Affinity purification and characterization of 2,4-dichlorophenol hydroxylase from Pseudomonas cepacia

2,4-Dichlorophenol hydroxylase, a flavoprotein monooxygenase from Pseudomonas cepacia grown on 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) as the sole source of carbon, was purified to homogeneity by a single-step affinity chromatography on 2,4-DCP-Sepharose CL-4B. The enzyme was eluted from the affinity matrix with the substrate 2,4-dichlorophenol. The enzyme has a molecular weight of 275,000 consisting of four identical subunits of molecular weight 69,000 and requires exogenous addition of FAD for its complete catalytic activity. The enzyme required an external electron donor NADPH for hydroxylation of 2,4-dichlorophenol to 3,5-dicholorocatechol. NADPH was preferred over NADH. The enzyme had Km value of 14 μImage for 2,4-dichlorophenol, and 100 μImage for NADPH. The enzyme activity was significantly inhibited by heavy metal ions like Hg2+ and Zn2+ and showed marked inhibition with thiol reagents. Trichlorophenols inhibited the enzyme competitively. The hydroxylase activity decreased as a function of increasing concentrations of Cibacron blue and Procion red dyes. The apoenzyme prepared showed complete loss of FAD when monitored spectrophotometrically and had no enzymatic activity. The inactive apoenzyme was reconstituted with exogenous FAD which completely restored the enzyme activity.

Role of Gypsum in the Strength Development of Fly Ashes with Lime

The strength of fly ash mixture often needs to be enhanced for its better utilization in geotechnical and environmental applications. Many fly ashes often improve their strength with lime but may not meet the requirements. Gypsum, which reduces the lime leachability, further improves the strength. An attempt is made in this paper to study the effect of gypsum on the strength development of two Class F fly ashes with different lime contents after curing them for different periods. The sustainability of improved strength has been examined after soaking the cured specimens in water and with different leachates containing heavy-metal ions. The strength of both the fly ashes investigated improved markedly up to a particular amount of the lime content, which can be taken as optimum lime content, and thereafter the improvement is gradual. The improvement in strength at higher lime contents continues for a longer period (even up to 180 days). Gypsum accelerates the gain in strength for lime-stabilized fly ashes, particularly in the initial curing periods at about optimum lime content. At high lime contents gypsum attributes very high strength after curing for long periods mainly due to the alteration of fly ash lime reaction compounds. Gypsum not only improves the reduction in the loss of strength due to soaking even at low curing periods but also improves the durability of stabilized fly ashes due to repeated cycles of wetting and drying.

Purification of 3,5-Dichlorocatechol 1,2-Dioxygenase, a Nonheme Iron Dioxygenase and a Key Enzyme in the Biodegradation of a Herbicide, 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D), from Pseudomonas cepacia CSV90

An enzyme which cleaves the benzene ring of 3,5-dichiorocatechol has been purified to homogeneity from Pseudomonas cepacia CSV90, grown with 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) as the sole carbon source. The enzyme was a nonheme ferric dioxygenase and catalyzed the intradiol cleavage of all the examined catechol derivatives, 3,5-dichlorocatechol having the highest specificity constant of 7.3 μM−1 s−1 in an air-saturated buffer. No extradiol-cleaving activity was observed. Thus, the enzyme was designated as 3,5-dichlorocatechol 1,2-dioxygenase. The molecular weight of the native enzyme was ascertained to be 56,000 by light scattering method, while the Mr value of the enzyme denatured with 6 M guanidine-HCl or sodium dodecyl sulfate was 29,000 or 31,600, respectively, suggesting that the enzyme was a homodimer. The iron content was estimated to be 0.89 mol per mole of enzyme. The enzyme was deep red and exhibited a broad absorption spectrum with a maximum at around 425 nm, which was bleached by sodium dithionite, and shifted to 515 nm upon anaerobic 3,5-dichlorocatechol binding. The catalytic constant and the Km values for 3,5-dichlorocatechol and oxygen were 34.7 s−1 and 4.4 and 652 μM, respectively, at pH 8 and 25°C. Some heavy metal ions, chelating agents and sulfhydryl reagents inhibited the activity. The NH2-terminal sequence was determined up to 44 amino acid residues and compared with those of the other catechol dioxygenases previously reported.

