The influence of key chemical constituents in activated sludge on surface and flocculating properties

This paper examines the influence of the chemical constituents of activated sludge and extracted extracellular polymeric substances (EPS) on the surface properties, hydrophobicity, surface charge (SC) and flocculating ability (FA) of activated sludge floes. Activated sludge samples from 7 different full-scale wastewater treatment plants were examined. Protein and humic substances were found to be the dominant polymeric compounds in the activated sludges and the extracted EPS, and they significantly affected the FA and surface properties, hydrophobicity and SC, of the sludge floes. The polymeric compounds proteins, humic substances and carbohydrates in the sludge floes and the extracted EPS contributed to the negative SC, but correlated negatively to the hydrophobicity of sludge floes. The quantity of protein and carbohydrate within the sludge and the extracted EPS was correlated positively to the FA of the sludge floes, while increased amounts of humic substances resulted in lower FA. In contrast, increased amounts of total extracted EPS had a negative correlation to FA. The results reveal that the quality and quantity of the polymeric compounds within the sludge floes is more informative, with respect to understanding the mechanisms involved in flocculation, than if only the extracted EPS are considered. This is an important finding as it indicates that extracting EPS may be insufficient to characterise the EPS. This is due to the low extraction efficiency and difficulties involved in the separation of EPS from other organic compounds. Correlations were observed between the surface properties and FA of the sludge floes., This confirms that the surface properties of the, sludge flocs play an important role in the bioflocculation process but that also other interactions like polymer entanglement are important. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Usefulness of quantitative echocardiographic techniques to predict recovery of regional and global left ventricular function after acute myocardial infarction

The left ventricular response to dobutamine may be quantified using tissue Doppler measurement of myocardial velocity or displacement or 3-dimensional echocardiography to measure ventricular volume and ejection fraction. This study sought to explore the accuracy of these methods for predicting segmental and global responses to therapy. Standard dobutamine and 3-dimensional echocardiography were performed in 92 consecutive patients with abnormal left ventricular function at rest. Recovery of function was defined by comparison with follow-up echocardiography at rest 5 months later. Segments that showed improved regional function at follow-up showed a higher increment in peak tissue Doppler velocity with dobutamine therapy than in nonviable segments (1.2 +/- 0.4 vs 0.3 +/- 0.2 cm/s, p = 0.001). Similarly, patients who showed a > 5% improvement of ejection fraction at follow-up showed a greater displacement response to dobutamine (6.9 +/- 3.2 vs 2.1 +/- 2.3 mm, p = 0.001), as well as a higher rate of ejection fraction, response to dobutamine (9 +/- 3% vs 2 +/- 2%, p = 0.001). The optimal cutoff values for predicting subsequent recovery of function at rest were an increment of peak velocity > 1 cm/s, >5 mm of displacement, and a >5% improvement of ejection fraction with low-dose dobutamine. (C) 2003 by Excerpta Medica, Inc.

alpha-conotoxins PnIA and [A10L] PnIA stabilize different states of the alpha 7-L247T nicotinic acetylcholine receptor

The effects of the native alpha-conotoxin PnIA, its synthetic derivative [ A10L] PnIA and alanine scan derivatives of [ A10L] PnIA were investigated on chick wild type alpha7 and alpha7-L247T mutant nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) expressed in Xenopus oocytes. PnIA and [A10L] PnIA inhibited acetylcholine (ACh)-activated currents at wtalpha7 receptors with IC50 values of 349 and 168 nM, respectively. Rates of onset of inhibition were similar for PnIA and [ A10L] PnIA; however, the rate of recovery was slower for [ A10L] PnIA, indicating that the increased potency of [ A10L] PnIA at alpha7 receptors is conveyed by its slower rate of dissociation from the receptors. All the alanine mutants of [ A10L] PnIA inhibited ACh-activated currents at wtalpha7 receptors. Insertion of an alanine residue between position 5 and 13 and at position 15 significantly reduced the ability of [ A10L] PnIA to inhibit ACh-evoked currents. PnIA inhibited the non-desensitizing ACh-activated currents at alpha7-L247T receptors with an IC50 194 nM. In contrast, [ A10L] PnIA and the alanine mutants potentiated the ACh-activated current alpha7-L247T receptors and in addition [ A10L] PnIA acted as an agonist. PnIA stabilized the receptor in a state that is non-conducting in both the wild type and mutant receptors, whereas [ A10L] PnIA stabilized a state that is non-conducting in the wild type receptor and conducting in the alpha7-L247T mutant. These data indicate that the change of a single amino acid side-chain, at position 10, is sufficient to change the toxin specificity for receptor states in the alpha7-L247T mutant.

