Cost-Efficient Spatial Placement of Water Retention Sites (WRS) to Reduce Sediment in Le Sueur River Watershed,MN

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-06

Substratos para uso em telhados verdes: Avaliação da retenção hídrica e qualidade da água de escoamento.

Telhados verdes são uma alternativa interessante para mitigar o risco de enchentes dada a enorme área de telhados não utilizada das superfícies impermeáveis nas áreas urbanas. Graças a sua capacidade de armazenagem de água, os telhados verdes podem reduzir significativamente o pico de escoamento dos eventos de maior pluviosidade. Investigações sobre a composição de substratos baseados em materiais locais e projetos adequados para regiões climáticas tropicais são menos frequentes. Vegetação e substrato são elementos de um telhado verde que precisam ser adaptados para cada microclima e não universalizados. O objetivo deste estudo foi avaliar o desempenho de diferentes composições de substratos baseados em solo local, biomassa de coco, condicionador de solo e componentes comerciais, com a finalidade de maximizar a capacidade de retenção da água de chuva e diminuir necessidades de manutenção. Um pré-ensaio de colunas avaliou a capacidade de retenção hídrica e a relação peso seco x peso úmido de 15 composições de substrato. As composições com melhores resultados constituíram os substratos S1(15% solo + 55% coco + 30%componentes comerciais), S2 (30% solo + 40% coco + 30%componentes comerciais) e S3 (60% solo + 10% coco + 30%componentes comerciais). A caracterização físico-química dos substratos, solo e fibra de coco foi realizada. Em seguida um teste de colunas avaliou a capacidade de retenção hídrica dos substratos sob duas condições de precipitação: uma leve (8,77 mm/h); e outra mais forte (42,0 mm/h). Os resultados apontaram que os substratos S2 e S3 apresentaram melhores resultados de retenção para ambas as intensidades de precipitação. Observou-se que S1, que apresentou melhor capacidade de retenção no pré-ensaio, teve desempenho inferior aos demais o que pode ser atribuído à maior concentração de fibra de coco na sua composição e o consequente surgimento de caminhos preferenciais ao longo do perfil da coluna, por onde a água escoou mais rapidamente. Em eventos de precipitação mais leve, os substratos reteram de 60 a 100% do total aplicado. Quando se aplicou uma intensidade de precipitação mais forte, a faixa de retenção ficou entre 40% e 59%. No entanto, as variáveis analisadas para avaliar a qualidade da água de escoamento dos substratos (pH, CE, P, NO3, NH4, Ca, Mg, Cu, Fe, Mn, Zn, Cr, Co, Ni) ficaram acima dos valores comumente encontrados na literatura, indicando que as composições aqui adotadas para os substratos podem implicar em uma fonte de poluição hídrica. Os substratos para uso em telhados verdes apresentados neste estudo atenderam seu objetivo quanto à retenção hídrica, mas a qualidade da água percolada torna seu uso inviável até o momento. Verificou-se a necessidade de estudar mais profundamente a qualidade da água lixiviada por cada componente dos substratos, individualmente, a fim de identificar as fontes dos elementos que presentes em concentrações elevadas tornam-se poluentes. Pode ser considerada a remoção de algum (s) dos componentes presentes na composição para se atingir um nível satisfatório de qualidade da água de escoamento.

Avaliação de condicionadores em solo para uso em telhados verdes com vistas à retenção hídrica.