Structural and Optical Modification in Bi doped As40S60 Thin Films.

The influence of substitution of Bi atom instead of S atoms on the structural and optical properties of thin films of As40S60 are reported. The density is found to be increased with the addition Bi heavy metal into As2S3. The amorphous to polycrystalline structure of the bulk sample is observed for Bi more than 7%. The glass transition temperature is found to be decreased with addition of Bi. The absorption edge shifts to shorter wavelength, thereby decreasing optical band gap of BixAs(40)S(60-x) (x= 0,2 and 4% here) film. The optical parameter change is discussed from the stand point of chemical bonds formed in the films and related to the defect states produced due to incorporation of Bi atoms in place of chalcogenide S atoms.

Remoção de metais pesados de efluentes sintéticos aquosos por nanofiltração

O objetivo deste trabalho foi estudar a remoção de metais pesados de efluentes sintéticos aquosos através de nanofiltração, com utilização de membrana de poliamida. A membrana utilizada constituída de poliamida apresentou uma boa permeabilidade hidráulica, constatada pela linearidade de fluxo com a variação de pressão de trabalho. Os metais estudados foram cobre, cádmio, zinco, chumbo e níquel com especiação de nitrato e sulfato. O desempenho do sistema foi verificado pela variação dos parâmetros operacionais (pressão e fluxo), associados também com a variação da salinidade e da concentração do metal. Em uma etapa inicial estudou-se a remoção de metais (nitrato e sulfato) isoladamente em uma mesma concentração molar, na pressão de 10 bar, comparando-se as rejeições com e sem agente complexante (EDTA). Em uma segunda etapa, estudou-se o desempenho da membrana, com misturas dos metais (nitrato) e mistura de metais (sulfato), também com e sem agente complexante, os resultados mostraram que a presença de agente complexante melhorou a rejeição dos metais. Nestas misturas estudaram-se os efeitos das concentrações (0,001; 0,0005 e 0,0001mol/L) e das pressões (5; 7; 10 e 12,5 bar) no sistema de remoção, constatou-se que o aumento da concentração e diminuição da pressão afeta a remoção. Em uma terceira etapa, estudou-se a influência da salinidade pela mistura de dois metais de mesma especiação (sulfato), comparando a remoção na pressão de 10 bar. Os resultados atestaram uma rejeição maior que 94 % para todos metais, na pressão de 10 bar, indicando um excelente desempenho e fluxo adequado, daí viabilidade de processo para todas as concentrações testadas. A pertinência do teste se justifica pela adequação do permeado ao atendimento aos padrões ambientais de concentração de metais e confirmam a eficácia do sistema de nanofiltração na remoção de metais pesados

Análise de metais tóxicos em Sardinella brasiliensis (sardinha) no canal Sernambetiba da Lagoa da Tijuca (Rio de Janeiro/RJ)