Chemical characterisation of deep profile Ferrosols under sugarcane in wet tropical northern Queensland

The chemical properties of deep profile samples ( up to 12 m) of Ferrosols from northern Queensland were investigated to provide an understanding of the accumulation of nitrate ( NO3) within these soil profiles. The influence of other cations and anions present in the soil solution or on the exchange and the charge chemistry of the profiles were examined with respect to the NO3 accumulations. The major ions in the soil solution were Na, NO3, and chloride ( Cl). Distinct regions of anion accumulation were observed; SO4 accumulated in the upper profile of all cores, whereas NO3 and Cl accumulations were restricted to the lower profile of cores with appreciable AEC (> 1 cmol(c)/kg). Gaines-Thomas selectivity coefficients were used to indicate exchange preference for cations and anions, and are as follows: Al > Ca similar to Mg > K > Na and sulfate (SO4) > Cl similar to NO3. The selectivity of SO4 increased and the extractable SO4 decreased in the lower profile of all cores. This has important implications for the adsorption of NO3 and Cl. The NO3 and Cl accumulations were shown to correspond to a region of low SO4 occupancy of the exchange sites in the lower profile. Along with the high SO4 selectivity, this suggests that SO4 may control the positioning of the NO3 accumulations. It was concluded that the NO3 accumulations were relatively stable under current management practices, although the reduction in NO3 inputs would likely see the gradual replacement of NO3 with Cl as a result of their comparable selectivity for exchange sites.

A technique to assess small-scale heterogeneity of chemical properties in soil aggregates

A new method is presented which allows the separation of the soil aggregate exterior from the aggregate core. The method employs a combination of aggregate freezing with rapid separation of aggregate exteriors using ultrasonic energy. The factors influencing the thickness of the removed aggregate surface layer include water content of the aggregate prior to freezing, temperature difference between that of the frozen aggregate and that of the liquid it is submerged in during sonification, sonification time and energy, and the type of the immersion liquid. The success of the method and the thickness of the removed aggregate surface were examined using barium ( Ba2+) as a tracer. Barium ( as BaCl2) is rapidly absorbed by soil and is present at only very low levels in natural soils. Surface layers of 0.2 - 0.4 cm thickness were successfully removed from aggregates of 1 - 4 cm diameter. Two examples are given from soils in northern NSW to demonstrate the occurrence of small- scale heterogeneity in soil chemical properties. Compared with the surface fraction, a 4 - 7% higher calcium concentration was found in the core fraction of a clay loam soil ( Dermosol). Conversely, on a cracking clay soil ( Vertosol), atrazine concentration was around 15 times greater in the aggregate surface fractions compared with core fractions. Compared with the traditional estimation of soil chemical properties on homogenised bulk soil samples, it is suggested that separate analysis of aggregate surface and core fractions could provide useful additional information on the relationships between soil properties and environmental responses.