As inundações são fenômenos naturais que ocorrem devido às chuvas de grande magnitude, agravadas nas áreas urbanas pela impermeabilização do solo e ineficiência dos sistemas de drenagem. Os telhados verdes surgem como uma medida compensatória estrutural que pode reter parte da água precipitada, adiando o pico de escoamento. O objetivo deste trabalho foi de desenvolver uma combinação de solo e condicionadores para telhado verde, promovam um aumento relevante na capacidade de retenção hídrica e um maior adiamento do pico de escoamento das águas pluviais. Este estudo foi dividido em duas etapas. Na Etapa 1, foram analisadas, em colunas de percolação, três condicionadores nas seguintes concentrações: Gel retentor Stockosorb (2; 4; 6 g/dm3), Fertilizante de liberação lenta Osmocote (4,7; 7,1; 9,0 g/dm3) e Zeólita (30; 50; 70 g/dm3), em três eventos (regas) consecutivos de chuva simulada na intensidade de 57 mm/h. A avaliação das concentrações mais adequadas dentre as testadas para cada condicionante foi baseada nas análises referentes à retenção hídrica (altura do meio após a rega; tempo de adiamento do escoamento; mm retidos; intensidade da água percolada em mm/min) e à qualidade da água percolada (pH, oxigênio dissolvido, turbidez e sólidos). Na Etapa 2, foi avaliada, em vasos, a influência da presença de três espécies de plantas (Arachis pintoi; Raphanus sativus; Lavandula angustifolia) em dois tipos de meio: solo sem condicionadores; solo com condicionadores nas melhores concentrações indicadas na Etapa 1, sendo simulada apenas um evento de chuva de 57 mm/h. Foram analisados parâmetros biológicos (germinação; plantas sobreviventes; comprimento do caule e da raiz; pesos da biomassa do caule e da raiz); retenção hídrica (altura do meio após a rega; tempo de adiamento do escoamento; mm retidos; intensidade da água percolada em mm/min); qualidade da água percolada (pH; oxigênio dissolvido; turbidez; sólidos; nitrato; amônia; fósforo total). Os resultados da Etapa 1 indicaram que o gel promoveu de forma significativa um aumento na retenção hídrica, e adiou o início da percolação de água, além de promover ligeira elevação do pH na água percolada. A adição de zeólita resultou em um aumento significativo da retenção hídrica, porém tal aumento não é vantajoso visto que este representa um custo adicional que poderia ser reduzido com o aumento da proporção do gel na coluna. A adição de fertilizantes não promoveu mudanças na qualidade da água percolada. Na Etapa 2, somente o efeito da presença de A. pintoi (maior produção de biomassa de raiz e caule) e R. sativus foram avaliadas. A presença dos condicionantes no solo proporcionou um desempenho significativamente superior em relação a retenção hídrica (altura do substrato e adiamento do pico de chuva) e qualidade da água percolada (pH e turbidez) quando comparados aos testes realizados na presença somente de solo. O fertilizante influenciou nas altas concentrações dos nutrientes (nitrogênio e fósforo) na água percolado nos resultados. A presença do gel no substrato, resultou numa capacidade superior de retenção de hídrica, e consequentemente no adiamento do pico de intensidade de chuva. Sendo assim, recomenda-se a aplicação do gel em telhados verdes para futuros estudos em ambientes externos.

Physical soil characteristics of waterlogged and saline lands of five districts of Haryana, India

Physical characteristics of waterlogged and saline soils of five districts, namely Rohtak, Faridabad, Gurgaon, Sonipat and Jhajjar, of Haryana were studied to evaluate the aquaculture potential. The soil samples from 76 sites were procured and analysed for pH, electrical conductivity, soil particles and water retention capacity, since the knowledge of these parameters is essential for the preliminary evaluation of a site for aqua-farming. Six soil types were identified and clay-loam was observed to be the maximum at 45 (59.21%) sites, followed by silty-clay loam at 14 (18.42%), sandy-clay loam at six (7.89%), silty-loam at four (5.26%), sandy-loam at four (5.26%) and loam at three (3.94%) sites. The pH of soil indicated moderate to high alkaline conditions ranging between 8.01and 9.00 at 53 (69.73%) sites, 9.01 and 10.00 at 17 (22.36%) sites, and low between 7.01 and 8.00 at six (7.89%) sites. The electrical conductivity was found to range between <1 and 10 mmho cmˉ¹ with the value of <1.0 mmho cmˉ¹ at 36 (47.36%) sites. The water retention capacity was observed mostly to be moderate. The paper describes the interrelationship between these parameters with reference to the suitability for aqua-farming.

