Tide-induced water table fluctuations in coastal aquifers bounded by rhythmic shorelines

Previous studies on tidal water table dynamics in unconfined coastal aquifers have focused on the inland propagation of oceanic tides in the cross-shore direction based on the assumption of a straight coastline. Here, two-dimensional analytical solutions are derived to study the effects of rhythmic coastlines on tidal water table fluctuations. The computational results demonstrate that the alongshore variations of the coastline can affect the water table behavior significantly, especially in areas near the centers of the headland and embayment. With the coastline shape effects ignored, traditional analytical solutions may lead to large errors in predicting coastal water table fluctuations or in estimating the aquifer's properties based on these signals. The conditions under which the coastline shape needs to be considered are derived from the new analytical solution.

Confined-unconfined flow in a horizontal confined aquifer

Mixed confined and unconfined groundwater flow occurs in a bounded initially dry aquifer when the hydraulic head at the side boundary suddenly rises above the elevation of the aquifer's top boundary. The flow problem as modelled by the Boussinesq equation is non-trivial because of the involvement of two moving boundaries. The transformed equation (based on a similarity transformation) can, however, be dealt with more easily. Here, we present an approximate analytical solution for this flow problem. The approximate solution is compared with an 'exact' numerical solution and found to be a very accurate description for describing the mixed confined and unconfined flow in the confined aquifer. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Effect of soil composition and dissolved organic matter on pesticide sorption

The effect of the solid and dissolved organic matter fractions, mineral composition and ionic strength of the soil solution on the sorption behaviour of pesticides were studied. A number of soils, chosen so as to have different clay mineral and organic carbon content, were used to study the sorption of the pesticides atrazine (6-chloro-N-2-ethyl-N-4-isopropyl-1,3,5-triazine-2,4-diamine), 2,4-D ((2,4-dichlorophenoxy) acetic acid), isoproturon (3-(4-isopropylphenyl)1,1-dimethylurea) and paraquat (1,1'-dimethyl-4,4'-bipyridinium) in the presence of low and high levels of dissolved organic carbon and different background electrolytes. The sorption behaviour of atrazine, isoproturon and paraquat was dominated by the solid state soil components and the presence of dissolved organic matter had little effect. The sorption of 2,4-D was slightly affected by the soluble organic matter in the soil. However, this effect may be due to competition for adsorption sites between the pesticide and the soluble organic matter rather than due to a positive interaction between the pesticide and the soluble fraction of soil organic matter. It is concluded that the major factor governing the sorption of these pesticides is the solid state organic fraction with the clay mineral content also making a significant contribution. The dissolved organic carbon fraction of the total organic carbon in the soil and the ionic strength of the soil solution appear to have little or no effect on the sorption/transport characteristics of these pesticides over the range of concentrations studied. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Bovine-serum-albumin-containing receptor phase better predicts transdermal absorption parameters for lipophilic compounds

Based on the hypothesis that limited receptor solubility of lipophilic compounds may result in lower observed permeability parameters, the aim of this study was to determine the in vitro human epidermal permeability coefficients and membrane retention of a series of aliphatic alcohols (C1-C10, log p -0.72 to 4.06) using two different receptor solutions (water and 4% bovine serum albumin in phosphate-buffered saline). Aqueous solutions of radiolabeled alcohols were dosed into the stratum corneum side of membranes mounted in side-by-side glass diffusion cells. Appearance of alcohol in the receptor compartment filled with either of the two solutions was monitored over a 7 h period when both stratum corneum (assessed by tape stripping) and the remaining epidermis levels of radioactivity were determined. In a separate study the degree of binding of alcohols to 4% bovine serum albumin was determined. The data showed increased receptor phase solubility in the bovine serum albumin solution and higher permeability coefficients for the more lipophilic alcohols in the series. No changes were seen in the partitioning of the alcohols from the vehicle into either the stratum corneum or tape-stripped epidermis with the two receptor phases; however, a decrease in the amount of the more lipophilic alcohols partitioning into the water receptor phase from the tape-stripped epidermis was observed. We conclude that bovine serum albumin receptor phase allows better estimation of real permeability parameters for lipophilic compounds due to its increased solubility capacity and we question whether permeability parameters for lipophilic solutes from older data sets based on aqueous receptor phases are completely reliable.

