Avaliação da capacidade tamponante - um experimento participativo

The aim of this work is to show an experiment from which students can learn some of the main characteristics of buffer solutions. A mixture of some acid-base indicators, named as Yamada's indicator, can be used to estimate pH values in an acid-base titration of a buffer, with good approximation. In the experiment it is also possible to verify the relationship between the buffer capacity and the concentrations and the molar ratio of the components of a NH3 / NH4+ buffer solution. The shortage of experiments associated with the relative small importance given to many aspects of buffer solutions, is now explored with simplicity. In the proposed experiments, students prepare buffer solutions by themselves, calculate the pH, understand how acid-base indicators act and learn how buffer solutions work through graph constructed by sharing experimental data.

Obtenció d'estruvita a partir de la fracció líquida digerida de purins de vaca

Actualment a Catalunya existeixen zones amb importants limitacions per l’aplicació de purins al sòl, pel que és imprescindible trobar alternatives de gestió i tractament que permetin l’aprofitament adequat dels recursos continguts a les dejeccions ramaderes sense afectar el medi. La digestió anaeròbia és una de les tècniques utilitzades en el tractament de les dejeccions ramaderes. L’efluent líquid que s’obté d’aquest tractament no modifica el contingut de nitrogen i fòsfor i per tant ha de ser gestionat correctament. L’objectiu general d’aquest projecte és avaluar la precipitació d’estruvita (sal de magnesi, amoni i fosfat) com una alternativa de gestió de l’efluent líquid d’una planta de digestió anaeròbia i compostatge que tracta dejeccions ramaderes conjuntament amb altres residus orgànics. S’han avaluat els efectes dels diferents paràmetres operacionals en la formació d’estruvita (pH, temperatura, velocitat d’agitació, alcalinitat), mitjançant assaigs en discontinu amb solució sintètica. A continuació s’ha procedit a obtenir estruvita a partir de la fracció líquida digerida de purí (FLD), en assaigs en discontinu per estudiar l’efecte del contingut de matèria orgànica i sòlids Totals (ST), així com el contingut en fosfats i el pH de reacció. Finalment, s’han optimitzat els paràmetres de procés en continu, mitjançant la posada en marxa d’un reactor a escala de laboratori i estudi de l’efecte de la velocitat d’agitació i de la introducció del stripping de CO2, tant amb solució sintètica com amb la fracció líquida digerida del purí. Dels resultats obtinguts es pot concloure que els factors que tenen una major influència en el procés d’obtenció d’estruvita són el pH (el pH òptim es situa al voltant de 9), i la presència de matèria orgànica i sòlids ens suspensió, que interfereix de forma quantitativa i qualitativa en la formació de l’estruvita. En el procés en continu s’ha aconseguit reduccions d’un 84% i 98% d’amoni i fòsfor respectivament, obtenintse estruvita que pot ser utilitzada com a fertilitzant d’alliberació lenta. Es pot concloure que la precipitació d’estruvita és una bona alternativa per millorar la gestió de les dejeccions ramaderes alhora que permet recuperar nutrients i tancar cicles. La combinació amb un tractament previ que elimini la matèria orgànica, com podria ser la digestió anaeròbia, i una separació de fases, per eliminar els sòlids en suspensió, es presenta com una configuració amb molts avantatges.

Einfluß der Gewässerversauerung auf Hyporheos und Bryorheos: Untersuchungen an zwei Waldbächen im Westharz