Elementos-traço, de fontes naturais ou antropogênicas, são despejados continuamente nos rios, fato que acarreta sérios problemas, devido a sua toxicidade, longa persistência, bioacumulação e biomagnificação na cadeia alimentar. O sistema lagunar Tijuca-Jacarepaguá-Marapendi recebe um enorme aporte de nutrientes e poluentes devido aos impactos antrópicos em seus rios. Este estudo tem como objetivo principal avaliar os níveis de cobre, zinco, chumbo e alumínio em músculo e víscera na espécie Sardinella brasiliensis (sardinha), que habita a saída do Canal de Sernambetiba, Barra da Tijuca, Rio de Janeiro (RJ). Ao total foram analisados 44 indivíduos. O cobre em músculo apresentou uma concentração média de 0,5 0,66 mg/Kg e de 1,3 10,13 mg/Kg em víscera. Os valores de zinco em músculo e víscera foram de 5,2 3,69 mg/Kg e 25,6 48,16 mg/Kg, respectivamente. A concentração de chumbo foi de 2,48 3,09 mg/Kg (músculo) e 25,6 48,16 mg/Kg (víscera), enquanto a concentração de alumínio variou de 1,68 3,67 mg/Kg em músculo e 28,72 26,99 mg/Kg em víscera. Dentre as amostras, 56,8% apresentaram valores acima do limite estabelecido para consumo humano pela legislação brasileira para chumbo. Os elementos-traço apresentaram tendências de acumulação diferentes de acordo com o local (músculo ou víscera). As concentrações dos metais em músculo foram menores do que em vísceras. Os valores encontrados devem servir de alerta para uma contaminação da população de Sardinella brasiliensis que habita a saída do canal de Sernambetiba. Concluiu-se que a concentração de chumbo nos peixes encontrados estão acima dos limites permitidos para o consumo humano, e que a região encontra-se impactada

Different patterns of uptake and depuration of cadmium by periphyton community and a grazer species (Physa sp.): A mesocosm evalution

Widespread pollution by heavy metals generated by various industries has serious adverse effects on human health and the environment. Cadmium is a heavy metal recognised as one of the most hazardous environmental pollutants. It is a non-essential and non-beneficial element to organisms, causing toxicity and other deleterious effects on various components of the aquatic environment. The ability of algal periphyton to concentrate cadmium from fresh water is well known. Moreover, periphyton communities are able to accumulate large amounts of cadmium despite its low concentration in fresh water. Many researchers use algal periphyton as an indicator of water quality in aquatic environments. In the present study, the authors ask two basic questions: Does cadmium accumulate along a food chain consisting of the periphyton community and a grazer species (Physa sp.) under semi-natural conditions provided by artificial streams? If not, which one can better indicate the water quality?

Toxicidade e bioacumulação de cobre em micro-organismos fotoautotróficos

Microalgas e cianobactérias têm sido amplamente recomendadas para biomonitoração de metais pesados e outros poluentes, sendo considerados indicadores sensíveis às alterações ambientais e utilizados como organismos testes na regulamentação dos níveis de metal. Estes micro-organismos fotossintetizantes são produtores primários da base da cadeia alimentar aquática e são os primeiros a serem afetados pela poluição por metais pesados. O cobre é um metal normalmente considerado como nutriente essencial para a vida aquática mas pode ser tóxico para algumas espécies. Portanto, neste estudo foram avaliados o efeito tóxico e a bioacumulação de cobre (II) em quatro espécies de micro-organismos fotoautotróficos componentes do fitoplâncton dulcícola, duas cianobactérias filamentosas (Anabaena sp. e Oscillatoria sp) e duas microalgas da classe das clorofíceas (Monorraphidium sp. e Scenedesmus sp.). O meio de cultivo utilizado nos ensaios foi o ASM-1 com e sem a presença de cobre (0,6 mg/L a 12 mg Cu2+/L) onde, o efeito tóxico do metal foi monitorado por contagem celular para as microalgas e por peso seco para as cianobactérias. A bioacumulação do metal foi avaliada da mesma forma para todos os micro-organismos, através de coletas de amostras no decorrer do experimento e determinação da concentração de cobre em solução por espectrometria de absorção atômica com chama. Os resultados obtidos mostram que o efeito tóxico do metal é diretamente proporcional à concentração inicial para os micro-organismos estudados, mas que o cobre (II) foi mais tóxico para as cianobactérias que para as microalgas verdes. A bioacumulação teve uma relação direta com o efeito tóxico do metal sobre os micro-organismos. Os resultados obtidos permitem sugerir que cobre (II) tem efeito negativo no fitoplâncton, inibindo o crescimento e alterando parâmetros metabólicos como a fotossíntese. A bioacumulação do metal pode comprometer os níveis tróficos da cadeia alimentar, afetando seu transporte para seres superiores

