental desses metais. Os teores totais dos metais nas camadas superficiais dos locais estudados foram, em média, de: 13.533 mg kg-1, para Zn; 170 mg kg-1, para Cd; 865 mg kg-1, para Cu, e 612 mg kg-1, para Pb, enquanto os teores trocáveis (MgCl2) nessas mesmas camadas variaram de 231 a 1.407 mg kg-1, para Zn; 14 a 390 mg kg-1, para Cd, e 11 a 33 mg kg-1, para Pb; o Cu raramente ocorreu nesta forma. Os solos dos locais estudados, com teores excessivos de Zn, Cd, Cu e Pb, são considerados poluídos. Em determinados locais contaminados por escoamento (superficial e subsuperficial) e arraste de material de solo e rejeito, a poluição mostrou-se mais evidente nas camadas superficiais. No local da ustulação, verificou-se maior percentagem de Zn trocável em todos os níveis de profundidade. Nos demais locais, o Cd apresentou também grandes concentrações nas formas trocáveis, razão por que tal elemento oferece maior risco de contaminação ambiental. De modo geral, a ocorrência de Zn foi maior nas formas carbonato e residual, enquanto o Cd predominou nas formas trocáveis e o Cu e Pb nas formas residuais. A extração dos metais por Mehlich-1 e DTPA correlacionou-se significativamente com a soma das extrações com MgCl2 e NaOAc do fracionamento, para praticamente todos os elementos analisados. Por essa razão, recomendam-se futuros estudos com aqueles extratores em termos de mensuração de metais potencialmente disponíveis ao ambiente.

Efeito do silicato de cálcio no teor de silício no solo e na produção de grãos de arroz de sequeiro

Em solos com baixos teores de silício (Si) "disponível", a adubação com silicato de cálcio (CaSiO3) pode melhorar as características químicas do solo, tais como o pH, o Ca trocável e o Si "disponível". Efeito na produtividade do arroz também pode ocorrer em decorrência do aumento da resistência ao acamamento e área fotossintética. Neste trabalho, objetivou-se avaliar a disponibilidade do Si em solos de cerrado. O experimento foi realizado em casa de vegetação com a cultura do arroz de sequeiro, e os tratamentos foram cinco doses de Si (0, 120, 240, 480 e 960 kg ha-1), aplicadas na forma de silicato de cálcio, e quatro solos: Latossolo Vermelho-Escuro álico (LEa), Latossolo Vermelho-Amarelo álico (LVa), Latossolo Roxo distrófico (LRd) e Areia Quartzosa álica (AQa). O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado com quatro repetições. Avaliou-se o efeito do silicato de cálcio nos teores de Si, Ca e pH do solo e no rendimento de grãos de arroz. Observou-se aumento nos teores de Ca e nos valores de pH do solo. A recuperação do Si aplicado variou segundo a classe de solo e a dose aplicada. O teor de Si "disponível" no solo variou na ordem LRd > LEa = LVa > AQa. O nível de suficiência de Si no solo foi de 9,8 mg dm-3 para atingir 90% da produção máxima.

Controle da volatilização de amônia em compostagem, mediante adição de gesso agrícola e superfosfatos com diferentes níveis de acidez residual