Im Rahmen der Fallstudie Harz sollte an der Schnittstelle zwischen Grundlagenforschung und angewandter Forschung ein Beitrag zur Klärung der Frage geleistet werden, inwieweit zwei Zuläufe der Sösetalsperre im Westharz versauert bzw. versauerungsgefährdet sind; aus diesem Stausee wird Trinkwasser für mehrere Gemeinden in Norddeutschland gewonnen. Die Belastung des fast vollständig bewaldeten Einzugsgebiets der Sösetalsperre mit luftbürtigen Schadstoffen (Saurer Regen) zählte zu den höchsten in Mitteleuropa. An jeweils drei Untersuchungsstellen der beiden Bäche Alte Riefensbeek (R1 bis R3) und Große Söse (S1 bis S3) wurden zwischen März 1987 und November 1988 Proben aus Moospolstern und dem hyporheischen Interstitial entnommen und physikalisch, chemisch und biologisch untersucht. Ergänzend wurden Wasserproben zwischen März 1986 und Oktober 1991 sowie vom April 1998 ebenso wie qualitative Fänge von Makroinvertebraten zwischen November 1986 und Juli 1990 sowie vom April 1998 ausgewertet. Die Analyse der tierischen Besiedlung der Moos- und Interstitialproben beschränkte sich auf die taxonomischen Gruppen Turbellaria (Strudelwürmer), Mollusca (Weichtiere), Amphipoda (Flohkrebse), Ephemeroptera (Eintagsfliegen), Plecoptera (Steinfliegen), Heteroptera (Wanzen), Megaloptera (Schlammfliegen), Coleoptera (Käfer), Trichoptera (Köcherfliegen) und Diptera (Zweiflügler). Der Grundsatz, daß normalverteilte und nicht normalverteilte Daten statistisch unterschiedlich behandelt werden müssen, wurde konsequent angewandt. Am Beispiel der Choriotopstruktur wurde gezeigt, daß die Auswahl des Analyseverfahrens das Ergebnis der ökologischen Interpretation multivariater statistischer Auswertung beeinflußt. Die Daten der Korngrößen-Verteilung wurden vergleichend einer univariaten und einer multivariaten statistischen Analyse unterworfen. Mit dem univariaten Verfahren wurden die Gradienten der ökologisch relevanten Korngrößen-Parameter eher erkannt als mit dem multivariaten Verfahren. Die Auswirkungen von Gewässerversauerung sowie anderer Umweltfaktoren (insgesamt 42 Faktoren) auf die Lebensgemeinschaften wurden anhand der Parameter Artenzahl, Besiedlungsdichte, Körpergröße und Biomasse untersucht. Abundanz, Biomasse und Körpergröße sowie die Umweltfaktoren wurden auf einem horizontalen Gradienten, d.h. im Längslauf der Bäche, und auf einem vertikalen Gradienten, d.h. fließende Welle / Bryorheon / Benthon versus Hyporheon, untersucht. Es wurde ein terminologisches System für die Kompartimente in der Fließgewässer-Aue vorgeschlagen, das in sich einheitlich ist. Es wurde ein neuer Moos-Vitalitätsindex für die Moospolster vorgestellt. Es wurden Bestimmungsschlüssel für die Larven der Chloroperlidae (Steinfliegen-Familie) und der Empididae (Tanzfliegen) in den beiden Harzbächen entwickelt. Die untersuchten Bachstrecken waren frei von Abwasserbelastung. An zwei Stellen wurde Wasser für einen Forellenteich ausgeleitet. Abgesehen von zwei meterhohen Abstürzen in der Großen Söse waren wasserbauliche Veränderungen ohne große Bedeutung. Das Abfluß-Regime war insofern nicht mehr natürlich, als beide Bäche in das System der bergbaulichen Bewässerungsgräben des Oberharzes eingebunden sind. Die Söse hatte ein F-nivopluviales Abfluß-Regime, der abflußreichste Doppelmonat war der März / April, die Unregelmäßigkeit des Abfluß-Regimes war sehr hoch, die Vorhersagbarkeit sehr niedrig, die monatlichen Abfluß-Maxima wiesen eine sehr geringe Konstanz auf. Der Zeitraum der biologischen Probenahme wurde von überdurchschnittlich vielen Tagen mit mäßig erhöhten Abflüssen geprägt, sehr große Hochwasser-Wellen fehlten aber. Die Abfluß-Dynamik wurde statistisch beschrieben. Das hydraulische Regime wurde anhand der Meßgrößen Fließgeschwindigkeit, Fließkraft und FROUDE-Zahl dargestellt. Der Zusammenhang zwischen Abfluß und Fließgeschwindigkeit auf der einen Seite und der Korngrößen-Verteilung auf der anderen Seite wurde statistisch untersucht, ebenfalls zwischen dem Abfluß und dem Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt der Feinstpartikel sowie dem Wasserchemismus. In den Phasen ohne Hochwasser hatte das Hyporheal die Funktion einer Senke für Feinstkörner. Das Bachbett der Alten Riefensbeek war stabiler als das der Großen Söse. Insgesamt gesehen war das hyporheische Sediment in den quellnahen Abschnitten grobkörniger und auf den quellfernen Strecken feinkörniger. Der prozentuale Anteil der Feinstkörner im Hyporheal und Benthal nahm aber im Längslauf der Bäche ab. Dies ist ungewöhnlich, konnte aber nicht plausibel mit geologischen und hydrologischen Meßgrößen erklärt werden. Beide Bäche waren sommerkalt. Der Einfluß der Wassertemperatur auf die Larvalentwicklung wurde beispielhaft an den Taxa Baetis spp. und Leuctra gr. inermis untersucht. Es gab eine Tendenz, daß der Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt der Feinstpartikel vom Benthal in das Hyporheal anstieg. Dies war ein weiterer Hinweis darauf, daß das Hyporheal die Funktion einer Senke und Vorratskammer für Nährstoffe hat. Der Zusammenhang zwischen partikulärer und gelöster Kohlenstoff-Fraktion wurde diskutiert. Im Hyporheon war die Nitrifikation nicht stärker als in der fließenden Welle. Es gab Hinweise, daß die sauren pH-Werte in der Großen Söse die Nitrifikation hemmten. Die Valenzen der Moos- und Tier-Taxa bezüglich Fließgeschwindigkeit, pH-Wert, Alkalinität sowie der Gehalte von Sauerstoff, Calcium, Magnesium, Kalium und Natrium wurden zusammengestellt. Das hyporheische Sediment war sehr grob und hatte eine hohe Porosität. Der Austausch zwischen fließender Welle und hyporheischem Wasser konnte deshalb sehr schnell erfolgen, es gab keine intergranulare Sprungschicht, die physikalischen und chemischen Tiefengradienten waren in den meisten Fällen gar nicht ausgeprägt oder nur sehr flach. Die Wassertemperatur des Freiwassers unterschied sich nicht signifikant von derjenigen im hyporheischen Wasser. Es gab -- von wenigen Ausnahmen bei pH-Wert, Leitfähigkeit und Sauerstoffgehalt abgesehen -- keine signifikanten Unterschiede zwischen dem Wasserchemismus der fließenden Welle und dem des Hyporheals. Die physikalischen und chemischen Voraussetzungen für die Refugialfunktion des Hyporheons