Multiple linear and principal component regressions for modelling ecotoxicity bioassay response

The ecotoxicological response of the living organisms in an aquatic system depends on the physical, chemical and bacteriological variables, as well as the interactions between them. An important challenge to scientists is to understand the interaction and behaviour of factors involved in a multidimensional process such as the ecotoxicological response.With this aim, multiple linear regression (MLR) and principal component regression were applied to the ecotoxicity bioassay response of Chlorella vulgaris and Vibrio fischeri in water collected at seven sites of Leça river during five monitoring campaigns (February, May, June, August and September of 2006). The river water characterization included the analysis of 22 physicochemical and 3 microbiological parameters. The model that best fitted the data was MLR, which shows: (i) a negative correlation with dissolved organic carbon, zinc and manganese, and a positive one with turbidity and arsenic, regarding C. vulgaris toxic response; (ii) a negative correlation with conductivity and turbidity and a positive one with phosphorus, hardness, iron, mercury, arsenic and faecal coliforms, concerning V. fischeri toxic response. This integrated assessment may allow the evaluation of the effect of future pollution abatement measures over the water quality of Leça River.

Desenvolvimento de coagulante/ floculante para tratamento de águas residuais numa indústria de adesivos

Esta dissertação teve como objetivo clarificar a qualidade das águas residuais de uma indústria de fabricação de adesivos. Para esta clarificação optou-se por um tratamento de coagulação/floculação a ser efetuado com a adição de apenas um produto no estado sólido. Para este estudo, selecionou-se substâncias comercialmente disponíveis destacando-se para esta formulação um coagulante, sulfato de alumínio (Al2 (SO4).3H2O, dois adjuvantes, hidróxido de cálcio, Ca(OH)2 (adjuvante H) e Montmorillonite, Al2O3.4SiO2.H2O (adjuvante M) e um floculante, uma poliacrilamida aniónica (C3H5NO)n. O efluente bruto da indústria de adesivos foi caraterizado e verificou-se que dos parâmetros analisados, apenas o pH obedece aos valores limite de emissão para descarga no coletor municipal. Determinaram-se as quantidades ótimas das substâncias selecionadas, a quantidade mínima de produto formulado e foi feita a otimização da composição do produto formulado, para três níveis de pH e duas condições de agitação Numa primeira fase, a realização de ensaios preliminares sobre a quantidade de cada uma das substâncias conduziu aos valores 5 e 30 g de coagulante, 2 e 10 g de adjuvante M; 3 g de adjuvante H e 0,01 g de floculante por 500 mL de efluente. Na otimização da quantidade mínima de produto formulado obteve-se o valor de 5g de produto por 500 mL de efluente. Relativamente à formulação do produto foi definido estudar o efeito da variação das razões, %(m/m), dos adjuvantes (M e H) em função do coagulante, para diferentes valores de pH inicial (6,2; 8,1 e 10) e para duas condições de agitação (A e B), sobre os parâmetros analisados (CQO, SST, turvação, pH final e IVL). Na condição A manteve-se uma agitação de 150 rpm durante 2 minutos, reduzindo-se para 60 rpm durante 15 minutos e, por fim, para 30 rpm durante 5 minutos. Na condição B foi usada uma agitação constante de 90 rpm durante 22 minutos. O estudo do efeito das variações das razões % (m/m) dos adjuvantes M e H foi dividido em três grupos com três subgrupos: 1º grupo - 0,6 a razão mássica adjuvante M/coagulante e 0,4, 1,2 e 2 a razão mássica adjuvante H/ coagulante; 2º grupo - 0,2 a razão mássica adjuvante M/coagulante e 0,1, 0,4 e 0,6 a razão mássica adjuvante H/ coagulante; 3º grupo - 0,1 a razão mássica adjuvante M/coagulante e 0,1, 0,2 e 0,3 a razão mássica adjuvante H/ coagulante. Após este estudo obteve-se para cada condição de agitação (A e B), as razões %(m/m) e o pH inicial mais adequados, com base nos melhores resultados obtidos no efeito sobre a CQO. Para a condição de agitação A o melhor resultado obteve-se para pH inicial igual a 8,1 com a razão mássica de adjuvante M/ coagulante igual a 0,1 e a razão mássica de adjuvante H/coagulante igual a 0,1 (percentagens de remoção de 98,01%, 99,60% e 99,43% para a CQO, SST e turvação, respetivamente). Para a condição de agitação B o melhor resultado obteve-se para pH inicial igual a 8,1 com a razão mássica de adjuvante M/ coagulante igual a 0,1 e a razão mássica de adjuvante H/coagulante igual a 0,1 (percentagens de remoção de 98,67%, 99,77% e 98,40% para a CQO, SST e turvação, respetivamente). Nestas condições é necessário efetuar a correção do pH após o tratamento. Apesar das elevadas percentagens de remoção obtidas, o índice volumétrico de lamas indica fraca qualidade de sedimentação.

