Mercury in Gas Operations - Occupational Health Risk Assessment

The project goal was to determine plant operations and maintenance worker’s level of exposure to mercury during routine and non-routine (i.e. turnarounds and inspections) maintenance events in eight gas processing plants. The project team prepared sampling and analysis plans designed to each plant’s process design and scheduled maintenance events. Occupational exposure sampling and monitoring efforts were focused on the measurement of mercury vapor concentration in worker breathing zone air during specific maintenance events including: pipe scrapping, process filter replacement, and process vessel inspection. Similar exposure groups were identified and worker breathing zone and ambient air samples were collected and analyzed for total mercury. Occupational exposure measurement techniques included portable field monitoring instruments, standard passive and active monitoring methods and an emerging passive absorption technology. Process sampling campaigns were focused on inlet gas streams, mercury removal unit outlets, treated gas, acid gas and sales gas. The results were used to identify process areas with increased potential for mercury exposure during maintenance events. Sampling methods used for the determination of total mercury in gas phase streams were based on the USEPA Methods 30B and EPA 1631 and EPA 1669. The results of four six-week long sampling campaigns have been evaluated and some conclusions and recommendations have been made. The author’s role in this project included the direction of all field phases of the project and the development and implementation of the sampling strategy. Additionally, the author participated in the development and implementation of the Quality Assurance Project Plan, Data Quality Objectives, and Similar Exposure Groups identification. All field generated data was reviewed by the author along with laboratory reports in order to generate conclusions and recommendations.

Methylmercury localization in Danio rerio retina after trophic and subchronic exposure: A basis for neurotoxicology

Methylmercury is a known neurotoxic organometal which affects visual functions and few studies concerns to wild fish are available. The autometallography mercury distribution in the retina of Danio rerio was mapped using light and electron microscopy. Abundant mercury deposits were found in the photoreceptor layer (outer and inner segments of the photoreceptors) and in the inner and outer nuclear layers. Occasionally, the presence of mercury deposits in plexiform layers was observed and very rarely in the ganglion cell layer. Also the occurrence of mercury deposits in cells from the disc region was observed, but not in the nerve fiber layer. An interesting difference was found between mercury accumulation in the central and peripheral regions of the retina. These results demonstrate that mercury after trophic exposure to Danio rerio is able to cross the blood-retina barrier and accumulate in the cells of the retina even under subchronic exposure. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Degradação fotoquímica de efluentes industriais contendo polipropileno e isoniazida

One of the main impacts to the environment is the water pollution, where the industrial sector is one of the main sources of this problem. In order to search for a solution, the industrial sector is looking forward to new technologies to treat its wastewaters with the goal to reuse the water in the own process. In this mode, the treatment presents a reduction in its costs with the water suply. One of these technologies that are getting more and more applications is the advanced oxidative processes (AOP´s). In this work two industrial wastewaters have been studied, i.e., containing polymers and pharmacus. In the case of the wastewaters with polymers the UV/H2O2 process has been applied with a systematic series of experiments, using irradiation from a mercury lamp and also solar. The following variables of the UV/H2O2 process for the polymers wastewaters have been studied systematically with the lamp reactor: mode of addition of hydrogen peroxide, temperature, time of reaction, hydrogen peroxide concentration and power of the lamp (80, 125, 250 and 400W). The results demonstrated to be satisfactory, obtaining rates of organic charge removal of 100% in 120 minutes of reaction. The studied variables for the experiments with solar irradiation using polymers wastewaters were only the time of reaction, the mode of addition and concentration of the hydrogen peroxide. The results with the solar irradiation demonstrated to be not satisfactory, reaching maximum of 22% of TOC removal in 240 minutes of reaction. This is in accordance with the fact that the solar source has only 5% of low UV irradiation. With respect to the photodegradation of the pharmacus wastewaters, the process UV/H2O2 and photo-Fenton have been applied. As a source of photons, in this case, a mercury UV lamp of 80 W has been used. The studied variables for the experiments with artificial irradiation with the pharmacus wastewaters were: initial concentration of the pollutant, concentration of Fe2+ and time of reaction. The results demonstrated a degree of degradation fairly satisfactory, showing a maximum conversion value of 46% in 120 minutes