waren deshalb für versauerungsempfindliche Taxa nicht gegeben. In der Tiefenverteilung der untersuchten Tiergruppen im Hyporheal lag das Maximum der Abundanz bzw. Biomasse häufiger in 10 cm als in 30 cm Tiefe. Daraus läßt sich aber keine allgemeine Gesetzmäßigkeit ableiten. Es wurde durchgehend die Definition angewendet, daß die Gewässerversauerung durch den Verlust an Pufferkapazität charakterisiert ist. Saure Gewässer können, müssen aber nicht versauert sein; versauerte Gewässer können, müssen aber nicht saures Wasser haben. Maßstab für das Pufferungsvermögen eines Gewässers ist nicht der pH-Wert, sondern sind die Alkalinität und andere chemische Versauerungsparameter. Der pH-Wert war auch operativ nicht als Indikator für Gewässerversauerung anwendbar. Die chemische Qualität des Bachwassers der Großen Söse entsprach aufgrund der Versauerung nicht den umweltrechtlichen Vorgaben bezüglich der Parameter pH-Wert, Aluminium, Eisen und Mangan, bzgl. Zink galt dies nur an S1. In der Alten Riefensbeek genügte das Hyporheal-Wasser in 30 cm Tiefe an R2 bzgl. des Sauerstoff-Gehalts nicht den umweltrechtlichen Anforderungen. Nur im Freiwasser an R1 genügten die Ammonium-Werte den Vorgaben der EG-Fischgewässer-Richtlinie, der Grenzwert wurde an allen anderen Meßstellen und Entnahmetiefen überschritten. Das BSB-Regime in allen Entnahmetiefen an R2, im Freiwasser an R3 und S1, im Hyporheal an R1 sowie in 30 cm Tiefe an R3 genügte nicht den Anforderungen der Fischgewässer-Richtlinie. Der Grenzwert für Gesamt-Phosphor wurde an S3 überschritten. In der Großen Söse war der Aluminium-Gehalt so hoch, daß anorganisches und organisches Aluminium unterschieden werden konnten. Besonders hohe Gehalte an toxischem anorganischen Aluminium wurden an Tagen mit Spitzen-Abflüssen und Versauerungsschüben gemessen. Erst die Ermittlung verschiedener chemischer Versauerungsparameter zeigte, daß auch die alkalischen Probestellen R2 und R3 mindestens versauerungsempfindlich waren. Die Messung bzw. Berechnung von chemischen Versauerungsparametern sollte deshalb zum Routineprogramm bei der Untersuchung von Gewässerversauerung gehören. Zu Beginn des Untersuchungsprogramms war angenommen worden, daß die mittleren und unteren Abschnitte der Alten Riefensbeek unversauert sind. Dieser Ansatz des Untersuchungsprogramms, einen unversauerten Referenzbach (Alte Riefensbeek) mit einem versauerten Bach (Große Söse) zu vergleichen, mußte nach der Berechnung von chemischen Versauerungsindikatoren sowie der Analyse der Abundanz- und Biomasse-Werte modifiziert werden. Es gab einen Versauerungsgradienten entlang der Probestellen: R1 (unversauert) R2 und R3 (versauerungsempfindlich bis episodisch leicht versauert) S2 und S3 (dauerhaft versauert) S1 (dauerhaft stark versauert). An S1 war das Hydrogencarbonat-Puffersystem vollständig, an S2 und S3 zeitweise ausgefallen. Die Versauerungslage an R2 und R3 war also schlechter als vorausgesehen. Unterschiede im Versauerungsgrad zwischen den Meßstellen waren nicht so sehr in unterschiedlichen Eintragsraten von versauernden Stoffen aus der Luft begründet, sondern in unterschiedlichen Grundgesteinen mit unterschiedlichem Puffervermögen. Der Anteil der verschiedenen sauren Anionen an der Versauerung wurde untersucht, die chemischen Versauerungsmechanismen wurden mit Hilfe von Ionenbilanzen und verschiedenen Versauerungsquotienten analysiert. Die beiden untersuchten Bäche waren von anthropogener Versauerung betroffen. Dabei spielte die Schwefel-Deposition (Sulfat) eine größere Rolle als die Stickstoff-Deposition (Nitrat). Die Probestelle S1 war immer schon in unbekanntem Maß natürlich sauer. Dieser natürlich saure Zustand wurde von der hinzugekommenen anthropogenen Versauerung bei weitem überragt. Die wenigen gewässerökologischen Daten, die im Wassereinzugsgebiet der Söse vor 1986 gewonnen wurden, deuten darauf hin, daß die Versauerung in den 70er und in der ersten Hälfte der 80er Jahre vom Boden und Gestein in die Bäche durchgeschlagen war. Dieser Versauerungsprozeß begann vermutlich vor 1973 in den Quellen auf dem Acker-Bruchberg und bewegte sich im Laufe der Jahre immer weiter talwärts in Richtung Trinkwasser-Talsperre. Der Mangel an (historischen) freilandökologischen Grundlagendaten war nicht nur im Untersuchungsgebiet, sondern ist allgemein in der Versauerungsforschung ein Problem. Wenn sich das Vorkommen von nah verwandten Arten (weitgehend) ausschließt, kann dies an der Versauerung liegen, z.B. war die Alte Riefensbeek ein Gammarus-Bach, die Große Söse ein Niphargus-Bach; dieses muß aber nicht an der Versauerung liegen, z.B. fehlte Habroleptoides confusa im Hyporheos an R3, Habrophlebia lauta hatte dagegen ihr Abundanz- und Biomasse-Maximum an R3. Zugleich lag das Maximum des prozentualen Anteils von Grobsand an R3, eine mögliche Ursache für diese interspezifische Konkurrenz. Die biologische Indikation von Gewässerversauerung mit Hilfe der Säurezustandsklassen funktionierte nicht in den beiden Harzbächen. Es wurde deshalb ein biologischer Versauerungsindex vorgeschlagen; dieser wurde nicht am pH-Wert kalibriert, sondern an der chemischen Versauerungslage, gekennzeichnet durch die Alkalinität und andere chemische Meßgrößen der Versauerung. Dafür wurden aufgrund der qualitativen und quantitativen Daten die häufigeren Taxa in die vier Klassen deutlich versauerungsempfindlich, mäßig versauerungsempfindlich, mäßig versauerungstolerant und deutlich versauerungstolerant eingeteilt. Es reicht nicht aus, die biologischen Folgen von Gewässerversauerung sowie Veränderungen in der Nährstoff-Verfügbarkeit und im sonstigen Wasserchemismus nur anhand der Artenzahl oder des Artenspektrums abzuschätzen. Vielmehr müssen quantitative Methoden wie die Ermittlung der Abundanzen angewandt werden, um anthropogene und natürliche Störungen des Ökosystems zu erfassen. Es wurde eine Strategie für die behördliche Gewässergüteüberwachung von Bachoberläufen vorgeschlagen, die flächendeckend die Versauerungsgefährdung erfassen kann. Die Auswirkungen der zeitlichen Dynamik des Versauerungschemismus wurden am Beispiel des versauerungsempfindlichen Taxons Baetis spp. (Eintagsfliegen) dargestellt. An S2 und S3 kam es zu starken Versauerungsschüben. Baetis