Frequency upconversion properties of Er3+/Yb3+-codoped lead-germanium-bismuth oxide glasses

The frequency upconversion properties of Er3+/Yb3+-codoped heavy metal oxide lead-germanium-bismuth oxide glasses under 975 mn excitation are investigated. Intense green and red emission bands centered at 536, 556 and 672 run, corresponding to the H-2(1/2) --> I-4(15/2), S-4(3/2) --> I-4(15/2) and F-4(9/2) -->I-4(15/2) transitions of Er3+, respectively, were simultaneously observed at room temperature. The influences of PbO on upconversion intensity for the green (536 and 556 nm) and red (672 nm) emissions were compared and discussed. The optimized rare earth doping ratio of Er3+ and Yb3+, is 1:5 for these glasses, which results in the stronger upconversion fluorescence intensities. The dependence of intensities of upconversion emission on excitation power and possible upconversion mechanisms were evaluated and analyzed. The structure of glass has been investigated by means of infrared (IR) spectral analysis. The results indicate that the Er3+/Yb3+-codoped heavy metal oxide lead-germanium-bismuth oxide glasses may be a potential materials for developing upconversion fiber optic devices. (C) 2006 Published by Elsevier Ltd.

稀土掺杂氧卤玻璃光谱性质研究(英文)

本研究主要目的在于探索适用于宽带光纤放大器和蓝绿光激光器用稀土掺杂基质玻璃材料．通过对掺Er^3＋重金属氧氟玻璃的光谱性质和析晶稳定性研究以及稀土离子掺杂重金属氧卤玻璃的上转换发光研究，为其在宽带掺Er^3＋光纤放大器和蓝绿光波段激光器中的潜在应用提供基础．研究结果表明：重金属PbF2的加入提高了掺Er^3＋硅酸盐玻璃和锗酸盐玻璃的带宽特性和增益性能；首次在Er^3＋／Yb^3＋共掺和Er^3＋单掺硅酸盐玻璃发现上转换蓝光；重金属氟化铅的加入提高了Er^3＋单掺锗酸盐和碲酸盐玻璃的上转换发光；在室温下同时

Dendrorremediación: El uso de Betula alba para monitorizar y reducir el contenido de metales en suelos mineros.

[EN] The intense industrial activity that took place over the past century resulted in large contaminated áreas. This is an important risk to human health and environmental safety. Recent biotechnological techniques for bioremediation include phytoremediation, which uses plants to remove or stabilize contaminants in soils. In our study we choose birch (Betula alba) as the preferred species to remedy mining soils, due to it produces a large biomass and can accumulate high levels of toxic elements in its tissues. The aim of this study was (i) to determine the possibility of using this species in reforestation and/or remediation of mining soils (ii) to elucidate the potential of tocopherol levels as indicators of heavy metal pollution. Trees growing in mining soils with high concentrations of Zn, Cd and Pb were sampled and the metal content in various organs and in tree rings was analyzed. α-tocoferol levels were also analyzed as an indicator of stress. The results showed a different distribution of metals in plant tissues. Zn and Cd had a higher accumulation in leaves, whereas Pb was stored in the timber. In addition, the metal content in tree rings was higher in older rings, leading to a conclusion that older tissues present a detoxification strategy. Furthermore, we saw how the presence of α- tocoferol on branches can be an indicator of metal stress in plants and it can be also used as a monitoring factor.