Luminescence of europium(III) and manganese(II) in barium and zinc orthosilicate

The aim of this work is to report on the luminescence properties of BaZnSiO4 activated by Eu3+ and Mn2+ ions. Doped and undoped powder samples were prepared by solid-state reaction starting from oxides and carbonates or Ba2SiO4:Eu3+ and Zn2SiO4:Mn2+ precursors. X-ray diffraction powder data, IR vibrational, and UV-vis luminescence spectroscopies were carried out. Results showed that doped and undoped samples from both types of precursors have the same structure and crystallize with a superstructure of hexagonal kalsilite. Vibrational spectroscopy has confirmed the formation of a silicate group, which outlines differences between products and silicate precursors. The observed luminescence assigned to Eu3+ and Mn2+ transitions covered most parts of the visible spectrum, an important requirement for phosphors in fluorescent low-pressure mercury vapor lamps.

Proposta de metodologia para criação e análise de cenários na continuidade do Programa Reluz, utilizando tecnologia LED em sistemas de iluminação pública

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Color vision impairment in type 2 diabetes assessed by the D-15d test and the Cambridge Colour Test

Color vision impairment emerges at early stages of diabetes mellitus type 2 (DM2) and may precede diabetic retinopathy or the appearance of vascular alterations in the retina. The aim of the present study was to compare the evaluation of the color vision with two different tests - the Lanthony desaturated D-15d test (a traditional color arrangement test), and the Cambridge Colour Test (CCT) (a computerized color discrimination test) - in patients diagnosed with DM2 without clinical signs of diabetic retinopathy (DR), and in sex- and age-matched control groups. Both color tests revealed statistically significant differences between the controls and the worst eyes of the DM2 patients. In addition, the degree of color vision impairment diagnosed by both tests correlated with the disease duration. The D-15d outcomes indicated solely tritan losses. In comparison, CCT outcomes revealed diffuse losses in color discrimination: 13.3% for best eyes and 29% for worst eyes. In addition, elevation of tritan thresholds in the DM2 patients, as detected by the Trivector subtest of the CCT, was found to correlate with the level of glycated hemoglobin. Outcomes of both tests confirm that subclinical losses of color vision are present in DM2 patients at an early stage of the disease, prior to signs of retinopathy. Considering the advantages of the CCT test compared to the D-15d test, further studies should attempt to verify and/or improve the efficiency of the CCT test.

Long-Term Occupational Exposure to Organic Solvents Affects Color Vision, Contrast Sensitivity and Visual Fields

The purpose of this study was to evaluate the visual outcome of chronic occupational exposure to a mixture of organic solvents by measuring color discrimination, achromatic contrast sensitivity and visual fields in a group of gas station workers. We tested 25 workers (20 males) and 25 controls with no history of chronic exposure to solvents (10 males). All participants had normal ophthalmologic exams. Subjects had worked in gas stations on an average of 9.6 +/- 6.2 years. Color vision was evaluated with the Lanthony D15d and Cambridge Colour Test (CCT). Visual field assessment consisted of white-on-white 24-2 automatic perimetry (Humphrey II-750i). Contrast sensitivity was measured for sinusoidal gratings of 0.2, 0.5, 1.0, 2.0, 5.0, 10.0 and 20.0 cycles per degree (cpd). Results from both groups were compared using the Mann-Whitney U test. The number of errors in the D15d was higher for workers relative to controls (p<0.01). Their CCT color discrimination thresholds were elevated compared to the control group along the protan, deutan and tritan confusion axes (p<0.01), and their ellipse area and ellipticity were higher (p<0.01). Genetic analysis of subjects with very elevated color discrimination thresholds excluded congenital causes for the visual losses. Automated perimetry thresholds showed elevation in the 9 degrees, 15 degrees and 21 degrees of eccentricity (p<0.01) and in MD and PSD indexes (p<0.01). Contrast sensitivity losses were found for all spatial frequencies measured (p<0.01) except for 0.5 cpd. Significant correlation was found between previous working years and deutan axis thresholds (rho = 0.59; p<0.05), indexes of the Lanthony D15d (rho = 0.52; p<0.05), perimetry results in the fovea (rho = -0.51; p<0.05) and at 3, 9 and 15 degrees of eccentricity (rho = -0.46; p<0.05). Extensive and diffuse visual changes were found, suggesting that specific occupational limits should be created.