konnte sich nicht ganzjährig halten, sondern nur in versauerungsarmen Phasen im Sommer und im Herbst; es gab einen Besiedlungskreislauf aus Ausrottungs- und Wiederbesiedlungsphasen. Die temporäre Population von Baetis an S2 und S3 bestand nur aus ersten Larvenstadien. Die Probestellen wurden auf horizontalen Gradienten der Umweltfaktoren angeordnet. Bei einigen Parametern gab es keinen Gradienten (z.B. Sauerstoff-Gehalt), bei anderen Parametern waren die Meßstellen auf sehr flachen Gradienten angeordnet (z.B. C:N-Quotient der Feinstkörner), bei den restlichen Meßgrößen waren die Gradienten sehr deutlich (z.B. Alkalinität). Bei den Längsgradienten von Abundanz und Biomasse waren alle Möglichkeiten vertreten: Zunahme (z.B. Leuctra pseudosignifera), Abnahme (z.B. Gammarus pulex), Maximum an der mittleren Probestelle (z.B. Leuctra pseudocingulata) und kein signifikanter Trend (z.B. Nemoura spp.). Abundanz und Biomasse zahlreicher taxonomischer Einheiten hatten ihr Maximum im Längslauf an den quellnächsten Probestellen R1 und S1, z.B. Protonemura spp. und Plectrocnemia spp. Die Lebensgemeinschaften an R1 und S1 waren allerdings völlig unterschiedlich zusammengesetzt. Die häufig vertretene Annahme, versauerte Gewässer seien biologisch tot, ist falsch. Unter Anwendung des 3. biozönotischen Grundprinzips wurde das Maximum von Abundanz und Biomasse in den quellnahen Abschnitten mit dem eustatistischen (stabilen) Regime von Wassertemperatur, Abfluß und Protonen-Gehalt, in der Alten Riefensbeek auch von Alkalinität und ALMER-Relation erklärt. Aufgrund der natürlichen und anthropogenen Störungen war im Längslauf der untersuchten Bäche keine natürliche biozönotische Gliederung des Artenbestands erkennbar. Die Korrelationsberechnungen zwischen den Umweltfaktoren und der Taxazahl ergaben, daß in erster Linie versauerungsrelevante Parameter -- Gehalte saurer Anionen, basischer Kationen und von Metallen, Alkalinität usw. -- die höchsten Korrelationskoeffizienten mit der Taxa-Zahl hatten; unter den natürlichen Meßgrößen zählten nur die Gehalte von DOC und TIC sowie der Anteil der Sande zu der Gruppe mit den höchsten Korrelationskoeffizienten. Die Korrelationsberechnungen zwischen den Umweltfaktoren und den Abundanzen ergab dagegen, daß die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft nicht nur durch die anthropogene Gewässerversauerung, sondern mindestens genauso durch einige natürliche Meßgrößen beeinflußt wurde. Es gab in den Harzbächen keinen ökologischen Superfaktor, der die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft überwiegend bestimmte. Auch die Meßgrößen der anthropogenen Gewässerversauerung waren nicht solch ein Superfaktor. Einen ähnlich hohen Einfluß auf die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft hatten die geologisch bestimmten Umweltfaktoren Leitfähigkeit und TIC-Gehalt, der von der Landnutzung bestimmte DOC-Gehalt sowie der Chlorid-Gehalt, der geologisch, möglicherweise aber auch durch den Eintrag von Straßensalz bestimmt wird. Die Mischung von anthropogenen und natürlichen Faktoren wurde in einem Modell der Wirkung von abiotischen Faktoren auf Bryorheos und Hyporheos dargestellt. Als Beispiel für die zeitliche Nutzung ökologischer Nischen wurde die Verteilung der Larven und Adulten der Dryopidae (Hakenkäfer) im Hyporheos und Bryorheos untersucht. Die Larven wurden vorzugsweise im Hyporheon, die Adulten im Bryorheon angetroffen. Die untersuchten Taxa wurden in die Varianten bryorheobiont, bryorheophil, bryorheotolerant, bryorheoxen und bryorheophob bzw. hyporheobiont, hyporheophil, hyporheotolerant, hyporheoxen und hyporheophob eingeteilt, um ihre räumliche Nutzung ökologischer Nischen zu beschreiben. Die gängige Lehrmeinung, daß das Hyporheon die Kinderstube benthaler Makroinvertebraten ist, konnte für zahlreiche Taxa bestätigt werden (z.B. Habrophlebia lauta). Für die bryorheophilen Taxa (z.B. Gammarus pulex und Baetis spp.) trifft diese Lehrmeinung in den beiden Harzbächen nicht zu. Vielmehr übernimmt das Bryorheon die Funktion einer Kinderstube. Die Larven von Plectrocnemia conspersa / geniculata sowie von Baetis spp. und Amphinemura spp. / Protonemura spp. neben Gammarus pulex zeigten eine Habitatbindung, die erstgenannte Gattung an das Hyporheal, die letztgenannten 3 Taxa an untergetauchte Moospolster (Bryorheal). Die Idee von der Funktion des Hyporheals als Kinderstube der Larven und Jungtiere, als Schutzraum gegen die Verdriftung durch Strömung und vor Fraßdruck durch Räuber sowie als Ort hohen Nahrungsangebots mußte für die letztgenannten 3 Taxa abgelehnt werden. Für sie übernahm das Bryorheal diese Aufgaben. Zwar waren die beiden Bäche oligotroph und die Nahrungsqualität der Feinstkörner im Hyporheal war niedrig. Die Abundanz- und Biomasse-Werte im Bryorheos und Hyporheos gehörten aber zu den weltweit höchsten. Es wurde das Paradoxon diskutiert, daß im Hyporheon der beiden Bäche Diatomeen-Rasen gefunden wurden, obwohl das Hyporheon lichtlos sein soll. Das Hyporheon wurde als ein Ökoton zwischen Benthon / Rheon und Stygon angesehen. Es wurden vier Haupttypen des Hyporheons beschrieben. Wegen des sehr unterschiedlichen Charakters des Hyporheons in verschiedenen Fließgewässern gibt es keinen einheitlichen Satz von abiotischen und biotischen Faktoren, mit denen das Hyporheon vom Benthon und Stygon abgegrenzt werden kann. In den beiden Harzbächen ähnelte das Hyporheon mehr dem Benthon als dem Stygon. Es konnte nicht anhand der chemischen Meßgrößen vom Benthon abgegrenzt werden, sondern anhand der physikalischen Meßgrößen Trübung und der Anteile von Feinsand und Schluffe/Tone sowie anhand der biologischen Parameter Summen-Abundanz und Summen-Biomasse. Aus der Typologie des Hyporheons folgt, daß ein bestimmtes Hyporheon nicht alle in der Literatur beschriebenen Funktionen innerhalb der Fließgewässer-Aue übernehmen kann. Es wurde ein Schema entwickelt, mit dem sich die optimale Liste der Parameter für die Untersuchung eines bestimmten Hyporheons auswählen läßt. Der Tendenz in der Fließgewässer-Ökologie, immer neue Konzepte zu entwickeln, die allgemeingültig sein sollen, wurde das Konzept vom individuellen Charakter von Fließgewässer-Ökosystemen entgegengestellt.

