Efeito de pré-tratamentos térmicos, à pressão atmosférica, na digestão anaeróbia mesófila e termófila de resíduos de casca de batata

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Energia e Bioenergia

Química atmosférica na Amazônia: a floresta e as emissões de queimadas controlando a composição da atmosfera amazônica

Entender os processos naturais que regulam a composição da atmosfera é crítico para que se possa desenvolver uma estratégia de desenvolvimento sustentável na região. As grandes emissões de gases e partículas durante a estação seca provenientes das queimadas alteram profundamente a composição da atmosfera amazônica na maior parte de sua área. As concentrações de partículas de aerossóis e gases traço aumentam por fatores de 2 a 8 em grandes áreas, afetando os mecanismos naturais de uma série de processos atmosféricos na região amazônica. Os mecanismos de formação de nuvens, por exemplo, são profundamente alterados quando a concentração de núcleos de condensação de nuvens (NCN) passa de 200 a 300 NCN/cm³ na estação chuvosa para 5.000-10.000 NCN/centímetro cúbico na estação seca. As gotas de nuvens sofrem uma redução de tamanho de 18 a 25 micrômetros para 5 a 10 micrômetros, diminuindo a eficiência do processo de precipitação e suprimindo a formação de nuvens. A concentração de ozônio, um gás importante para a saúde da floresta amazônica passa de cerca de 12 partes por bilhão em volume (ppb) (concentração típica ao meio do dia na estação chuvosa) para valores em regiões fortemente impactadas por queimadas de até 100 ppb, nível que pode ser fitotóxico para a vegetação. O balanço de radiação é fortemente afetado, com uma perda líquida de até 70% da radiação fotossinteticamente ativa na superfície.

Generación y reacciones en fase gaseosa de radicales pequeños de interés en los procesos de deposición de silicio y derivados y en la química atmosférica

Los radicales libres juegan un papel importante como intermediarios en muchas reacciones químicas, como aquéllas involucradas en la combustión, en la atmósfera y en el espacio interestelar. El interés en los radicales libres ha crecido como resultado de la aplicación de las técnicas láser. (...) (...) Otra razón es su importante rol en la química de la atmósfera en relación a los problemas ambientales y su papel en los procesos de oxidación de moléculas orgánicas, en la química de la combustión y en la química atmosférica. Por esto es importante medir los coeficientes de velocidad para estas reacciones y comprender los mecanismos de reacción involucrados. (...) La aplicación de láseres al procesamiento de materiales para producir polvos y recubrimientos cerámicos de utilidad en microelectrónica, medicina, etc., ofrece una nueva tecnología con ventajas respecto de los métodos convencionales. SiH4 y sus derivados reciben atención debido a su importancia en la industria de los semiconductores. Sin embargo hay poca información disponible sobre los procesos químicos elementales de esta molécula. (...) En síntesis, es necesario conocer la reactividad y la cinética de los radicales del Si facilitará, a los fines de facilitar la construcción de mecanismos de deposición; el depósito de películas muy finas de Si y sus derivados a partir de distintos tipos de precursores en fase gaseosa, es de vital importancia en la tecnología moderna. (...) El proyecto comprende el estudio de las fluorescencias infrarroja y visible producidas por las especies generadas por la descomposición de silano (SiH4) por irradiación láser en fase gaseosa. Se estudia la generación de radicales, principalmente SiH2 y SiH3, a partir de precursores adecuados y sus reacciones con el objeto de obtener parámetros cinéticos y mecanismos de reacción que contribuyan al modelado de los procesos de deposición de metales y semiconductores. Se completará el montaje y calibración de un sistema de fotólisis pulsada con detección por fluorescencia de resonancia en flujo lento para el estudio de reacciones de átomos y radicales pequeños con compuesos de interés atmosférico.

Variabilidad paleoambiental desde el Último Máximo Glacial en la región Centro-Sur de Argentina: Paleocirculación atmosférica, variabilidad hidroclimática y dimensión humana. Palaeoenvironmental variability from the Last Glacial Maximum in the Central-Southern region of Argentina: Atmospheric Palaeocirculation, Hydroclimatic Variability and Human Dimension.