Morphological evidence of neurotoxicity in retina after methylmercury exposure

The visual system is particularly sensitive to methylmercury (MeHg) exposure and, therefore, provides a useful model for investigating the fundamental mechanisms that direct toxic effects. During a period of 70 days, adult of a freshwater fish species Hoplias malabaricus were fed with fish prey previously labeled with two different doses of methylmercury (0.075 and 0.75 mu g g(-1)) to determine the mercury distribution and morphological changes in the retina. Mercury deposits were found in the photoreceptor layer, in the inner plexiform layer and in the outer plexiform layer, demonstrating a dose-dependent bioaccumulation. The ultrastructure analysis of retina revealed a cellular deterioration in the photoreceptor layer, morphological changes in the inner and outer segments of rods, structural changes in the plasma membrane of rods and double cones, changes in the process of removal of membranous discs and a structural discontinuity. These results lead to the conclusion that methylmercury is able to cross the blood-retina barrier, accumulate in the cells and layers of retina and induce changes in photoreceptors of H. malabaricus even under subchronic exposure. (c) 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

Präparation, Charakterisierung und elektronische Eigenschaften von dünnen Schichten des Hochtemperatursupraleiters HgReBa 2 Ca n-1 Cu n O y

Ziel dieser Arbeit war die Pr"{a}paration, Charakterisierung und Untersuchung der elektronischen Eigenschaften von d"{u}nnen Schichten des Hochtemperatursupraleiters HgReBa$_{2}$Ca$_{n-1}$Cu$_{n}$O$_{y}$, die mittels gepulster Laser-Deposition hergestellt wurden. Die HgRe1212-Filme zeigen in der AC-Suszeptibilit"{a}t einen scharfen "{U}bergang in die supraleitende Phase bei 124 K mit einer "{U}bergangsbreite von 2 K. Die resistiven "{U}berg"{a}nge der Proben wurden mit zunehmender St"{a}rke des externen Magnetfeldes breiter. Aus der Steigung der Arrheniusplots konnte die Aktivierungsenergie f"{u}r verschiedene Feldst"{a}rken bestimmt werden. Weiterhin wurde die Winkelabh"{a}ngigkeit des Depinning-Feldes $B_{dp}(theta)$ der Filme gemessen. Hieraus wurde ein Anisotropiewert von $gamma$ = 7.7 bei 105 K ermittelt. Dies ist relevant, um den f"{u}r Anwendungen wichtigen Bereich im $T$-$B$-$theta$-Phasenraum des Materials absch"{a}tzen zu k"{o}nnen. Die kritische Stromdichte $J_{c}$ der d"{u}nnen Filme aus HgRe-1212 wurde mit Hilfe eines SQUID-Magnetometers gemessen. Die entsprechenden $M$-$H$ Kurven bzw. das magnetische Moment dieser Filme wurde f"{u}r einen weiten Temperatur- und Feldbereich mit einem magnetischen Feld senkrecht zum Film aufgenommen. F"{u}r einen HgRe-1212-Film konnte bei 5 K eine kritische Stromdichte von 1.2 x 10$^{7}$ A/cm$^{2}$ und etwa 2 x 10$^{6}$ A/cm$^{2}$ bei 77 K ermittelt werden. Es wurde die Magnetfeld- und die Temperaturabh"{a}ngigkeit des Hall-Effekts im normalleitenden und im Mischzustand in Magnetfeldern senkrecht zur $ab$-Ebene bis zu 12 T gemessen. Oberhalb der kritischen Temperatur $T_{c}$ steigt der longitudinale spezifische Widerstand $rho_{xx}$ linear mit der Temperatur, w"{a}hrend der spezifische Hall-Widerstand $rho_{yx}$ sich umgekehrt proportional zur Temperatur "{a}ndert. In der N"{a}he von $T_{c}$ und in Feldern kleiner als 3 T wurde eine doppelte Vorzeichen"{a}nderung des spezifischen Hall-Widerstandes beobachtet. Der Hall-Winkel im Normalzustand, cot $theta_{H}= alpha T^{2} + beta$, folgt einer universellen $textit{T }^{2}$-Abh"{a}ngigkeit in allen magnetischen Feldern. In der N"{a}he des Nullwiderstand-Zustandes h"{a}ngt der spezifische Hall-Widerstand $rho_{yx}$ "{u}ber ein Potenzgesetz mit dem longitudinalen Widerstand $rho_{xx}$ zusammen. Das Skalenverhalten zwischen $rho_{yx}$ und $rho_{xx}$ weist eine starke Feld-Abh"{a}ngigkeit auf. Der Skalenexponent $beta$ in der Gleichung $rho_{yx}$ =A $rho_{xx}^{beta}$ steigt von 1.0 bis 1.7, w"{a}hrend das Feld von 1.0 bis 12 T zunimmt.