Uma avaliação das metodologias de desagregação da exergia física para a modelagem termoeconômica de sistemas

Talvez não seja nenhum exagero afirmar que há quase um consenso entre os praticantes da Termoeconomia de que a exergia, ao invés de só entalpia, seja a magnitude Termodinâmica mais adequada para ser combinada com o conceito de custo na modelagem termoeconômica, pois esta leva em conta aspectos da Segunda Lei da Termodinâmica e permite identificar as irreversibilidades. Porém, muitas vezes durante a modelagem termoeconômica se usa a exergia desagregada em suas parcelas (química, térmica e mecânica), ou ainda, se inclui a neguentropia que é um fluxo fictício, permitindo assim a desagregação do sistema em seus componentes (ou subsistemas) visando melhorar e detalhar a modelagem para a otimização local, diagnóstico e alocação dos resíduos e equipamentos dissipativos. Alguns autores também afirmam que a desagregação da exergia física em suas parcelas (térmica e mecânica) permite aumentar a precisão dos resultados na alocação de custos, apesar de fazer aumentar a complexidade do modelo termoeconômico e consequentemente os custos computacionais envolvidos. Recentemente alguns autores apontaram restrições e possíveis inconsistências do uso da neguentropia e deste tipo de desagregação da exergia física, propondo assim alternativas para o tratamento de resíduos e equipamentos dissipativos que permitem a desagregação dos sistemas em seus componentes. Estas alternativas consistem, basicamente, de novas propostas de desagregação da exergia física na modelagem termoeconômica. Sendo assim, este trabalho tem como objetivo avaliar as diferentes metodologias de desagregação da exergia física para a modelagem termoeconômica, tendo em conta alguns aspectos como vantagens, restrições, inconsistências, melhoria na precisão dos resultados, aumento da complexidade e do esforço computacional e o tratamento dos resíduos e equipamentos dissipativos para a total desagregação do sistema térmico. Para isso, as diferentes metodologias e níveis de desagregação da exergia física são aplicados na alocação de custos para os produtos finais (potência líquida e calor útil) em diferentes plantas de cogeração considerando como fluido de trabalho tanto o gás ideal bem como o fluido real. Plantas essas com equipamentos dissipativos (condensador ou válvula) ou resíduos (gases de exaustão da caldeira de recuperação). Porém, foi necessário que uma das plantas de cogeração não incorporasse equipamentos dissipativos e nem caldeira de recuperação com o intuito de avaliar isoladamente o efeito da desagregação da exergia física na melhoria da precisão dos resultados da alocação de custos para os produtos finais.

Indicadores de qualidade do solo e determinação de níveis de degradação de pastagens

A utilização do solo no Brasil foi realizada de forma exploratória, com a conversão de sistemas naturais em sistemas agrícolas extrativistas. Grande parte das áreas de sistemas naturais deu lugar às áreas de cultivo, posteriormente sucedidas por pastagens, encontrando-se boa parte em elevado estágio de degradação. Diante do exposto, o presente trabalho tem como objetivo avaliar a sensibilidade de alguns atributos físicos, químicos, compartimentos da matéria orgânica e determinações de campo como indicadores de qualidade do solo estabelecendo relações entre os mesmos. O estudo foi desenvolvido no município de Governador Valadares-MG, para tal foram escolhidos níveis de pastagens progressivamente degradadas observadas visualmente (pastagem 1, pastagem 2, pastagem 3 e pastagem 4), duas áreas de capoeira em estágios de regeneração natural (capoeira 1 e capoeira 2) e mata (referência). O solo em estudo foi um Argissolo Vermelho, textura argilosa. As determinações dos indicadores físicos, químicos e compartimentos da matéria orgânica foram realizadas em quatro profundidades (0-5, 5-10, 10-20 e 20-40 cm). Foram realizadas também determinações de campo, todos os atributos foram determinados no terço médio de uma pedoforma convexa, em dois períodos, chuvoso e seco. Através dos atributos do solo utilizados como indicadores do solo, foi possível separar dois níveis de pastagens degradadas, baixa degradação (pastagem 1 e pastagem 2) e elevada degradação (pastagem 3 e pastagem 4). A melhor qualidade do solo foi observada na área de mata. Entre os atributos do solo utilizados como indicadores de qualidade do solo os mais sensíveis aos níveis de pastagens degradadas são os atributos químicos pH, Ca2+, Mg2+, Al3+, H+Al, saturação por bases (V), saturação por alumínio (m), seguidos pelos atributos físicos macroporosidade e porosidade total. Os compartimentos da matéria orgânica do solo, matéria orgânica particulada (MOP), matéria orgânica leve (MOL) e carbono solúvel em água (CSA) utilizados como indicadores de qualidade do solo são eficientes em diferenciar a qualidade do solo nas conversões de sistema, mata/pastagens e pastagens/capoeiras, não sendo sensível aos níveis de pastagens degradadas, o que sugere estudos futuros utilizado compartimentos mais sensíveis a pequenas variações. As determinações de campo espessura do horizonte “A”, profundidade do sistema radicular e taxa de cobertura do solo são sensíveis aos níveis de pastagens degradadas, e apresentam uma boa correlação com os indicadores de laboratório macroporosidade (Ma), matéria orgânica particulada (MOP), saturação por bases (V), saturação por alumínio (m) sugerindo assim a utilização dessas determinações como indicadores de qualidade do solo em pastagens degradadas, para o solo e a região estudados.