Evolução hidrogeoquímica das águas sulfúreas de Entre-os-Rios: avaliação preliminar

O principal objectivo desta dissertação foi avaliar a evolução hidrogeoquímica das águas minerais de Entre‐os‐Rios, para uma melhor compreensão do modelo hidrogeológico conceptual deste sistema hidromineral. Desta forma, foram coligidos diversos dados hidroquímicos, quer das nascentes clássicas (Torre, Curveira, Ardias, Arcos Esquerda e Arcos Direita), quer do furo Barbeitos. Foram compiladas e analisadas oitenta análises hidroquímicas no período 1938‐2012, incluindo características organolépticas (cheiro, cor e turbidez), diversas propriedades físico-químicas (temperatura, pH, condutividade eléctrica, sulfuração, etc), os principais catiões e aniões (bicarbonato, fluoreto, sódio, lítio, etc) e os elementos vestigiários (chumbo, tungsténio, boro, etc). Além disso, foram integrados os dados históricos disponíveis de finais do século XIX e inícios do século XX. Foram igualmente reunidos e discutidos alguns dados isotópicos (oxigénio‐18, deutério e trítio). O recurso hidromineral de Entre‐os‐Rios está condicionado pela litologia e pelas condições tectónicas. As análises químicas revelaram que as águas minerais de Entre‐os‐Rios apresentam uma estabilidade química nos últimos 100 anos. Estas águas são orto‐ a hipertermais, fracamente mineralizadas, de reacção alcalina, sulfídricas, bicarbonatadas sódicas, carbonatadas e muito fluoretadas. Estas características são claramente distintas das águas normais da região. As águas de Entre‐os‐Rios são muito semelhantes às águas minerais de S. Vicente e, em diversos parâmetros, bastante diferentes das águas minerais das Caldas da Saúde. Os dados isotópicos permitiram concluir que as águas de Entre‐os‐Rios têm uma origem meteórica, com um tempo de residência longo no sistema aquífero, e que são, muito provavelmente, submodernas, com uma recarga anterior a 1952. Na região de Entre‐os‐Rios coexistem três sistemas aquíferos, um sistema granítico superficial, livre e um sistema livre a semi‐confinado, ambos com circulação de águas normais, e um sistema aquífero granítico, profundo, confinado, com circulação de água mineral.

Development of 2-oxazoline-based hydrogels and porous polyester microparticles in scCO2

Thesis submitted to Faculdade de Ciências e Tecnologia from Universidade Nova de Lisboa in partial fulfillment of the requirements for the obtention of the degree of Master of Science in Biotechnology

Occurrence of Cryptosporidium oocysts and Giardia cysts in raw water from the Atibaia river, Campinas, Brazil

Cryptosporidium parvum and Giardia duodenalis are waterborne parasites that have caused several outbreaks of gastrointestinal disease associated with drinking water. Due to the lack of studies about the occurrence of these protozoa in water in the Southeast of Brazil, an investigation was conducted to verify the presence of cysts and oocysts in superficial raw water of the Atibaia River. The water samples were submitted to membrane filtration (3.0 mum) and elution was processed by (1) scraping and rinsing of membrane (RM method) and (2) acetone-dissolution (ADM method). Microbiologic and chemical parameters were analyzed. Aliquots of the pellets were examined by immunofluorescence (Merifluor, Meridian Diagnostics, Cincinnati, Ohio). All water samples were positive for Cryptosporidium and Giardia, in spite of the high turbidity. Higher recovery rates occurred in samples treated by the RM method than by the ADM technique. The goal for future work is the assessment of viability of cysts and oocysts to determine the public health significance of this finding.