2种高分子保水材料对土壤持水能力的影响

采用离心机法,研究聚丙烯酸钠与聚丙烯酰胺2种高分子化合物在5种使用浓度(占干土质量0、0.01%、0.08%、0.2%与1%)的条件下对3种土壤(砂土、壤土、黏土)持水能力的影响。结果表明:3种土壤在0.01~1.5MPa水吸力时,持水能力随着2种高分子材料用量的增加而增加,砂土的作用效果较壤土、黏土更显著;2种高分子材料与土壤质量比控制在8/10000~2/1000范围内其作用效果较好,该用量条件下高分子吸持水分平均可释放83.7%供植物吸收利用。2种高分子材料对土壤持水能力的作用效果基本相同。

Compostagem e caracterização de resíduos vegetais para utilização como substratos hortícolas

O objectivo deste trabalho foi estudar a utilização de 5 compostos de resíduos de origem vegetal, como componentes de substratos hortícolas. Estudaram-se os processos de compostagem de bagaço de azeitona, bagaço de uva, polpa de alfarroba, casca de eucalipto e casca de pinheiro, caracterizaram-se os compostos obtidos e testou-se a sua aptidão agronómica, como substratos para viveiro de tomate (Lycopersicum esculentum Mill.) em placas alveoladas e cultura de pelargónio (Pelargonium x hortorum) em vaso. Após uma preparação prévia, que em alguns dos resíduos vegetais constou de moenda, suplemento de azoto e aumento do teor de humidade, efectuou-se a sua compostagem em caixas com 1200 L de capacidade, isoladas termicamente, com arejamento por volteio manual. Depois foram analisadas as suas características físicas e químicas e testados na sua aptidão como constituintes únicos de substratos e em misturas com turfa de sphagnum. A maioria dos processos de compostagem apresentou uma evolução habitual da temperatura, com a máxima aproximando-se ou ultrapassando 60 oC. Como excepções, verificou-se um período de compostagem muito longo em bagaço de azeitona; o atraso da fase termofílica em polpa de alfarroba e, na 1ª compostagem de casca de pinheiro, a temperatura não alcançou a zona termofílica. A maioria dos resíduos manifestaram uma acentuada resistência à degradação durante a compostagem, à excepção da polpa de alfarroba e da casca de eucalipto. Contudo, a nível físico-químico e químico registaram-se evoluções acentuadas, sobretudo nas variáveis relacionadas com alterações da superfície das partículas, como por exemplo, a capacidade de troca catiónica. Outras variáveis apresentaram uma evolução interessante para o acompanhamento do processo e o conhecimento do grau de estabilidade do composto final. Foi apreciável o efeito proporcionado pela adição de lamas de estação de tratamento de águas residuais urbanas, como suplemento azotado, a nível das propriedades físicas dos compostos, do aumento da velocidade do processo de compostagem e do enriquecimento dos compostos em macro e micronutrientes. A compostagem não conduziu à melhoria significativa das propriedades físicas dos materiais, excepto em casca de eucalipto. Os compostos caracterizaram-se fundamentalmente por uma reduzida capacidade de retenção de água e uma elevada capacidade de arejamento. Os compostos obtidos com incorporação de lamas apresentaram os valores mais baixos de capacidade de arejamento, mesmo assim dentro dos limites satisfatórios e, os valores mais altos de capacidade de retenção de água. Na cultura em placas alveoladas, o comportamento de muitas das misturas com compostos não se diferenciou do da testemunha, observando-se uma flutuação sazonal do comportamento das misturas nos dois viveiros de cada ano, associada às condições ambientais mais exigentes do ponto de vista da disponibilidade de água. Observou-se um maior número de correlações significativas entre as características dos substratos e as variáveis relativas ao crescimento das plantas nos viveiros efectuados mais tarde, sob condições de maior evapotranspiração. As plantas obtidas no segundo viveiro de tomate foram instaladas em cultura. As características das plantas do viveiro, apresentaram elevada correlação com as respectivas produções obtidas no campo, evidenciando a importância da qualidade das plantas de viveiro, na produção. Nos ensaios de pelargónio em vaso, também se observaram comportamentos idênticos ao da testemunha em muitas das misturas com compostos. Observou-se no 2º ensaio, um maior número de tratamentos com resultados idênticos aos da testemunha, resultante das condições de menor exigência hídrica, as quais fizeram sobressair menos as diferenças de propriedades físicas das misturas. Contudo, a diferença de crescimento obtido em algumas misturas, atribuiu-se também à interferência da continuidade capilar entre o vaso de papel com a estaca enraizada e a mistura em estudo. O trabalho presente mostrou que é possível obter compostos a partir de resíduos orgânicos, com boas características e a preço competitivo para utilização como substratos hortícolas. O processo de compostagem sendo um elemento chave, é fácil de controlar se houver uma regulação eficaz do arejamento e do teor de humidade durante o processo. Apesar de alguns resíduos, como a polpa de alfarroba, serem caros, se tomarmos em consideração o custo da sua eliminação, poderão conduzir a substratos comercialmente viáveis. Em condições ambientais que favoreçam uma maior evapotranspiração ou, em culturas com maior exigência hídrica, pode ser aconselhável a mistura dos compostos estudados com turfa de sphagnum pouco decomposta para melhorar a capacidade de retenção de água.