Ecofisiologia, fenologia e adaptação de espécies florestais arbóreas nas condições edafoclimáticas de Viana-ES

A intensa atividade humana devasta grandes extensões de florestas nativas, seja para expansão da agricultura seja para suprir a crescente demanda do mercado por madeira, de uma forma ou de outra os pequenos fragmentos florestais remanescentes sofrem constantes pressões antrópicas, contudo, o uso de espécies arbóreas adaptadas pode contribuir para a proteção desses recursos naturais. Buscou-se neste estudo avaliar os padrões fenológicos de 109 espécies florestais arbóreas pertencentes a 37 famílias e 82 gêneros, dentre nativas e exóticas, com nove anos de idade, para diferenciar as mais adaptadas e com potencial de serem utilizadas em programas de reflorestamento. O estudo foi realizado na Fazenda Experimental do Incaper, em Jucuruaba, município de Viana-ES, (UTM E-345524, N- 7741039). Foram realizadas análises químicas do solo na área plantada e os dados climatológicos obtidos na estação meteorológica de Viana. O estudo baseou-se na observação do número de plantas sobreviventes de cada espécie e da avaliação do seu crescimento. Foram realizadas observações das fenofases de brotação, senescência de folhas, floração e frutificação. As avaliações fenológicas foram realizadas em intervalos mensais, no período de novembro de 2012 a outubro de 2013. Realizou-se a medição da altura das árvores, diâmetro à altura do peito (DAP), índice de enfolhamento, taxa de sobrevivência e cálculo do ICC (Índice Combinado de Crescimento), bem como a determinação das espécies mais adaptadas. Das 109 espécies estudadas, 64,22% apresentaram adaptação funcional e estrutural às condições de solo e clima da região experimental, 42,22 % floresceram e frutificaram e 90% apresentaram senescência e brotação acompanhando a sazonalidade climática. Vinte e nove espécies apresentaram ICC maior do que o ICC médio. A maioria das espécies destacou-se como alternativa para recuperação da cobertura vegetal local, com destaque para Inga uruguensis e Schizolobium amazonicum. As análises de fluorescência da clorofila revelaram que o aparato fotossintético da Schizolobium amazonicum foi capaz de protegê-la da fotoinibição e promover boa conversão da energia luminosa em fotoquímica.