Estudo da turvação em rede de abastecimento de água a alta pressão no grande porto

A turvação é uma das principais preocupações das empresas de rede de distribuição de água potável. Para se saber a sua origem existem diversos mecanismos, sugeridos em bibliografia, que explicam a formação de depósitos de partículas nas tubagens, que se acumulam em camadas sobrepostas, criando entre si forças de coesão. A turvação pode surgir se o caudal ou a velocidade na tubagem aumentar, por alguma razão, pois um aumento da tensão de corte sobre o depósito, pode superar as forças de coesão levando à sua ressuspensão. Esta explicação é traduzida matematicamente pelo modelo PODDS (Prediction of Discolouration in Drinking Water Distribtuion System). O modelo PODDS foi compilado em EPANET recentemente por uma equipa de investigadores da Universidade de Sheffield e foi utilizado para fazer o estudo num ramal da empresa AdDP - Águas do Douro e Paiva, SA. Os resultados das simulações permitirão prever o caudal mínimo teórico a utilizar no ramal que origina o valor limite de turvação. Foram realizados ensaios de variação do caudal no ramal de Jovim-Ramalde para a calibração do modelo. Os parâmetros obtidos foram: Cmáx igual a 100 NTUm, b e n igual a 1, k é igual -1 NTUm3/N, e por fim, P igual a 0,0001 NTUm3/N.s. Após calibração do modelo realizaram-se simulações com atualização das forças de coesão para conhecer o caudal que provocaria a mobilização das partículas até uma turvação de 4 NTU e concluiu-se que o valor seria de 4,32 m3/s. O tempo necessário para regressar a valores inferiores a 1 NTU também foi determinado e 4 horas e 8 minutos foi o valor alcançado. Por fim realizou-se um estudo da influência da temperatura neste modelo e o resultado mostrou que este parâmetro é pouco influente para a gama de temperaturas considerada.

Refractive index matching applied to fecal smear clearing

Thick smears of human feces can be made adequate for identification of helminth eggs by means of refractive index matching. Although this effect can be obtained by simply spreading a fleck of feces on a microscope slide, a glycerol solution has been routinely used to this end. Aiming at practicability, a new quantitative technique has been developed. To enhance both sharpness and contrast of the images, a sucrose solution (refractive index = 1.49) is used, which reduces the effect of light-scattering particulates. To each slide a template-measured (38.5 mm³) fecal sample is transferred. Thus, egg counts and sensitivity evaluations are easily made.

Avaliação e Otimização do Consumo de Água no Processo e do Sistema de Tratamento de Efluentes