Tem sido recomendada a adição de superfosfato simples ou gesso agrícola nas pilhas de estercos e de outros resíduos orgânicos, com a finalidade de reduzir as perdas de amônia por volatilização durante a compostagem. Experimentos, contudo, têm mostrado resultados divergentes, quando avaliam a eficiência desses produtos e as doses em que devem ser aplicados. É provável que variações na acidez residual do gesso e do superfosfato simples possam explicar essas divergências. Para verificar essa hipótese, realizou-se um experimento, utilizando, como aditivos, o gesso agrícola, o superfosfato simples e o superfosfato triplo, cada um com dois valores de acidez residual (respectivamente, 0,13 e 0,20%; 7,02 e 2,36%; 2,38 e 1,86%). Em frascos de vidro de 1,6 litro de capacidade, foram colocados 10 g de substrato orgânico obtido por mistura de quantidades iguais, em massa, de estercos secos e frescos de galinha e de gado. Os aditivos foram misturados ao substrato em doses equivalentes a 0, 50, 100, 150 e 200 kg t-1. A quantidade de amônia perdida por volatilização foi determinada aos 7, 14, 21, 28, 35 e 42 dias, coletando-se o gás em solução de ácido sulfúrico encerrada em pequeno recipiente colocado no interior do frasco e titulando-se o ácido remanescente após o período de exposição à amônia, com solução de NaOH 0,01 mol L-1. As amostras de gesso agrícola estudadas não se mostraram eficientes em reduzir a volatilização de amônia da mistura de estercos. O superfosfato simples diminuiu a volatilização de NH3 em até 4,8 vezes, tendo sido a amostra com maior acidez residual a mais eficiente. O superfosfato triplo foi o aditivo mais eficiente no controle da volatilização de NH3, quando aplicado em doses baixas, igualando-se ao superfosfato simples na maior dose. Aparentemente, a ação dos aditivos deveu-se à formação de compostos amoniacais mais estáveis por meio de reações do gás NH3 com ácidos e, ou, fosfato monocálcico presentes naqueles produtos.

Mineralização de palha de milho e adsorção de carbono, cálcio, magnésio e potássio em substratos com caulinita natural e goethita sintética

Carbono e nutrientes liberados na decomposição de resíduos orgânicos podem sofrer vários tipos de interação com diferentes componentes da fase mineral, alterando sua dinâmica no solo. Com o objetivo de avaliar a retenção de carbono, Ca2+, Mg2+ e K+ em caulinita natural e goethita sintética, foi realizado um experimento com mistura de palha de milho em substratos inorgânicos preparados com areia e quantidades conhecidas de cada componente. Nesses substratos, foram realizadas percolações com água destilada aos 7, 15, 33, 68 e 113 dias de incubação, em temperatura ambiente, sendo as massas dos elementos liberados acumuladas no tempo. Após duzentos dias de incubação, foi determinado o carbono orgânico total que permaneceu nos substratos. A soma das massas de Ca2+, Mg2+, K+ e carbono, liberados com a água de percolação, foi inversamente relacionada com a massa dos componentes inorgânicos nos substratos, exceto para o K+ nos substratos com goethita. A caulinita e a goethita apresentaram diferente retenção do Ca2+, Mg2+ e K+ liberados, independentemente da área superficial, o que pode estar relacionado com suas distintas características eletroquímicas superficiais. A goethita foi mais efetiva do que a caulinita em reter carbono da solução do solo e acumular carbono orgânico total, sendo sua maior reatividade diretamente relacionada com sua superfície específica.

Silicato de cálcio como fonte de silício para o arroz de sequeiro

No Brasil, o arroz de sequeiro é cultivado predominantemente em solos de cerrado, os quais, em razão do seu avançado grau de intemperização, apresentam baixos valores de pH, baixa saturação por bases e baixa relação Si/óxidos de Fe e Al. Assim, realizou-se um experimento em casa de vegetação, com objetivo de avaliar o efeito do silicato de cálcio no rendimento de grãos do arroz de sequeiro, bem como seu efeito corretivo na acidez do solo. Os tratamentos consistiram de seis doses de SiO2 (0; 125; 250; 375; 500 e 625 mg kg-1 de solo), na forma de volastonita Vansil-10 (50% de SiO2, 44 de CaO e 1,48 de MgO), e três cultivares de arroz de sequeiro (Caiapó, Carajás e Confiança), dispostos em delineamento inteiramente casualizado com quatro repetições. O rendimento de grãos aumentou de forma linear com a fertilização silicatada, mostrando correlação significativa e positiva com os teores de Si e Ca no solo, derivados da aplicação do silicato de cálcio. A aplicação de SiO2 aumentou o pH e os teores de Ca, Mg trocáveis e Si solúvel no solo.