Uso de materiais lígneo-celulósicos, como fonte de carbono para bactérias redutoras de sulfato, na remoção de metais pesados

Quando as wetlands alcançam a máxima capacidade de tratamento para remover metais pesados, a remoção ainda pode ocorrer por precipitação na forma de sulfetos devido a redução biológica de sulfato. Para alcançar este objetivo, devem ser promovidas condições anaeróbias, uma fonte de sulfato deve existir e uma fonte adequada de carbono/energia deve estar presente. No presente trabalho, a macroalga Sargassum filipendula e bagaço de cana-de-açúcar (materiais lígneo-celulósicos) foram selecionados como fontes de carbono, devido ao seu acentuado conteúdo de compostos orgânicos de degradação lenta e serem resíduos de alta disponibilidade. Experimentos foram simultaneamente conduzidos em operação contínua em duas colunas (0,5 L cada), uma contendo a macroalga e/ou bagaço de cana-de-açúcar e a outra contendo os materiais inoculados com um lodo anaeróbio. Neste trabalho, foi estudada a remoção de cádmio e zinco, devido à presença deles em efluentes de operações de mineração/metalurgia. Os ensaios foram realizados sob três diferentes condições experimentais no que se refere à quantidade de lodo anaeróbio inoculado no reator e o material empregado como fonte de carbono/energia. Os resultados indicaram que o reator inoculado foi capaz de tratar o efluente mais eficientemente que o reator não inoculado, considerando o período dos testes

Beluga, Delphinapterus leucas, Habitat Associations in Cook Inlet, Alaska

A review of available information describing habitat associations for belugas, Delphinapterus leucas, in Cook Inlet was undertaken to complement population assessment surveys from 1993-2000. Available data for physical, biological, and anthropogenic factors in Cook Inlet are summarized followed by a provisional description of seasonal habitat associations. To summarize habitat preferences, the beluga summer distribution pattern was used to partition Cook Inlet into three regions. In general, belugas congregate in shallow, relatively warm, low-salinity water near major river outflows in upper Cook Inlet during summer (defined as their primary habitat), where prey availability is comparatively high and predator occurrence relatively low. In winter, belugas are seen in the central inlet, but sightings are fewer in number, and whales more dispersed compared to summer. Belugas are associated with a range of ice conditions in winter, from ice-free to 60% ice-covered water. Natural catastrophic events, such as fires, earthquakes, and volcanic eruptions, have had no reported effect on beluga habitat, although such events likely affect water quality and, potentially, prey availability. Similarly, although sewage effluent and discharges from industrial and military activities along Cook Inlet negatively affect water quality, analyses of organochlorines and heavy metal burdens indicate that Cook Inlet belugas are not assimilating contaminant loads greater than any other Alaska beluga stocks. Offshore oil and gas activities and vessel traffic are high in the central inlet compared with other Alaska waters, although belugas in Cook Inlet seem habituated to these anthropogenic factors. Anthropogenic factors that have the highest potential negative impacts on belugas include subsistence hunts (not discussed in this report), noise from transportation and offshore oil and gas extraction (ship transits and aircraft overflights), and water quality degradation (from urban runoff and sewage treatment facilities). Although significant impacts from anthropogenic factors other than hunting are not yet apparent, assessment of potential impacts from human activities, especially those that may effect prey availability, are needed.

Estudo isotópico e geoquímico dos sedimentos costeiros da Costa Verde do Estado do Rio de Janeiro para identificação de atividades antrópicas