O elevado consumo de água associado à escassez deste recurso contribuiu para que alternativas de reutilização/reciclagem de água fossem estudadas que permitam diminuir o seu consumo e minimizar a dependência das indústrias. Monitorizar e avaliar os consumos de água, a nível industrial, é imprescindível para assegurar uma gestão sustentável dos recursos hídricos, sendo este o objetivo da presente dissertação. As alternativas encontradas na unidade industrial em estudo foram a substituição do equipamento sanitário e o aproveitamento do efluente tratado para operações de lavagem e/ou arrefecimento por contacto direto. A maioria do equipamento sanitário não é eficiente, tendo-se proposto a substituição desse sistema por um de menor consumo que permitirá uma poupança de 30 % no consumo de água, que corresponderá a 12 149,37 €/ano, sendo o retorno do investimento estimado em 3 meses. O efluente industrial na entrada da ETAR e nas diferentes etapas - tratamento primário de coagulação/floculação; tratamento secundário ou biológico em SBR; tratamento terciário de coagulação/floculação - foi caracterizado através da medição da temperatura, pH, oxigénio dissolvido e pela determinação da cor, turvação, sólidos suspensos totais (SST), azoto total, carência química de oxigénio (CQO), Carência Bioquímica de Oxigénio ao fim de 5 dias (CBO5) e razão CBO5/CQO. Esta caracterização permitiu avaliar o efluente industrial bruto que se caracteriza por um pH alcalino (8,3 ± 1,7); condutividade baixa (451 ± 200,2 μS/cm); elevada turvação (11 255 ± 8812,8 FTU); cor aparente (63 670 ± 42293,4 PtCo) e cor verdadeira (33 621 ± 19547,9 PtCo) elevadas; teores elevados de CQO (24 753 ± 11806,7 mg/L O2) SST (5 164 ± 3845,5 mg/L) e azoto total (718 mg/L) e um índice de biodegradabilidade baixo (razão CBO5/CQO de 1,4). Este estudo permitiu verificar que a eficiência global do tratamento do efluente foi 82 % na remoção da turvação, 83 % na remoção da cor aparente, 96 % na remoção da cor verdadeira, 85 % na remoção da CQO e 30 % na remoção dos SST. Quanto às eficiências de remoção associadas ao tratamento primário no que diz respeito à turvação, cor aparente, CQO e SST, apresentam valores inferiores aos referidos na literatura para o mesmo tipo de tratamento em efluentes similares. As eficiências de remoção obtidas no tratamento secundário são inferiores às do tratamento primário: turvação, cor aparente, CQO e SST, pelo que procurou-se otimizar a primeira etapa do processo de tratamento Neste estudo de otimização estudou-se a influência de cinco coagulantes – Sulfato de Alumínio, PAX XL – 10, PAX 18, cloreto de ferro e a conjugação de PAX 18 com sulfato de ferro - e seis floculantes – Superfloc A 150, Superfloc A 130, PA 1020, Ambifloc 560, Ambifloc C58 e Rifloc 54 - no tratamento físico-químico do efluente. O PAX 18 e o Ambifloc 560 UUJ foram os que apresentaram as mais elevadas eficiências de remoção (99,85 % na cor, 99,87 % na turvação, 90,12 % na CQO e 99,87 % nos SST). O custo associado a este tratamento é de 1,03 €/m3. Pela comparação com os critérios de qualidade no guia técnico ERSAR, apenas o parâmetro da CQO excede o valor, contudo o valor obtido permite diminuir os custos associados a um tratamento posterior para remoção da CQO remanescente no efluente residual tratado.

Inventário hidrogeológico e dos potenciais focos de contaminação nas bacias hidrográficas da Asprela e Massarelos: implicações no ciclo hidrológico urbano

O desenvolvimento incessante em áreas urbanas ameaça a qualidade e quantidade das águas subterrâneas. O Porto é uma cidade densamente urbanizada, dominada por granitos, os quais constituem um meio fraturado anisotrópico e heterogéneo. O principal objetivo desta dissertação foi realçar a importância da cartografia hidrogeológica, bem como a relevância de realizar inventários hidrogeológicos e de potenciais focos de contaminação para compreender a vulnerabilidade dos sistemas aquíferos na cidade do Porto. Para tal, foram selecionadas as bacias hidrográficas da Asprela e de Massarelos. Assim, foram levados a cabo dois inventários, um hidrogeológico e outro das potenciais atividades de contaminação. O estudo foi apoiado pelos Sistemas de Informação Geográfica (SIG), os quais foram fundamentais para um melhor conhecimento e integração nas áreas de estudo. Previamente à implementação dos inventários foi feita uma caracterização das duas bacias, em termos geográficos, hidroclimatológicos, de ocupação do solo, geomorfológicos e hidrogeológicos. As duas bacias desenvolvem‐se, principalmente, na unidade hidrogeológica do granito de grão médio a fino, por vezes com saprólito. O inventário hidrogeológico contemplou principalmente fontanários e nascentes, tendo incluído, respetivamente, 8 e 21 pontos de água nas bacias da Asprela e de Massarelos. As águas subterrâneas são límpidas, sem turvação ou cheiro, ácidas, com mineralizações baixas a médias, temperaturas baixas e caudais muito pequenos. Quanto aos potenciais focos de contaminação, na bacia da Asprela foram reconhecidos 61, enquanto que na bacia de Massarelos foram identificados 78. A maioria destas atividades é pontual correspondendo, nomeadamente, a estabelecimentos de ensino e estações de serviço/oficinas de automóveis. Contudo, os focos lineares apresentam uma difusão significativa nas duas bacias hidrográficas. Apesar de a vulnerabilidade intrínseca à contaminação das águas subterrâneas nestas áreas ser baixa a moderada, a localização dos potenciais focos de contaminação poderá ser responsável pelo aumento da vulnerabilidade nas duas bacias estudadas. Esta metodologia demonstrou ser extremamente importante para um melhor conhecimento dos sistemas de água subterrânea do Porto e, ainda, da hidrogeologia de áreas urbanas.