Forest soil short term response to prescribed fire: an approach by Principal Components Analysis

In the current context of serious climate changes, where the increase of the frequency of some extreme events occurrence can enhance the rate of periods prone to high intensity forest fires, the National Forest Authority often implements, in several Portuguese forest areas, a regular set of measures in order to control the amount of fuel mass availability (PNDFCI, 2008). In the present work we’ll present a preliminary analysis concerning the assessment of the consequences given by the implementation of prescribed fire measures to control the amount of fuel mass in soil recovery, in particular in terms of its water retention capacity, its organic matter content, pH and content of iron. This work is included in a larger study (Meira-Castro, 2009(a); Meira-Castro, 2009(b)). According to the established praxis on the data collection, embodied in multidimensional matrices of n columns (variables in analysis) by p lines (sampled areas at different depths), and also considering the quantitative data nature present in this study, we’ve chosen a methodological approach that considers the multivariate statistical analysis, in particular, the Principal Component Analysis (PCA ) (Góis, 2004). The experiments were carried out in a soil cover over a natural site of Andaluzitic schist, in Gramelas, Caminha, NW Portugal, who was able to maintain itself intact from prescribed burnings from four years and was submit to prescribed fire in March 2008. The soils samples were collected from five different plots at six different time periods. The methodological option that was adopted have allowed us to identify the most relevant relational structures inside the n variables, the p samples and in two sets at the same time (Garcia-Pereira, 1990). Consequently, and in addition to the traditional outputs produced from the PCA, we have analyzed the influence of both sampling depths and geomorphological environments in the behavior of all variables involved.

Hydrogel properties of electrospun polyvinylpyrrolidone and polyvinylpyrrolidone/poly(acrylic acid) blend nanofibers

Hydrogel nanofibers with high water-absorption capacity and excellent biocompatibility offer wide use in biomedical areas. In this study, hydrogel nanofibers from polyvinylpyrrolidone (PVP) and PVP/poly(acrylic acid) (PAA) blend were prepared by electrospinning and by subsequent heat treatment. The effects of post-electrospinning heat treatment and PVP/PAA ratio on hydrogel properties of the nanofibers were examined. Heat treatment at a temperature above 180°C was found to play a key role in forming insoluble and water-absorbent nanofibers. Both PVP and PVP/PAA nanofibers showed high morphology stability in water and excellent water retention capacity. The swelling ratio of PVP/PAA nanofibers declined with increasing heating temperature and decreasing PVP/PAA unit ratio. In comparison with dense casting films, these nanofiber membranes showed nearly doubled swelling ratio.

Mineralização do nitrogênio proveniente da aplicação do resíduo da indústria processadora de goiabas em Argissolo

Informações sobre a mineralização de subprodutos são importantes para o correto manejo desses materiais em áreas agrícolas. Assim, objetivou-se avaliar a mineralização do nitrogênio proveniente do resíduo da indústria processadora de goiabas, aplicado em Argissolo cultivado com goiabeiras. Amostras do solo mais o subproduto foram acondicionados em frascos de polietileno com capacidade de 0,25 dm³. Foram pesados 100 g de solo mais o resíduo referente a cada tratamento (doses do subproduto: 0; 9; 18 e 36 t ha-1), sendo tal procedimento realizado em triplicata. O período máximo de incubação foi de 11 semanas, analisando-se as amostras nos seguintes tempos: 0; 7; 14; 28; 42; 56; 70; 84; 98; 112 e 126 dias. A umidade foi corrigida para 70% da capacidade de retenção de água do solo, sendo monitorada diariamente através de pesagens dos potes. Nos tempos estabelecidos realizou-se a desmontagem de três frascos correspondentes a cada tratamento, determinando-se o nitrogênio inorgânico. Pode-se afirmar que a mineralização do N ou a liberação é lenta, ou seja, não há rápida disponibilização de nitrogênio. No período avaliado, 126 dias, a fração média de mineralização foi de 23% e, a meia vida média de 73 dias.