Effect of pH on the development of acidic sites in clayey and sandy loam Oxisol from the Cerrado Region, Brazil

Titration curves were determined for soil from horizon samples of a clayey and a sandy loam Oxisol by (a) adding NaOH to soil suspensions and (b) incubating moist soils with Ca(OH)(2). The organic fraction was primarily responsible for buffering in both soils. Humic acids were more important than fulvic acids in buffering against NaOH additions. With Ca(OH)(2), greater buffer capacities were found due to carboxyl sites, primarily on fulvic acids, becoming complexed with Ca2+ so that in the clay soil humic and fulvic acids were equally important as buffering components while fulvic acids were more important in the sandy loam soil. The buffer capacity of organic matter against Ca(OH)(2) additions was 1.1 mol(c) kg(-1) pH(-1). In the incubated soils, exchangeable cations were also determined and changes in the amounts of exchangeable and non-exchangeable Ca2+ acidity and effective cation exchange capacity were calculated. Up to half the added Ca2+ became complexed and was nonexchangeable. Aluminum complexed by organic matter appears to be an important buffering component, together with non exchangeable H+. With the increase of pH the dissociated sites from the carboxyl groups could complex Ca2+. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Acid-base reactions between an acidic soil and plant residues

The elemental composition of residues of maize (Zea mays), sorghum (S. bicolor), groundnuts (Arachis hypogea), soya beans (Glycine max), leucaena (L. leucocephala), gliricidia (G. sepium), and sesbania (S. sesban) was determined as a basis for examining their alkalinity when incorporated into an acidic Zambian Ferralsol. Potential (ash) alkalinity, available alkalinity by titration to pH 4 and soluble alkalinity (16 It water extract titrated to pH 4) were measured. Potential alkalinity ranged from 3 73 (maize) to 1336 (groundnuts) mmol kg(-1) and was equivalent to the excess of their cation charge over inorganic anion charge. Available alkalinity was about half the potential alkalinity. Cations associated with organic anions are the source of alkalinity. About two thirds of the available alkalinity is soluble. Residue buffer curves were determined by titration with H2SO4 to pH 4. Soil buffer capacity measured by addition of NaOH was 12.9 mmol kg(-1) pH(-1). Soil and residue (10 g:0.25 g) were shaken in solution for 24 h and suspension pH values measured. Soil pH increased from 4.3 to between 4.6 (maize) and 5.2 (soyabean) and the amounts of acidity neutralized (calculated from the rise in pH and the soil buffer capacity) were between 3.9 and 11.5 mmol kg(-1), respectively. The apparent base contributions by the residues (calculated from the buffer curves and the fall in pH) ranged between 105 and 350 mmol kg(-1) of residue, equivalent to 2.6 and 8.8 mmol kg(-1) of soil, respectively. Therefore, in contact with soil acidity, more alkalinity becomes available than when in contact with H2SO4 solution. Available alkalinity (to pH 4) would be more than adequate to supply that which reacts with soil but soluble alkalinity would not. It was concluded that soil Al is able to displace cations associated with organic anions in the residues which are not displaced by H+, or that residue decomposition may have begun in the soil suspension releasing some of the non-available alkalinity. Soil and four of the residues were incubated for 100 days and changes in pH, NH4+ and NO3- concentrations measured. An acidity budget equated neutralized soil acidity with residue alkalinity and base or acid produced by N transformations. Most of the potential alkalinity of soyabean and leucaena had reacted after 14 days, but this only occurred after 100 days for gliricidia, and for maize only the available alkalinity reacted. For gliricidia and leucaena, residue alkalinity was primarily used to react with acidity produced by nitrification. Thus, the ability of residues to ameliorate acidity depends not only on their available and potential alkalinity but also on their potential to release mineral N. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Does the neuromotor abnormality type affect the salivary parameters in individuals with cerebral palsy?