Coagulation/flocculation/flotation/nanofiltration processes using Moringa Oleifera as coagulant of Eutrophized river

This study investigated the efficiency of Moringa oleifera (MO) seeds as natural coagulant in coagulation/flocculation/dissolved air flotation (C/F/DAF), followed by nanofiltration (NF) for Microcystis protocystis and microcystin-LR removal. The methodology adopted in this work was performed in two steps: 1) coagulation/flocculation/dissolved air flotation (C/F/DAF) process using the MO extracted in saline solution of potassium chloride (KCl-1M) and sodium chloride (NaCl-1M) in optimum dosage 50 mg·L-1; 2) nanofiltration process using NF90 and NF270 membrane provided Dow Chemical Company®. A working pressure of 8 bar was applied. In all samples were analyzed color, turbidity, pH, cyanobacterial cells count and microcystin concentration. The use of MO seeds as natural coagulant, obtained satisfactory results in the M. protocystis, color and turbidity removal. NF was able to completely remove cyanobacterial cells and microcystins (100 %) from M. protocystis (always under the quantification limit). Therefore, C/F/DAF+NF sequence is a safe barrier against M. protocystis and microcystins in drinking water.

Transferência de imunidade passiva em equinos: comportamento imunológico do recém nascido

O objetivo deste trabalho foi observar o comportamento imunológico de potros recém-nascidos das raças Mangalarga e Anglo-Árabe no que se refere ao processo de aquisição de anticorpos maternos e sua correlação com os níveis de imunoglobulina do colostro. Foram utilizados 7 potros Anglo-Árabe e 6 potros Mangalarga para amostragem de sangue imediatamente após o nascimento (antes de qualquer ingestão de colostro), 24 e 48 horas, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60 e 70 dias após o nascimento, e suas respectivas mães cujo colostro foi amostrado imediatamente após a parição, antes da primeira mamada. A quantificação das imunoglobulinas séricas foi efetuada pelo método do ZST (Zinc Sulfate Turbidity) e para a análise dos resultados foram testados modelos matemáticos que estudam o processo em questão. Para a raça Mangalarga o modelo matemático foi: y = 23,9274 - 0,39766x + 6,4675 10-3 x², com r = 0,91 e P < 0,01 e para a raça Anglo Árabe foi y = 34,161 - 0,756062x + 0,015604x² - 1,013 10-3 x³, com r = 0,96 e P < 0,05. A concentração de IgG do colostro foi estimada com base na concentração de proteína total avaliada pelo método Micro-Kjeldhal. Este estudo permitiu concluir: (1) a presença de maior quantidade de IgG (imunoglobulina G) passiva no sangue dos potros, retardou o estabelecimento dos níveis normais de Ig (imunoglobulina G + M+A+E); (2) animais que adquiriram menor quantidade de IgG passiva apresentaram resposta mais intensa de produção endógena de Ig; (3) a concentração estimada de IgG no colostro apresentou correlação positiva com a concentração sérica dos potros no pico da absorção.

Oligochaeta (Annelida, Clitellata) in lotic environments in the state of São Paulo, Brazil

Despite the importance of Oligochaeta to the dynamics of aquatic ecosystems and to studies of the biology of pollution, there is currently a dearth of information on this group's ecology in Brazil. The aim of this study was to describe the Oligochaeta fauna in four watercourses - three urban and one rural - in the state of São Paulo: the Pinheirinho stream, the Água Branca stream, the Monjolinho River and the Gouveia stream, respectively. Sediment samples were taken with a Van Veen grab in two areas from each watercourse, during the summer and winter of 2001. In all collection areas, measurements of the pH, electrical conductivity, dissolved oxygen and turbidity of the water were made with a Horiba U-10 device. Principal component analysis showed that axes 1 and 2 explained 68.18% of the results' variability, with the first axis predominantly associated with the granulometric data and the second one with the limnological data. Cluster analysis indicated that area II of the Monjolinho River differed from the other collection sites. In the present study, the Oligochaeta group was represented by Tubificidae, Naididae, Alluroididae, Narapidae and Enchytraeidae. Among the three species of Tubificidae, Limnodrilus hoffmeisteri Claparede, 1862, was the most abundant and most frequent species. The results provided important information on the ecology and distribution of limnic Oligochaeta.