El proyecto tiene como propósito caracterizar la variabilidad de la paleocirculación atmosférica en las latitudes medias de Sudamérica, su efecto sobre la fluctuación hidroclimática regional y la vulnerabilidad humana frente a los cambios ocurridos desde el Ultimo Máximo Glacial/Holoceno. El enfoque inter y multidisciplinaro aquí planteado para analizar la varibiliad hidroclimática pasada, sus causas y consecuencias, es inédito para esta región del país. El mismo contempla: a) análisis de archivos climáticos sedimentarios con una aproximación de multi-indicadores (sedimentología, geoquímica, isótopos estables y radiogénicos, mineralogía, ostrácodos y moluscos); b) determinación de la dinámica actual y pasada del polvo atmosférico (PA) combinando mediciones in situ y en registros sedimentarios y c) análisis de restos óseos humanos y malacológicos en sitios arqueológicos.Se contempla: a) Efectuar análisis de multi-indicadores de registros climáticos naturales almacenados en sistemas lacustres de la región Pampeana (S. Ambargasta, Mar Chiquita, Pocho, Melincué, Lagunas Encadenadas del Oeste de Buenos Aires) y en secuencias loessicas para inferir la variabilidad de la circulación atmosférica desde el UMG; b) Ampliar la resolución temporal de las reconstrucciones climáticas para ventanas de tiempo seleccionadas; c) Analizar la señal geoquímica del registro sedimentario de fases climáticas contrastantes; d) Identificar la variabilidad temporal de la procedencia y de los procesos actuantes mediante análisis mineralógicos y geoquímicos; e) Analizar el ambiente actual para calibrar indicadores ambientales o proxies (isótopos, flujo de sedimentos, geoquímica, moluscos y ostrácodos) con el escenario climático contemporáneo; f) Analizar en conjunto los archivos climáticos para inferir patrones de paleocirculación atmosférica regional y g) Dilucidar estrategias adaptativas y la historia biológica de poblaciones humanas en la región central de Argentina durante fases climáticas diversas.Este proyecto aborda uno de los aspectos menos conocidos de las reconstrucciones paleoambientales, que está relacionado con rol del material eólico derivado del Hemisferio Sur y el impacto que genera sobre el ciclo regional del Carbono. A pesar que el sur de Sudamérica es una de las áreas claves para entender este aspecto, no se conoce de forma acabada la incidencia de los cambios ambientales sobre el flujo de PA o el efecto de futuros cambios climáticos y/o uso de la tierra.La actividad planteada tiene implicancias directas sobre múltiples disciplinas como las ciencias atmosféricas, geoquímica, sedimentología, paleoclimatologia y bioarqueología. Nuestros resultados permitirán mejorar el entendimiento del cambio climático regional, la dinámica del polvo y su rol como forzante del sistema climático, la variabilidad hidrológica presente y pasada y la respuesta por parte de las poblaciones humanas. Profundizar el estudio de los cambios paleoclimáticos y bioarqueológicos en la región permitirá analizar la variabilidad hidroclimática y determinar su relación con las situaciones de crisis y vulnerabilidad del pobamiento humano. Asimismo, la inferencia de cambios para períodos con mínima o sin influencia humana es una herramienta clave para mejorar el conocimiento de las fluctuaciones climáticas del área extratropical Sudamericana. Estos resultados permitirán analizar no sólo los mecanismos operados en el sistema climático pasado sino también aquellos factores que explicarían el gran cambio hidroclimático registrado desde 1970 cuyos efectos han impactado claramente sobre las actividades socio-económicos en la región central Argentina.

Dinámica y cinética de los procesos físicos y químicos del radical OH con compuestos orgánicos volátiles (COVs) de relevancia atmosférica. Dynamics and kinetics of the physical and chemical processes of OH radicals with atmospheric relevant volatile organic compounds (VOCs)