Influence of hysteresis on tidal capillary fringe dynamics in a well-sorted sand

Nielsen and Perrochet [Adv. Water Resour. 23 (2000) 503] presented experimental data for cyclic water movement in the vadose zone above an oscillating watertable. The response of the watertable to cyclic forcing was characterised by the ratios of the forcing head to watertable amplitudes and their associated phase lag. They found that their non-hysteretic Richards' equation model failed to represent the observed behaviour of these parameters. This paper explores the effect on the simulated capillary fringe dynamics (in terms of these parameters) of including varying degrees of hysteresis in the moisture retention curve used in a numerical model of their experiment. It is clear that hysteresis can indeed account for observed discrepancies between simulation and experiment and that the effect of hysteresis varies with the frequency of oscillation. The use of a single-valued mean retention curve, as advocated by some authors, fails to provide a match between the simulated and observed behaviour of the Nielsen and Perrochet parameters, but is shown to be adequate for predicting time-averaged soil moisture profiles. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Effects of soil water availability on water use efficiency of Eucalyptus cloeziana and Eucalyptus argophloia plants

Effects of soil water availability on transpiration efficiency (WUET), instantaneous water use efficiency (WUEi) and carbon isotope composition (delta(13)C) were investigated in 7-month-old plants of humid coastal (Gympie) and dry inland ( Hungry Hills) provenances of Eucalyptus cloeziana F. Muell. and in a dry inland provenance of E. argophloia Blakely (Chinchilla), supplied with 100 (W-100), 70 (W-70) and 50% (W-50) of their water requirements. At W-100, WUET of the three provenances were not significantly different but as available soil moisture decreased, E. argophloia produced greater biomass and demonstrated significantly higher WUET than either E. cloeziana provenance. Midday WUEi was not significantly affected by watering regime within each provenance but was lowest in E. argophloia. A decrease in soil water availability caused a consistent increase in delta(13)C values in all three provenances; however, delta(13)C values of E. argophloia in all three water regimes were significantly lower than those of E. cloeziana provenances, which did not differ significantly from each other. For all three provenances, delta(13)C was not correlated with WUEi but height and root collar diameter were negatively correlated to delta(13)C. There was little evidence of differences in delta(13)C, WUET and WUEi between E. cloeziana provenances but clear differences between E. cloeziana and E. argophloia. The high WUET, low WUEi and low delta(13)C for E. argophloia may have implications in the selection of Eucalyptus provenances for commercial forestry in low-rainfall regions.

Avaliação da adsorção do herbicida 2,4-D em carvão ativado em pó utilizando água com diferentes qualidades

O 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) é um dos herbicidas mais consumidos no Brasil e é preferencialmente usado devido a sua boa seletividade e baixo custo. Possui alta toxidade e baixa biodegradabilidade, oferecendo risco à saúde humana e ao meio ambiente, podendo ser encontrado em solos, águas superficiais e subterrâneas. Estudos mostram que o tratamento convencional da água possui baixa eficácia na remoção de microcontaminantes, com isso várias técnicas têm sido utilizadas na remoção de compostos em água, como a adsorção por carvão ativado. Apresenta-se a adsorção em carvão ativado tem se demonstrado como tecnologia eficiente na remoção de diversos contaminantes, dentre eles os agrotóxicos. Assim, o presente trabalho objetivou avaliar a adsorção do 2,4-D por três carvões ativados em pó (CAP) em água ultrapura e em água bruta do Rio Santa Maria da Vitória. A quantificação do herbicida foi analisada por cromatografia líquida de alta eficiência, após concentração da amostra pelo método de extração em fase sólida. Os ensaios de adsorção foram realizados com carvões ativados derivados da casca de coco (CAP-01), pinus (CAP-02) e palha de café (CAP-03), que foram caracterizados e avaliados na sua capacidade de remoção do 2,4-D nas duas matrizes de água. Dois modelos de isoterma de adsorção, Langmuir e Freundlich, foram aplicados para descrever os dados de adsorção, que indicaram o CAP-02 como o carvão que apresentou a melhor capacidade de adsorção do 2,4-D entre os carvões estudados, tanto em água ultrapura quanto em água bruta. Nos ensaios realizados em água bruta, houve redução da adsorção do 2,4-D para as três amostras de CAP, quando comparado com os ensaios realizados em água ultrapura, indicando interferência de compostos, como a matéria orgânica, no processo de adsorção.