Diel density variation of amphipods associated with Sargassum beds from two shores of Ubatuba, Southeastern, Brazil

Densities of mobile epifaunal assemblages associated with macrophytes are very variable during the day and the activity of visually-oriented predators is thought to have an important influence on this pattern. Here we compared densities of amphipods associated with a common brown alga, Sargassum stenophyllum (Phaeophyceae), at sites contrasting in water turbidity. We expected that diel variation of amphipods would occur in a shore with clear waters (Perequê), whereas no variation was expected in a shore with turbid waters (Lamberto). Amphipod density varied during the day at both shores, with no indication of a larger variation at Perequê. Most species showed two density peaks, one at night and the other in the afternoon. These peaks occurred close the times of high tide, suggesting that tidal rhythms could influence more amphipod densities than the activity of predators. Thus, more studies are necessary to understand factors that influence short-term variation of epifaunal assemblages.

Occurrence of Hirudinea species in a post urban reach of a Patagonian mountain stream

Temporal (May 2005 to February 2006) and habitat distribution (pools and riffles) of Hirudinea species was analyzed at a post urban reach from Esquel stream (Chubut province, Patagonia, Argentina). Site was located 5.7 km downstream a Waste Treatment Plant. Mean values of nutrients: ammonia, nitrates and soluble reactive phosphate, as well water conductivity, turbidity and total suspended solids indicated physical and organic pollution. Leeches assemblage was composed by the glossiphonids: Helobdella scutifera Blanchard, 1900, H. michaelseni (Blanchard, 1900), H. simplex (Moore, 1911), Helobdella sp., H. hyalina Ringuelet, 1942, H. obscura Ringuelet, 1942 and the semiscolecid Patagoniobdella variabilis (Blanchard, 1900). From these H. hyalina and H. obscura are new records for Chubut province. Helobdella hyalina (810 ind.m-2) and H. simplex (465 ind. m-2) clearly dominated the assemblage at the reach. Only H. simplex displayed a spatial preference being significantly more abundant in pools than in riffle habitats (p<0.001). Species recruitment occurred mostly at September, December and March when juveniles were very abundant. Although several species of Helobdella were able to live in the disturbed section of the stream, only H. simplex and H. hyalina sustained large populations at the site and can be considered as tolerant to organic enrichment. This information is valuable to future studies on stream condition assessment in mountainous areas in Patagonia, and in other areas in which these species are present.

Classification of immature stage habitats of Culicidae (Diptera) collected in Córdoba, Argentina

In order to classify mosquito immature stage habitats, samples were taken in 42 localities of Córdoba Province, Argentina, representing the phytogeographic regions of Chaco, Espinal and Pampa. Immature stage habitats were described and classified according to the following criteria: natural or artificial; size; location related to light and neighboring houses; vegetation; water: permanence, movement, turbidity and pH. Four groups of species were associated based on the habitat similarity by means of cluster analysis: Aedes albifasciatus, Culex saltanensis, Cx. mollis, Cx. brethesi, Psorophora ciliata, Anopheles albitarsis, and Uranotaenia lowii (Group A); Cx. acharistus, Cx. quinquefasciatus, Cx. bidens, Cx. dolosus, Cx. maxi and Cx. apicinus (Group B); Cx. coronator, Cx. chidesteri, Mansonia titillans and Ps. ferox (Group C); Ae. fluviatilis and Ae. milleri (Group D). The principal component analysis (ordination method) pointed out that the different types of habitats, their nature (natural or artificial), plant species, water movement and depth are the main characters explaining the observed variation among the mosquito species. The distribution of mosquito species by phytogeographic region did not affect the species groups, since species belonging to different groups were collected in the same region.