Background: Previous studies reported alterations in salivary flow rate and biochemical parameters of saliva in cerebral palsy (CP) individuals; however, none of these considered the type of neuromotor abnormality among CP individuals, thus it remains unclear whether the different anatomical and extended regions of the brain lesions responsible for the neurological damage in CP might include disruption of the regulatory mechanism of saliva secretion as part of the encephalopathy. The aim of this study was to evaluate salivary flow rate, pH and buffer capacity in saliva of individuals with CP, aged 3-16 years, with spastic neuromotor abnormality type and clinical patterns of involvement. Methods: Sixty-seven individuals with CP spasticity movement disorder, were divided in two groups according to age (3-8- and 9-16-years-old) and compared with 35 sibling volunteers with no neurological damage, divided in two groups according to age (3-8- and 9-16-years-old). Whole saliva was collected under slight suction and pH and buffer capacity were determined using a digital pHmeter. Buffer capacity was measured by titration using 0.01N HCL, and flow rate was calculated in ml/min. Results: In both age groups studied, whole saliva flow rate, pH and buffer capacity were significantly lower in the spastic CP group (P < 0.05). The clinical patterns of involvement did not influence the studied parameters. Conclusion: These findings show that individuals with spastic cerebral palsy present lower salivary flow rate, pH and buffer capacity that can increase the risk of oral disease in this population.