Eine kontinuierliche Lyman-alpha-Quelle basierend auf Festkörperlasersystemen

In dieser Arbeit wird eine schmalbandige kontinuierliche kohärente Lyman-α-Quelle basierend auf Festkörperlasersystemen zur zukünftigen Kühlung von Antiwasserstoff vorgestellt. Die fundamentalen Festkörperlasersysteme ermöglichen es im Vier-Wellen-Misch-Prozess zur Erzeugung der Lyman-α-Strahlung nicht nur die 6^1S – 7^1S-Zwei-Photonen-Resonanz des Quecksilbers sondern erstmals auch die 6^1S – 6^3P-Ein-Photonen-Resonanz zur Erhöhung der Konversionseffizienz optimal zu nutzen. In ersten Messungen wurden 0,063nW Leistung bei Lyman-α erzeugt. Mit dieser Lyman-α-Quelle war es, durch die Nähe des ersten fundamentalen Lasers zur Ein-Photonen-Resonanz, erstmals möglich den kompletten Verlauf der Phasenanpassungskurve des Vier-Wellen- Misch-Prozesses aufzunehmen. Neben den fundamentalen Lasersystemen und der Lyman-alpha-Erzeugung selbst, wird in dieser Arbeit die Detektion der produzierten Lyman-α-Strahlung mit einem Photomultiplier vorgestellt, die soweit optimiert wurde, dass eine zuverlässige Abschätzung der erzeugten Leistung möglich ist. Für diesen Zweck wurde zudem ein Teststand aufgebaut, mit dem die Transmissivität der Optiken, welche in der Lyman-α-Apparatur verwendet werden, bei 121,56nm gemessen wurde. Des Weiteren wird hier eine vielseitige Rechnung vorgestellt, mit der die erzeugte Leistung bei Lyman-α, unter anderem in Abhängigkeit von der Temperatur, der Absorption des ersten fundamentalen Laserstrahls, dem Dichteprofil des Quecksilberdampfes und unter dem Einfluss eines Puffergases, bestimmt wird.