Application of GIS-based multi-criteria analysis for site selection of aquifer recharge with reclaimed water

Reclaimed water from small wastewater treatment facilities in the rural areas of the Beira Interior region (Portugal) may constitute an alternative water source for aquifer recharge. A 21-month monitoring period in a constructed wetland treatment system has shown that 21,500 m(3) year(-1) of treated wastewater (reclaimed water) could be used for aquifer recharge. A GIS-based multi-criteria analysis was performed, combining ten thematic maps and economic, environmental and technical criteria, in order to produce a suitability map for the location of sites for reclaimed water infiltration. The areas chosen for aquifer recharge with infiltration basins are mainly composed of anthrosol with more than 1 m deep and fine sand texture, which allows an average infiltration velocity of up to 1 m d(-1). These characteristics will provide a final polishing treatment of the reclaimed water after infiltration (soil aquifer treatment (SAT)), suitable for the removal of the residual load (trace organics, nutrients, heavy metals and pathogens). The risk of groundwater contamination is low since the water table in the anthrosol areas ranges from 10 m to 50 m. Oil the other hand, these depths allow a guaranteed unsaturated area suitable for SAT. An area of 13,944 ha was selected for study, but only 1607 ha are suitable for reclaimed water infiltration. Approximately 1280 m(2) were considered enough to set up 4 infiltration basins to work in flooding and drying cycles.

Recursos hidrominerais dos Açores: hidrogeologia e avaliação do potencial sócioeconómico

Tese de Doutoramento, Geologia (Hidrogeologia), 17 de Dezembro de 2013, Universidade dos Açores.

Avaliação multitécnica em hidrogeologia ambiental e suas implicações na gestão de recursos hídricos subterrâneos

Mestrado em Engenharia Geotécnica e Geoambiente

Estudo hidrogeológico e hidropedológico das áreas periurbanas de Valbom e Avintes: implicações na gestão dos recursos hídricos subterrâneos

Mestrado em Engenharia Geotécnica e Geoambiente

Monitorização de pesticidas em águas de Esposende

De forma a proteger o ambiente e a saúde humana, é imperativo evitar, prevenir ou reduzir as concentrações prejudiciais de poluentes nocivos na água subterrânea. A necessidade da obtenção de níveis de protecção da água subterrânea, encontra-se estabelecida em normas de qualidade e devem ser desenvolvidas metodologias que permitam a avaliação do estado químico da água subterrânea. Este trabalho experimental centrou-se no desenvolvimento de uma metodologia analítica de detecção e quantificação por cromatografia gasosa com detector de captura de electrões dos pesticidas atrazina e respectivos metabolitos (desetilatrazina e deisopropilatrazina), simazina, terbutilazina e o metabolito desetiterbutilazina, folpete, dimetoato, diazinão, malatião, cloropirifos e o azinfos-metilo em águas de poços. O estudo progressivo baseou-se na colheita de água a 20 poços agrícolas na zona de Esposende, área considerada pelo Ministério da Agricultura do Desenvolvimento Rural e Pescas como sendo uma zona vulnerável. O método utilizado para a validação da técnica cromatográfica baseou-se na norma ISO 8466-1:1990. Os parâmetros de validação considerados foram: especificidade/selectividade, capacidade de identificação, limites de detecção e quantificação, relação sinal/ruído, linearidade e curva de calibração, precisão (repetibilidade, precisão intermédia e reprodutibilidade), eficiência de extracção e arrastamento. O método demonstrou ser capaz de identificar e quantificar os analitos, sem interferência de outros compostos. Obteve-se um valor para os parâmetros da precisão inferior a 10%, enquanto os mais baixos limites de detecção e de quantificação foram, respectivamente, 0,014 e 0,047 μg L-1. Na preparação de amostras optou-se pelo método de extracção em fase sólida, tendo sido testadas cinco diferentes tipos de colunas extractivas; Lichrolut® EN/RP-18; Strata SDB-L e C18-E; Chromabond HR-P e HR-X, sendo que as colunas Lichrolut® EN/RP- 18 apresentaram melhores resultados para a globalidade dos pesticidas. Da análise efectuada aos 20 poços agrícolas verificou-se que apenas 3 não apresentavam qualquer vestígio dos pesticidas monitorizados, sendo que as restantes apresentavam valores entre 0,05 e 53,2 μg L-1, valores superiores aos impostos pela legislação em vigor (Decreto-Lei n.º 208/2008 de 28 de Outubro para água subterrânea e Decreto-Lei nº306/2007 referente a água para consumo). Verificou-se que os proprietários dos poços agrícolas, dos quais se procedeu à amostragem de água para análise não têm a consciência da falta de qualidade dessa água, nem dos malefícios que possam advir do seu consumo.