Desenvolvimento de metodologia para determinação de Co, Cr, Fe, Mn, Ni, Se e V em amostras de água produzida da indústria do petróleo através da técnica ICP OES utilizando digestão por micro-ondas

O descarte ou reutilização da água produzida da indústria do petróleo é difícil por causa dos impactos ambientais causados devido à presença de alta salinidade e componentes tóxicos, ou pelo risco de obstrução nas colunas de produção devido à formação de incrustações que causam redução na produção de petróleo e enormes perdas no processo de extração. Assim, o conhecimento da composição química da água produzida é muito importante. O método proposto por este trabalho visa a determinação de elementos traço (Co, Cr, Fe, Mn, Ni, Se e V) em amostras de água produzida de petróleo por espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES) utilizando a digestão ácida assistida por micro-ondas para o preparo das amostras (15 g de amostra e 2 mL de HNO3 concentrado). A curva analítica construída em HNO3 2% v v-1 foi adotada para o método após verificar que não é necessário o uso de salinidade para equiparação de matriz. Para o elemento Ni, não há necessidade do uso de padrão interno, para os elementos Co, Cr, Fe, Mn e V os melhores resultados foram obtidos usando Sc como padrão interno. Para o elemento Se é recomendado o uso de Y como padrão interno. Os limites de detecção obtidos foram Co 0,67, Cr 1,2, Fe 2,3, Mn 0,49, Ni 1,9, Se 3,7 e V 5,5 μg L-1; e os limites de quantificação foram Co 2,2, Cr 4,0, Fe 7,7, Mn 1,6, Ni 6,5, Se 12,4 e V 18,3 μg L-1. A exatidão do procedimento foi verificada através de testes de recuperação em dois níveis de concentração (40 e 80 μg L-1) e análise dos materiais certificados de referência de água estuarina SLEW-2 e de água do mar NASS-5. Bons valores de recuperação foram obtidos e não houve diferença significativa (95% de confiança) entre os resultados obtidos e os valores certificados dos materiais de referência.

Estudo da cristalização de parafinas por espectroscopia de RMN em temperaturas variáveis

A cristalização e formação de depósitos parafínicos é um problema operacional crítico na indústria do petróleo em todo o mundo e provoca grandes perdas econômicas na recuperação do óleo. São muitos os estudos que têm sido realizados para desenvolver modelos termodinâmicos de predição da precipitação de parafinas, sendo que boa parte deles utilizam a ressonância magnética nuclear (RMN) em alto ou baixo campo magnético juntamente com outras técnicas como calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise elementar e cromatografia gasosa para caracterizar a fase sólida formada a partir do petróleo. Este trabalho busca um maior entendimento da cristalização de ceras parafínicas por meio de experimentos de espectroscopia de RMN de 1H e 13C conduzidos em temperaturas variáveis, o que pode auxiliar na previsão e remediação dos problemas causados pela sua deposição nas linhas de escoamento da produção. Para isso, o estudo desse fenômeno foi conduzido inicialmente em amostras de parafina comercial e, posteriormente, em uma amostra de petróleo parafínico com variação de temperatura sem extrair a fase sólida, garantindo a não interferência de solventes que podem influenciar no processo de cristalização. A metodologia desenvolvida demonstrou ser útil para determinar a temperatura inicial de aparecimento de cristais (TIAC), sendo obtida uma boa concordância com os resultados de DSC para a parafina comercial e petróleo. O registro de espectros em diferentes temperaturas permitiu também a identificação das variações de intensidade e largura de linha dos sinais associados aos diferentes grupos químicos presentes nos materiais estudados.

Availability of heavy metals in contaminated soil evidenced by chemical extractants

Heavy metals have been accumulating in Brazilian soils, due to natural processes, such as atmospheric deposition, or human industrial activities. For certain heavy metals, when in high concentrations in the soil, there is no specific extractant to determine the availability of these elements in the soil. The objective of the present study was to evaluate the availability of Cd, Cu, Fe, Mn, Pb and Zn for rice and soybeans, using different chemical extractants. In this study we used seven soil samples with different levels of contamination, in completely randomized experimental design with four replications. We determined the available concentrations of Cd, Cu, Fe, Mn, Pb and Zn extracted by Mehlich-1, HCl 0.1 mol L-1, DTPA, and organic acid extractants and the contents in rice and soybeans, which extracts were analyzed by ICP-OES. It was observed that Mehlich-1, HCl 0.1 mol L-1 and DTPA extractants were effective to assess the availability of Cd, Cu, Pb and Zn for rice and soybeans. However, the same was not observed for the organic acid extractant.