Effizientes Vierwellenmischen durch Ausnutzen von Resonanzen in Quecksilber

In dieser Arbeit wird eine kohärente, kontinuierliche Strahlungsquelle im vakuum-ultravioletten (VUV) Spektrum vorgestellt. Sie basiert auf einem Vierwellenmischprozess in Quecksilberdampf mit Fundamentalstrahlen bei 253,7 nm, 407,9 nm und 545,5 nm Wellenlänge. Diese fundamentalen Strahlen werden durch frequenzverdoppelte bzw. frequenzvervierfachte Festkörperlasersysteme bereit gestellt. Durch das Ausnutzen der 6^1S-7^1S Zweiphotonenresonanz und zusätzlich der 6^1S-6^3P Einphotonenresonanz kann der Vierwellenmischprozess deutlich effizienter betrieben werden als zuvor. Eine nahe Einphotonenresonanz verringert die optimale Phasenanpassungstemperatur des Vierwellenmischprozesses, wodurch Druck- und Stoßverbreiterungen des Quecksilbers verkleinert und damit der nichtlineare Prozess effizienter wird. So können Leistungen bis zu 0,3 nW bei 121,56 nm, dem 1S-2P Lyman-alpha Übergang von Wasserstoff, erzeugt werden. Diese Lyman-alpha Quelle soll für die zukünftige Laserkühlung von Antiwasserstoff genutzt werden. rnrnNeben der Generierung von Strahlung bei Lyman-alpha kann, durch Veränderung der dritten Fundamentalwellenlänge, auch Strahlung in der Nähe zu einer Einphotonresonanz im VUV bei dem 6^1S-12^1P Übergang in Quecksilber durch Vierwellenmischen erzeugt werden. Durch diese weitere Einphotonresonanz kann die nichtlineare Suszeptibilität, verantwortlich für das Vierwellenmischen, stark vergrößert werden, ohne Einfluss auf die Phasenanpassung zu haben. Damit lässt sich der Mischprozess um drei Größenordnungen effizienter gestalten und Leistungen von 6 µW im VUV konnten realisiert werden. Dies entspricht einer Leistungsteigerung um einen Faktor 30 im Vergleich zu früheren Quellen. rnrnDarüberhinaus konnte die Zweiphotonenresonanz in Quecksilber ausführlich untersucht werden. Man erhält bei kleinen Rabifrequenzen der Fundamentalstrahlen eine geschwindigkeitsselektive Doppelresonanz, die den gleichen Ursprung wie Dunkelresonanzen in Lambda-Systemen hat. Bei hohen Rabifrequenzen kann die Anregung in das Zweiphotonenniveau so stark werden, dass auf dem 7^1S-6^1P Übergang ein Laserprozess initiiert wird. Dieser Prozess wurde hier zum ersten Mal mit kontinuierlichen Fundamentallasern nachgewiesen. Es wird gezeigt, dass der zusätzliche Laserprozess das Vierwellenmischen nicht beeinträchtigt.

Erzeugung vakuumultravioletter Strahlung durch Vierwellenmischen in einer Hohlfaser

In dieser Arbeit wird die Entwicklung und experimentelle Umsetzung einer kontinuierlichen, kohärenten Lichtquelle im vakuumultravioletten Wellenlängenbereich um 122 nm präsentiert. Diese basiert auf der nichtlinearen optischen Summenfrequenzmischung dreier Fundamentallaserstrahlen in einer mit Quecksilberdampf gefüllten Hohlfaser. Die Wellenlängen der fundamentalen Laser sind dabei an der Niveaustruktur des Quecksilbers orientiert, um eine mehrfach resonante Überhöhung der nichtlinearen Suszeptibilität zu erreichen. Der transversale Einschluss der Lichtfelder in der Faser verlängert die Wechselwirkungszone mit dem nichtlinearen Medium um mehrere Größenordnungen gegenüber dem Regime fokussierter Strahlen und erlaubt so signifikante Steigerungen der Mischeffizienz.rnrnIm Zuge dieser Arbeit wurde neben einer umfassenden mathematischen Analyse des nichtlinearen Mischprozesses unter Einfluss der Fasercharakteristika eine Apparatur zur Erzeugung und Detektion vakuumultravioletter Strahlung entwickelt. Die Generierung ausreichend hoher Dampfdichten innerhalb des 50 µm durchmessenden Faserkerns konnten spektroskopisch nachgewiesen werden.rnrnDas erste erfolgreiche Summenfrequenzmischen zu 121,26 nm in der Faser wurde demonstriert. Die erzielten Mischeffizienzen sind bereits mit denen vergleichbar, welche unter Verwendung fokussierter Strahlen erreicht werden, obwohl eine Phasenanpassung in der Faser bisher nicht möglich war. Die Ergebnisse dieser Arbeit markieren damit einen wichtigen Schritt hin zu Leistungssteigerungen kohärenter, kontinuierlicher vakuumultravioletter Lichtquellen.rnrnEine solche Quelle wird für zukünftige Laserkühlung von magnetisch gefangenem Antiwasserstoff auf dem Lyman-Alpha Übergang, sowie die Rydberganregung von Calciumionen in einer Paulfalle zur Implementierung quantenlogischer Operationen benötigt.rnrnFerner hat eine Untersuchung der, für eine effiziente Konversion essentiellen, 6^1S_0 - 7^1S_0 Zwei-Photonen Resonanz in Quecksilber Hinweise auf eine bis dato experimentell nicht beobachtete, auf einer Mehr-Photonen Anregung beruhende Licht-induzierte Drift ergeben.