Development of a fast capillary electrophoresis method to determine inorganic cations in biodiesel samples

The aim of this study was to develop a fast capillary electrophoresis method for the determination of inorganic cations (Na(+), K(+), Ca(2+), Mg(2+)) in biodiesel samples, using barium (Ba(2+)) as the internal standard. The running electrolyte was optimized through effective mobility curves in order to select the co-ion and Peakmaster software was used to determine electromigration dispersion and buffer capacity. The optimum background electrolyte was composed of 10 mmol L(-1) imidazole and 40 mmol L(-1) of acetic acid. Separation was conducted in a fused-silica capillary (32 cm total length and 23.5 cm effective length, 50 mu m I.D.), with indirect UV detection at 214 nm. The migration time was only 36 s. In order to obtain the optimized conditions for extraction, a fractional factorial experimental design was used. The variables investigated were biodiesel mass, pH, extractant volume, agitation and sonication time. The optimum conditions were: biodiesel mass of 200 mg, extractant volume of 200 mu L. and agitation of 20 min. The method is characterized by good linearity in the concentration range of 0.5-20 mg kg(-1) (r > 0.999), limit of detection was equal to 0.3 mg kg(-1), inter-day precision was equal to 1.88% and recovery in the range of 88.0-120%. The developed method was successfully applied to the determination of cations in biodiesel samples. (c) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Avaliação do Potencial para Ensilagem de Cultivares de Alfafa (Medicago sativa L.)

The objective of this trial was to study the ensilage potential of alfalfa (Medicago sativa L,.). The material used in the evaluation was harvested from an experiment in a complete randomized blocks design with three replicates, with seventeen alfalfa cultivars, Criouil, Florida 77, P555, P581, Moapa, Gilboa, 34 Linea, C/W 8754, C/W 4468, C/W 86, C/W 8746, Hunter Field, Trifecta, Sequel, CUF 101, Aurora e Siriver, during three years. The harvest used for the determinations was collected at 30(th) day of plants development and the material was submitted to two treatments: no wilting - Fresh alfalfa frozen immediately after harvest; wilting fresh alfalfa exposed to sun by three hours to get 35% DM. The dry matter content (DM), water soluble carbohydrates (WSC) and buffer capacity (BC) were evaluated in rhp forages Wilting increased the dry matter content (39,98%), however there were not differences among cultivars. The same occurred for the WSC content, with interaction among cultivars and treatments. The alfalfa cultivars, when submitted to effective wilting practice, presented appropriated characteristics of dry matter and water-soluble carbohydrates for ensilage. Wilting had no effect on alfalfa buffer capacity.

Fermentation and nutritive value of silage and hay made from the aerial part of cassava (Manihot esculenta Crantz)

A mandioca, apesar de ser nativa do Brasil, ainda é sub-utilizada principalmente quando a questão é o aproveitamento da sua parte aérea. Com o objetivo de estudar o potencial da mandioca para alimentação animal, o presente trabalho avaliou as características da parte aérea da planta quando submetida os processos de ensilagem e fenação. Os tratamentos consistiram de: parte aérea ensilada sem emurchecimento (PAS); parte aérea ensilada após 24 horas de emurchecimento (PAE) e parte aérea fenada (PAF). As análises químicas foram realizadas a fim de avaliar os parâmetros que determinam o valor nutritivo da silagem e do feno. O emurchecimento elevou o teor de matéria seca de 25% no material in natura para 27.7%, sem alterar o teor de carboidratos solúveis (33.3 e 35.5% de MS na PAS e PAE respectivamente), bem como o poder tampão (204 mmol kg-1 MS na PAS e 195 mmol kg-1 MS na PAE). Nem o pH (3.57 na silagem in natura e 3.60 na PAE) nem os teores de NIDA (11.32% do nitrogênio total na MS na PAS e 9.99% do nitrogênio total na MS na PAE) diferiram entre as silagens, mas o NIDA foi maior na forragem fenada (15.39%). Contudo, o emurchecimento provocou aumento no nitrogênio amoniacal (de 6.5% do nitrogênio total na MS da PAS para 13.0 do nitrogênio total na MS da PAE). Os teores de ácidos graxos voláteis não sofreram alterações com o emurchecimento. O processo de ensilagem reduziu os teores de ácido cianídrico livre (HCN), sem, contudo, alterar a cianidrina.