Estudo do crescimento, desempenho, rendimento de carcaça e qualidade de carne de três linhagens de frango de corte

O objetivo nesta pesquisa foi avaliar o potencial de crescimento, desempenho zootécnico e as características de rendimento da carcaça, das partes e dos órgãos e a qualidade da carne de três linhagens de frango de corte: Cobb (CB), Paraíso Pedrês (PP) e ISA Label (IL). O delineamento foi inteiramente casualizado, com cinco repetições de 29 aves por tratamento. Semanalmente, com os dados obtidos para peso corporal médio, foi descrito o crescimento das aves, utilizando-se a equação de Gompertz e, com sua derivada, foi obtida a taxa de crescimento das aves. Três aves de cada repetição foram selecionadas e abatidas para análises do rendimento da carcaça, das partes e dos órgãos. As características físico-químicas da carne foram avaliadas utilizando-se o peito de duas destas aves. As aves CB apresentaram maior potencial de crescimento e, entre as caipiras o maior potencial foi observado para PP. Quanto ao desempenho, observou-se que a linhagem CB apresentou maior ganho de peso e consumo de ração, seguida pelas aves PP e IL. Maiores rendimentos de carcaça, de peito, sobrecoxa, fígado, intestinos e proventrículo foram obtidos com as aves CB em relação às caipiras, que não diferiram entre si. As aves CB apresentaram carne de peito com maior pH e maior capacidade de retenção de água que as de linhagens caipiras, que apresentaram carne de peito menos macia e com maior intensidade da cor vermelha. Maior potencial de crescimento e maiores rendimentos de pés, coxa, coxa+sobrecoxa e de coração foram verificados nos machos, enquanto, nas fêmeas, maiores rendimentos de peito, porcentagem de gordura abdominal, fígado, moela e proventrículo. As aves CB em relação às caipiras possuíram maior potencial de crescimento e maior rendimento de partes nobres, mas as caipiras apresentaram atributos diferenciados que justificam sua criação.

Liberação de CO2, biomassa microbiana e fósforo disponível em solo adicionado de matéria seca de poaia-branca

O presente experimento, inteiramente casualizado, foi desenvolvido em condições de laboratório no Departamento de Defesa Fitossanitária, FCA/UNESP - Botucatu, entre julho e setembro de 1992. Amostras de Areia Quartzosa equivalentes à 40 g de terra seca à 105 oC ± 2 com ou sem adição de 1,9 g de matéria seca de plantas de poaia-branca (Richardia brasiliensis), 0,19 g de nitrogênio (NH4)2SO4 e 0,88 g de apatita de Araxá, foram incubadas no escuro a 25 o C ± 2 , com umidade mantida a 60% da capacidade de retenção de água. Durante a incubação, determinou-se o CO2 liberado, utilizando-se o método de retenção em NAOH seguida de titulometria com HCl; a biomassa microbiana, método de fumigação-incubação; o pH e a quantidade de fósforo extraído por resina. A maior liberação de CO2 ocorreu durante os dez primeiros dias de incubação, com 77% do total de carbono liberado nos tratamentos com adição de poaia, e 37% nos tratamentos sem adição da mesma. A liberação de CO2 foi 57 vezes maior nos tratamentos com poaia em relação ao controle. A poaia também provocou aumentos na biomassa microbiana (média de 8 vezes a biomassa do tratamento controle), e a adição de nitrogênio e/ou fosfato de rocha junto à poaia antecipou os picos de formação de biomassa de 20 para 10 dias de incubação. Os níveis de fósforo disponível foram maiores no tratamento com adição de fosfato de rocha apenas. A poaia também alcalinizou o sistema, não permitindo desta forma, observar-se relação significativa entre pH e teor de fósforo disponível.