Fracionamento e biodisponibilidade de metais pesados em solo contaminado, incubado com materiais orgânicos e inorgânicos

Procedimentos baseados em alterações nas propriedades químicas podem atuar como agentes mitigadores da fitotoxidez de metais pesados no solo. No entanto, é difícil predizer os efeitos de diferentes materiais sobre a disponibilidade de metais em solo contaminado simultaneamente por vários metais. O presente estudo, desenvolvido em solo proveniente de área de rejeitos de uma unidade de extração e industrialização de zinco da Companhia Mineira de Metais-CMM, em Três Marias (MG), objetivou avaliar os teores, a distribuição entre diferentes frações e a biodisponibilidade de Zn, Cd, Cu e Pb nesse solo, após incubação por seis meses com diferentes doses de carbonato, gesso, vermicomposto, serragem e Solomax. Após a incubação, retiraram-se amostras de cada tratamento para análises químicas de fracionamento de metais e extrações simples com DTPA e com Mehlich-1 e repicaram-se plântulas de Mimosa caesalpiniaefolia Benth. (sabiá) para o solo onde cresceram por 90 dias. Os tratamentos causaram alterações nas principais formas dos elementos no solo. Para o Zn, que apresenta os maiores teores nesse solo, houve efeito da aplicação de carbonato, que reduziu a fração trocável de 842 mg kg-1, no controle, para 32 mg kg-1. Houve também uma redução do Zn-trocável com a aplicação de Solomax. Os teores de Zn na parte aérea das plantas reduziram-se de 544,85 mg kg-1, no controle, para 32,20 mg kg-1 com a aplicação de carbonato. O Solomax reduziu em 87% o teor deste elemento nas plantas. Os demais materiais não exerceram efeitos consistentes sobre os teores dos metais na planta. A adição de materiais orgânicos aumentou o teor de Cu e de Pb na fração orgânica e residual, sem efeito na biodisponibilidade. O gesso aumentou a biodisponibilidade dos metais estudados, com exceção do Pb. Ao contrário do que foi verificado para os outros elementos, os teores de Cd na planta correlacionaram-se com as quantidades deste extraídas por DTPA (0,82**) e por Mehlich-1 (0,60**), e os de Zn com MgCl2 (0,49*) e DTPA (0,49*). As extrações seqüencial e simples, com DTPA e Mehlich-1, evidenciaram efeitos diferenciados dos materiais sobre os metais no solo. O Cd foi o elemento com melhor previsão de biodisponibilidade pelos extratores utilizados. O emprego de carbonato foi o tratamento mais eficaz em reduzir a disponibilidade dos metais para M. caesalpiniaefolia.

Ocorrências de bactérias solubilizadoras de fosfato de cálcio nas raízes de plantas na Amazônia brasileira

O uso de bactérias solubilizadoras de fosfato pode ser uma alternativa de baixo custo em sistemas agroflorestais na Amazônia, onde os preços e o transporte, aliados à baixa capacidade de aquisição dos produtores, dificultam o uso de adubos solúveis. Em solos sem histórico de cultivo, os fosfatos estão ligados principalmente ao Al, enquanto nos previamente cultivados e corrigidos com calagem, esses fosfatos podem estar ligados ao Ca, limitando seus usos pelas plantas. Existem poucas informações sobre bactérias solubilizadoras de fosfato (BSF) na Amazônia, sendo necessário intensificar os estudos nesse sentido. O primeiro passo dessas pesquisas é um estudo sobre a ecologia dessas bactérias, identificando o local e a freqüência de ocorrência. Para isso, foram coletadas amostras de raízes de plantas nos estados do Acre, Amazonas e Rondônia, as quais foram colocadas em placas de Petri com um meio específico capaz de identificar suas presenças. Foram utilizados 28 espécies de plantas de diversas famílias e dois tipos de vegetação múltipla (pastagem e capoeira). Os índices de presença dessas bactérias foram muito baixos (0-10%), evidenciando que, nessas condições, essas bactérias não contribuem efetivamente para melhorar a nutrição das plantas com fósforo.