Chemical sterilization in in vitro propagation of Arundina bambusifolia Lindl. and Epidendrum ibaguense Kunth

There is a great demand for simpler and less costly laboratory techniques and for more accessible procedures for orchid breeders who do not have the necessary theoretical basis to use the traditional seed and clone production methods of orchids in vitro. The aim of this study was to assess the use of sodium hypochlorite (NaClO) as a decontaminant in the process of inoculating adult orchid explants of Arundina bambusifolia and Epidendrum ibaguenses. Solutions of NaClO (1.200, 2.400, 3.600, 4.800 and 6.000 mg L-1 - equivalent to 50, 100, 150, 200 and 250 mL L-1 of commercial bleach - CB) were sprayed on the explants (1.0 mL) and the culture medium (GB5), in the presence or absence of activated charcoal (2 g L-1). The explants used were nodal segments of field-grown adult plants. The procedures for inoculating the explants were conducted outside the laminar flow chamber (LFC), except for the control treatment (autoclaved medium and explant inoculation inside the LFC). The best results for fresh weight yield, height and number of shoots were obtained using NaClO in solution at 1.200 mg L-1 (equivalent to 50 mL L-1 commercial bleach) with activated charcoal in the culture medium. Fresh weight figures were 1.10 g/jar for Arundina bambusifolia and 0.16 g/jar for Epidendrum ibaguenses. Spraying the NaClO solutions controls the contamination of the culture medium already inoculated with the explants.

Effect of filler content on morphology and physical-chemical characteristics of poly(vinylidene fluoride)/NaY-zeolite filled membranes

Poly(vinylidene fluoride) electrospun membranes have been prepared with different NaY zeolite contents up to 32%wt. Inclusion of zeolites induces an increase of average fiber size from ~200 nm in the pure polymer up to ~500 nm in the composite with 16%wt zeolite content. For higher filler contents, a wider distribution of fibers occurs leading to a broader size distributions between the previous fiber size values. Hydrophobicity of the membranes increases from ~115º water contact angle to ~128º with the addition of the filler and is independent on filler content, indicating a wrapping of the zeolite by the polymer. The water contact angle further increases with fiber alignment up to ~137º. Electrospun membranes are formed with ~80 % of the polymer crystalline phase in the electroactive  phase, independently on the electrospinning processing conditions or filler content. Viability of MC3T3-E1 cells on the composite membranes after 72 h of cell culture indicates the suitability of the membranes for tissue engineering applications.

Sugarcane productivity correlated with physical-chemical attributes to create soil management zone

The socioeconomic importance of sugar cane in Brazil is unquestionable because it is the raw material for the production of ethanol and sugar. The accurate spatial intervention in the management of the crop, resulting zones of soil management, increases productivity as well as its agricultural yields. The spatial and Person's correlations between sugarcane attributes and physico-chemical attributes of a Typic Tropustalf were studied in the growing season of 2009, in Suzanápolis, State of São Paulo, Brazil (20°28'10'' S lat.; 50°49'20'' W long.), in order to obtain the one that best correlates with agricultural productivity. Thus, the geostatistical grid with 120 sampling points was installed to soil and data collection in a plot of 14.6 ha with second crop sugarcane. Due to their substantial and excellent linear and spatial correlations with the productivity of the sugarcane, the population of plants and the organic matter content of the soil, by evidencing substantial correlations, linear and spatial, with the productivity of sugarcane, were indicators of management zones strongly attached to such productivity.