Monitorização das águas subterrâneas e superficiais da Ilha Terceira, no âmbito do Projeto Geotérmico da Terceira (PGT)

Dissertação de Mestrado, Engenharia e Gestão de Sistemas de Água, 30 de Setembro de 2015, Universidade dos Açores.

Geotecnia dos túneis do maciço de Paranhos: avaliação hidrogeomecânica exploratória

As classificações geomecânicas são uma das abordagens mais reconhecidas para estimar a qualidade do maciço rochoso, face à sua simplicidade e competência para gerir incertezas. As incertezas geológicas e geotécnicas podem ser avaliadas de forma eficaz usando classificações adequadas. Este estudo pretende enfatizar a importância das classificações geomecânicas e índices geomecânicos, tais como a Rock Mass Rating (RMR), a Rock Tunnelling Quality Index (Qsystem), o Geological Strength Index (GSI) e o Hydro‐Potential (HP) Value, para ajuizar a qualidade do maciço rochoso granítico das galerias subterrâneas de Paranhos (setor de Carvalhido ‐ Burgães; área urbana do Porto). Em particular, o valor hidro‐potencial (HP‐value) é uma classificação semi‐quantitativa aplicada a maciços rochosos que permite estimar as infiltrações de água subterrânea em escavações de terrenos rochosos. Para esta avaliação foi compilada e integrada uma extensa base de dados geológico‐geotécnica e geomecânica, apoiada na técnica de amostragem linear de superfícies expostas descontinuidades. Para refinar o zonamento geotécnico do maciço rochoso granítico, previamente realizado em 2010, foram coletadas amostras de rocha em pontos‐chave, com o objetivo de avaliar a sua resistência através do Ensaio de Carga Pontual (PLT). A aplicação das classificações geomecânicas foi realizada de uma forma equilibrada, estabelecendo diferentes cenários e tendo sempre em conta o conhecimento das características do maciço in situ. Apresenta‐se uma proposta de zonamento hidrogeomecânico com o objetivo de compreender melhor a circulação geo‐hidráulica do maciço rochoso granítico. Pretende‐se com esta metodologia contribuir para aprofundar o conhecimento do substrato rochoso do Porto, nomeadamente no que diz respeito ao seu comportamento geomecânico.

Beliefs and attitudes about endemic dental fluorosis among adolescents in rural Brazil

OBJECTIVE: To understand beliefs and attitudes about fluorosis among young people living in a rural area. METHODOLOGICAL PROCEDURES: Qualitative study consisting of semi-structured interviews with 23 adolescents with dental fluorosis, 14 teachers and three health authorities in the city of São Francisco, Southeastern Brazil, in 2002. Content analysis and social representation theory were applied. ANALYSIS OF RESULTS: The organoleptic characteristics of carbonates that affect groundwater (salty flavor, whitish coloration, and turbidity) associated with negative aspects of household use of this water are considered a cause of mottled enamel. Even after contact with researchers who investigated this phenomenon and helped find a solution for this condition, the local population is still unwilling to accept fluoride as the cause of the problem and does not fully agree to use water from other sources because they are afraid of the quality of water. CONCLUSIONS: Misperceptions of the causes of dental fluorosis and water treatment costs compromise the implementation of uncontaminated surface water supplies. Health education strategies are required in parallel with solutions for securing water supply in drought-ravaged areas.