Avaliação quantitativa de Streptococcus do grupo mutans e Candida sp e fatores salivares na cavidade bucal de pacientes submetidos à radioterapia

O objetivo deste trabalho foi analisar quantitativamente os microrganismos, Streptococcus do grupo mutans e Candida sp, da cavidade bucal de pacientes com carcinoma de orofaringe antes, durante e após o tratamento com radioterapia e correlacionar fatores salivares como pH, capacidade tampão (CT) e fluxo salivar (FS). Amostras de saliva foram coletadas, diluídas e inoculadas em ágar SB-20 e ágar Sabouraud, respectivamente para Streptococcus do grupo mutans e Candida sp. Previamente à diluição, a saliva concentrada foi analisada, determinando-se os fatores salivares. Após crescimento das colônias, o número de microrganismos foi determinado em UFC/ml. A análise dos resultados permitiu concluir que houve correlação positiva entre os fatores salivares e a presença de microrganismos ilustrada pelo aumento no número de UFC/ml dos microrganismos analisados concomitantemente com a diminuição do fluxo salivar. Os efeitos da radiação comprometeram a homeostasia salivar e favoreceram o aumento das infecções por leveduras e bactérias durante o tratamento radioterápico.

Candida spp. biotypes in the oral cavity of school children from different socioeconomic categories in Piracicaba - SP, Brazil

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

Toothbrushing with vegetable oil: a clinical and laboratorial analysis.

The dentifrices currently available in the marketplace contain many anticariogenic substances, fluoride and abrasives aimed to better clean the dental surface, remove dental plaque, improve salivary flow and its buffer capacity and reduce colonies of bacteria such as S. mutans, the causative agent of dental caries. The objective of this study was to evaluate the possibility of adequately removing dental plaque using an experimental almond oil dentifrice (Titoil) with no abrasives or antiplaque agents. This study was carried out with 80 volunteers, all of them 18-year-old recruits from the military training school of Araçatuba -- SP. Saliva sampling and dental plaque disclosing were undertaken both before and after 28 days of toothbrushing with a low abrasive dentifrice (Group 1: 40 volunteers) or with Titoil (Group 2: 40 volunteers). Statistical analysis of the results revealed that the experimental dentifrice (Titoil) did not interfere with salivary flow and reduced dental plaque more than the low abrasive dentifrice, improved the salivary buffer capacity and decreased salivary S. mutans (Caritest-SM) as much as regular dentifrices. It was concluded that if the dental industry replaces abrasive by vegetable oil in dentifrices, these will be more effective in maintaining oral health and will cause less dental abrasion.

Estudo da atividade salivar em ratos espontaneamente hipertensos (SHR)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Agronomic and chemical characteristics of hybrid corn to ensiling

Our aim was to evaluate agronomic and chemical characteristics of corn hybrids to ensiling. It were evaluated nine corn hybrids (MX 300, RB 9308, 2B655, XB 6012, GNZ 2500, PL6890, PRE 32D10, PRE 22T10 e AG 1051), with three replicates. The higher fresh matter yield were observed in the hybrids PL6890 and PRE 32D10, while the dry matter yield was observed in the hybrid PRE 32D10 (13.43 t ha(-1)). The hybrids PRE 32D10 and PRE 22T10 stood out to present higher percent of leaf in relation to whole plant, while the lower percent of stems was found in the hybrids MX 300, 2B655 and XB 6012, however the higher leaves: stems relation was found in XB 6012 (0.49). There was higher CP content in the hybrid PRE 32D10 (9.10% of DM), while the lower NDF (57.78% of DM) and cellulose content (24.27% of DM) were observed in the hybrid GNZ 2500. The hybrid PL6890 presented higher ADF and lignin contents, the others hybrids had values lower. The lower NDIN content was observed in the hybrid RB 9308, while the lower AIDN content occurred on the hybrid 2B655. The lower buffer capacity was observed in the hybrid 2B655 (0.29). There are some differences on chemical composition among the corn hybrids used in this study, however, it is recommended to use the hybrids MX 300, PL6890 and PRE 32D10 for showing higher dry matter yield, which may reflect in the amortization of silage production costs.

Application of an active attachment model as a high-throughput demineralization biofilm model

Objectives: To investigate the potential of an active attachment biofilm model as a highthroughput demineralization biofilm model for the evaluation of caries-preventive agents. Methods: Streptococcus mutans UA159 biofilms were grown on bovine dentine discs in a highthroughput active attachment model. Biofilms were first formed in a medium with high buffer capacity for 24 h and then subjected to various photodynamic therapies (PACT) using the combination of Light Emitting Diodes (LEDs, Biotable (R)) and Photogem (R). Viability of the biofilms was evaluated by plate counts. To investigate treatment effects on dentine lesion formation, the treated biofilms were grown in a medium with low buffer capacity for an additional 24 h. Integrated mineral loss (IML) and lesion depth (LD) were assessed by transversal microradiography. Calcium release in the biofilm medium was measured by atomic absorption spectroscopy. Results: Compared to the water treated control group, significant reduction in viability of S. mutans biofilms was observed when the combination of LEDs and Photogem (R) was applied. LEDs or Photogem (R) only did not result in biofilm viability changes. Similar outcomes were also found for dentine lesion formation. Significant lower IML and LD values were only found in the group subjected to the combined treatment of LEDs and Photogem (R). There was a good correlation between the calcium release data and the IML or LD values. Conclusions: The high-throughput active attachment biofilm model is applicable for evaluating novel caries-preventive agents on both biofilm and demineralization inhibition. PACT had a killing effect on 24 h S. mutans biofilms and could inhibit the demineralization process. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.