Determination of total and inorganic mercury in whole blood by cold vapor inductively coupled plasma mass spectrometry (CV ICP-MS) with alkaline sample preparation

A simple method with a fast sample preparation procedure for total and inorganic mercury determinations in blood samples is proposed based on flow injection cold vapor inductively coupled plasma mass spectrometry (FI-CVICP-MS). Aliquots of whole blood (500 mL) are diluted 1 + 1 v/v with 10.0% v/v tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution, incubated for 3 h at room temperature and then further diluted 1 + 4 v/v with 2.0% v/v HCl. The inorganic Hg was released by online addition of L-cysteine and then reduced to elemental Hg by SnCl(2). On the other hand, total mercury was determined by on-line addition of KMnO(4) and then reduced to elemental Hg by NaBH(4). Samples were calibrated against matrix-matching. The method detection limit was found to be 0.80 mu g L(-1) and 0.08 mu g L(-1) for inorganic and total mercury, respectively. Sample throughput is 20 samples h(-1). The method accuracy is traceable to Standard Reference Material (SRM) 966 Toxic Metals in Bovine Blood from the National Institute of Standards and Technology (NIST). For additional validation purposes, human whole blood samples were analyzed by the proposed method and by an established CV AAS method, with no statistical difference between the two techniques at 95% confidence level on applying the t-test.

Organic and total mercury determination in sediments by cold vapor atomic absorption spectrometry: methodology validation and uncertainty measurements

The purpose of the present study was to validate a method for organic Hg determination in sediment. The procedure for organic Hg was adapted from literature, where the organomercurial compounds were extracted with dichloromethane in acid medium and subsequent destruction of organic compounds by bromine chloride. Total Hg was performed according to 3051A USEPA methodology. Mercury quantification for both methodologies was then performed by CVAAS. Methodology validation was verified by analyzing certified reference materials for total Hg and methylmercury. The uncertainties for both methodologies were calculated. The quantification limit of 3.3 µg kg-1 was found for organic Hg by CVAAS.

Determination of mercury in agroindustrial samples by flow-injection cold vapor atomic absorption spectrometry using ion exchange and reductive elution

A flow-injection system with a Chelite-S® cationic resin packed minicolumn is proposed for the determination of trace levels of mercury in agroindustrial samples by cold vapor atomic absorption spectrometry. Improved sensitivity and selectivity are attained since mercuric ions are on-line concentrated whereas other potential interferents are discarded. With on-line reductive elution procedure, concentrated hydrochloric acid could be replaced by 10% w/v SnCl2, in 6 M HCl as eluent. The reversed-intermittent stream either carries the atomic mercury, to the flow cell in the forward direction or removes the residue from reactor/gas liquid separator to a discarding flask in the opposite direction. Concentration and volume of reagent, acidity, flow rates, commutation times and potential interfering species were investigated. For 120 s preconcentration time, the proposed system handles about 25 samples h-1 (50.0 500 ng l-1), consuming about 10 ml sample and 5 mg SnCl2 per determination. The detection limit is 0.8 ng l-1 and the relative standard deviation (RSD) (n = 12) of a 76.7 ng l-1 sample is about 5%. Results are in agreement with certified value of standard materials at 95% confidence level and good recoveries (97-128%) of spiked samples were found. (C) 2000 Elsevier Science B.V.