Investigação dos processos hidrossedimentológicos em parcela experimental no semi-árido potiguar

In northeastern semiarid, seasonality on precipitation temporal distribution, high intensity storm events and inadequate management of native vegetation can promote soil erosion. Vegetation removal causes soil surface exposure, reduces soil water storage capacity and can be the source degradation processes. In this context, this approach aims to analyze water and soil erosion processes on a 250 m2 undisturbed experimental plot with native vegetation, slope 2.5% by using 2006 and 2007 monitoring data. The site was instrumented to monitor rainfall, overland flow runoff and erosion by using a 5 m³ tank downstream the plot. Soil erosion monitoring was made by transported sediment and organic matter collection after each event. Field infiltration experiments were made at 16 points randomly distributed within the plot area by using a constant head infiltrometer during drought and rainy seasons, respectively. Infiltration data revealed high spatial and temporal variability. It was observed that during the beginning of the rainy period, 77% of the events showed runoff coefficient less than 0.05. As the rainy season began, soil water increase produced annual species germination. High intensity storms resulted in runoff coefficients varying between 0.33 and 0.42. Once the annual species was established, it was observed that approximately 39% of the events produced no runoff, which reflects an increase on soil water retention capacity caused by the vegetation. A gradual runoff reduction during the rainy season emphasizes the effect of vegetative density increase. Soil erosion observed data allowed to fit an empirical relationship involving soil loss and precipitation height, which was used to analyze the plot installation impact on soil erosion. Observed soil loss in 2006 and 2007 was 230 Kg/ha and 54 Kg/ha, respectively

Incidence and physical properties of PSE chicken meat in a commercial processing plant

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Qualidade da carne de cordeiros confinados recebendo diferentes relações de volumoso: concentrado na dieta

Este estudo teve como objetivo avaliar a qualidade da carne de cordeiros terminados em regime de confinamento que receberam dietas com diferentes teores de concentrado. Foram utilizados 18 cordeiros ½ Ile de France ½ Santa Inês não castrados, com peso inicial de aproximadamente 15 kg, distribuídos em dois lotes, representados pelo tratamento 1 (T1) animais que receberam na dieta relação volumoso:concentrado de 35:65 e (T2) cordeiros que receberam relação volumoso:concentrado de 65:35 até atingirem 32 kg de peso corporal em regime de confinamento, peso pré-determinado para o abate dos animais. Os cordeiros do tratamento 1 e 2 apresentaram valores similares de pH, força de cisalhamento, perdas por cocção e capacidade de retenção de água da carne, com valores médios de 5,70, 1,03 kgf/cm², 35,20 e 59,31%, respectivamente. A relação volumoso:concentrado não influenciou na qualidade centesimal da carne dos cordeiros alimentados com dietas mais concentradas ou mais volumosas, para umidade, proteína, extrato etéreo e matéria mineral. Concluiu-se que os cordeiros terminados em confinamento recebendo diferentes teores de concentrado na dieta apresentaram qualidade da carne similar; portanto, a escolha da dieta vai depender do custo dos ingredientes no momento do confinamento.

Qualidade físico-química e sensorial da carne de peito de matrizes pesadas de descarte

O objetivo do presente trabalho foi avaliar as características de qualidade: pH, cor, valor R, perda por exsudação, capacidade de retenção e absorção de água, capacidade de emulsificação, perdas por cocção, força de cisalhamento e análise sensorial da carne de matrizes pesadas de descarte de frangos de corte. A carne de peito de matrizes apresentou valores médios do parâmetro pH, valor R, perda por exsudação e valor de L* de 5,70, 1,43, 2,00 e 50,11, respectivamente. Para a capacidade de retenção e absorção de água, perda de peso por cozimento e força de cisalhamento, os valores médios foram de 77, 58, 18% e 4,94kgf cm-2, respectivamente. Na análise sensorial, a carne de matriz apresentou baixa intensidade de maciez (6,9) e menor suculência (3,4) e foi a mais elástica, borrachenta e difícil de deglutir. A carne de matrizes pesadas de descarte apresenta boas características de qualidade tecnológicas que possibilitam sua utilização como matéria-prima para a elaboração de industrializados.