A Costa Verde se localiza no estado do Rio Janeiro, onde também está localizada a Ilha Grande, importante polo turístico do estado. É composta pelas baías Sepetiba e Ilha Grande, que podem ser compartimentadas em diversas enseadas. As principais enseadas são Sepetiba, Marambaia, Mangaratiba, Angra dos Reis, Ribeira, Frade e Paraty. O presente estudo foi realizado nas enseadas de Mangaratiba, Angra dos Reis e Ribeira e foram compilados dados de Sepetiba e Marambaia estudado por outros autores. O objetivo do estudo destas enseadas foi identificar os metais e suas fontes e os mecanismos que os controlam, além de propor novos parâmetros de concentração de metais que indiquem processos de contaminação. O método utilizado foi a coleta de sedimento de fundo através da utilização de Van Veen e analisados por digestão total em espectrômetro de massa da qual se obteve a concentração dos elementos Ca, Cd, Co, Cr, Cu, K, Pb, Na, Ni, Sr, S, U, V e Zn, além das razões isotópicas de chumbo, com prioridade da razão 206Pb/207Pb. Foram obtidos resultados que indicam que a enseada de Mangaratiba apresenta as maiores concentrações de metais e com predominante contribuição antrópica cujas fontes são, os empreendimentos localizados na costa dessa enseada, incluindo o TEBIG. A enseada de Angra dos Reis também apresenta concentrações elevadas de metais, provenientes de efluentes domésticos, rejeito industrial ao qual se inclui o estaleiro Verolme e com forte controle do embasamento da enseada. A enseada da Ribeira tem seus metais fornecidos pelo porto de Bracuhy e uma fonte desconhecida que são controlados, em parte, pelos efluentes da CNAAA. Em relação a interação entre as cinco enseadas existe mútua troca de metais controlados pela dinâmica da Costa e acentuada pelo Canal de Ilha Grande (que liga as duas baias), onde a dispersão dos metais também é controlada por temperatura, fração sedimentar, profundidade e salinidade. Os principais metais relacionados às fontes antrópicas na Costa Verde são Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb e Zn. As concentrações hoje apresentadas na resolução CONAMA não atendem a realidade da Costa Sul brasileira, sendo então propostos novos parâmetros de controle, menos permissivo

Estimativa de fontes externas uniformes de nêutrons em regiões combustíveis para uma distribuição prescrita de potência

Projetos de reatores nucleares foram classificados em quatro gerações (Gen) pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos da América (DOE), quando o DOE introduziu o conceito de reatores de geração IV (Gen IV). Reatores Gen IV são um conjunto de projetos de reator nuclear, em sua maioria teóricos, atualmente sendo pesquisados. Entre os projetos Gen IV, incluem-se os projetos dos ADS (Accelerator Driven Systems), que são sistemas subcríticos estabilizados por fontes externas estacionárias de nêutrons. Estas fontes externas de nêutrons são normalmente geradas a partir da colisão de prótons com alta energia contra os núcleos de metais pesados presentes no núcleo do reator, fenômeno que é conhecido na literatura como spallation, e os prótons são acelerados num acelerador de partículas que é alimentado com parte da energia gerada pelo reator. A criticalidade de um sistema mantido por reações de fissão em cadeia depende do balanço entre a produção de nêutrons por fissão e a remoção por fuga pelos contornos e absorção de nêutrons. Um sistema está subcrítico quando a remoção por fuga e absorção ultrapassa a produção por fissão e, portanto, tende ao desligamento. Entretanto, qualquer sistema subcrítico pode ser estabilizado pela inclusão de fontes estacionárias de nêutrons em seu interior. O objetivo central deste trabalho é determinar as intensidades dessas fontes uniformes e isotrópicas de nêutrons, que se deve inserir em todas as regiões combustíveis do sistema, para que o mesmo estabilize-se gerando uma distribuição prescrita de potência elétrica. Diante do exposto, foi desenvolvido neste trabalho um aplicativo computacional em linguagem Java que estima as intensidades dessas fontes estacionárias de nêutrons, que devem ser inseridas em cada região combustível para que estabilizem o sistema subcrítico com uma dada distribuição de potência definida pelo usuário. Para atingir este objetivo, o modelo matemático adotado foi a equação unidimensional de transporte de nêutrons monoenergéticos na formulação de ordenadas discretas (SN) e o convencional método de malha fina diamond difference (DD) foi utilizado para resolver numericamente os problemas SN físicos e adjuntos. Resultados numéricos para dois problemas-modelos típicos são apresentados para ilustrar a acurácia e eficiência da metodologia proposta.