El objetivo del presente proyecto es estudiar los procesos físicos y químicos del radical OH con compuestos orgánicos volátiles (COVs), con los cuales sea factible la formación de agregados de van der Waals (vdW) responsables de la curvatura en los gráficos de Arrhenius, empleando técnicas modernas, complementarias entre si y novedosas en el país. El problema será abordado desde tres perspectivas complementarias: 1) estudios cinéticos, 2) estudios mecanísticos y de distribución de productos y 3) estudios de la dinámica de los procesos físicos y químicos. La finalidad es alcanzar una mejor comprensión de los mecanismos que intervienen en el comportamiento químico de especies presentes en la atmósfera y obtener datos cinéticos de alta calidad que puedan alimentar modelos computacionales capaces de describir la composición de la atmósfera, presente y futura. Los objetivos son estudiar: 1) mediante fotólisis láser pulsada con detección por fluorescencia inducida por láser (PLP-LIF), en reactores de flujo, la cinética de reacción del radical OH(v”=0) con COVs que presentan gráficos de Arrhenius curvos con energías de activación negativas, tales como alcoholes insaturados, alquenos halogenados, éteres halogenados, ésteres alifáticos; 2) en una cámara de simulación de condiciones atmosféricas de gran volumen (4500 L), la identidad y el rendimiento de productos de las reacciones mencionadas, a fines de evaluar su impacto atmosférico y dilucidar los mecanismos de reacción; 3) mediante haces moleculares y espectroscopía láser, la estructura y reactividad de complejos de vdW entre alcoholes insaturados o aromáticos (cresoles) y el radical OH, como modelo de los aductos propuestos como responsables de la desviación al comportamiento de Arrhenius de las reacciones mencionadas; 4) mediante PLP-LIF y expansiones supersónicas, las constantes específicas estado a estado (ksts) de relajación/reacción del radical OH(v”=1-4) vibracionalmente excitado con los COVs mencionados. Los resultados experimentales obtenidos serán contrastados con cálculos ab-initio de estructura electrónica, los cuales apoyarán las interpretaciones, permitirán proponer estructuras de estados de transición y aductos colisionales, como así también calcular las frecuencias de vibración de los complejos de vdW para su posterior asignación en los espectros LIF y REMPI. Asimismo, los mecanismos de reacción propuestos y los parámetros cinéticos medidos experimentalmente serán comparados con aquellos obtenidos por cálculos teóricos. The aim of this project is to study the physical and chemical processes of OH radicals with volatile organic compounds (VOCs) with which the formation of van der Waals (vdW) clusters, responsible for the observed curvature in the Arrhenius plots, might be feasible. The problem will be addressed as follow : 1) kinetic studies; 2) products distribution and mechanistic studies and 3) dynamical studies of the physical and chemical processes. The purpose is to obtain a better understanding of the mechanisms that govern the chemical behavior of species present in the atmosphere and to obtain high quality kinetic data to be used as input to computational models. We will study: 1) the reaction kinetics of OH (v”=0) radicals with VOCs such as unsaturated alcohols, halogenated alkenes, halogenated ethers, aliphatic esters, which show curved Arrhenius plots and negative activation energies, by PLP-LIF, in flow systems; 2) in a large volume (4500 L) atmospheric simulation chamber, reaction products yields in order to evaluate their atmospheric impact and reaction mechanisms; 3) using molecular beams and laser spectroscopy, the structure and reactivity of the vdW complexes formed between the unsaturated or aromatic alcohols and the OH radicals as a model of the adducts proposed as responsible for the non-Arrhenius behavior; 4) the specific state-to-state relaxation/reaction rate constants (ksts) of the vibrationally excited OH (v”=1-4) radical with the VOCs by PLP-LIF and supersonic expansions. Ab-initio calculations will be carried out to support the interpretation of the experimental results, to obtain the transition state and collisional adducts structures, as well as to calculate the vibrational frequencies of the vdW complexes to assign to the LIF and REMPI spectra. Also, the proposed reaction mechanisms and the experimentally measured kinetic parameters will be compared with those obtained from theoretical calculations.

Contaminació lumínica al Parc de Collserola

El Parc de Collserola és un espai situat dins de l’Àrea Metropolitana de Barcelona, sotmès a una elevada pressió antròpica. L’existència d’urbanitzacions, infraestructures, i altres tipus d’edificacions, juntament amb la proximitat de diversos municipis poden causar un increment de contaminació lumínica al parc, fet que pot provocar efectes greus sobre les diferents espècies animals vegetals presents al parc, així com un malbaratament de l’energia. Existeix el fals tòpic de què a més llum, més seguretat. S’han mostrejat 19 punts dispersos per tot el parc, a on s’ha mesurat la lluminositat emesa per les estrelles, i el tipus de fanals presents a cada punt, per tal de mesurar el nivell de contaminació lumínica existent al parc. Els resultats indiquen que la principal causa de contaminació lumínica és la resplendor produït pels municipis localitzats al voltant del parc, els quals produeixen resplendor sobre el parc. En referència als fanals trobats, la majoria s’adapten a la normativa. La majoria dels fanals utilitzen làmpades de Vapor de Sodi a Alta Pressió, i en menys quantitat, làmpades de vapor de mercuri.

Anàlisi multidisciplinària de la vulnerabilitat a la contaminació de les aigües subterrànies: la conca de l'Onyar (Gironès)

En el present projecte s’ha emprat la metodologia DRASTIC per evaluar la vulnerabilitat a la contaminació de les aigües subterrànies de la conca de l’Onyar. El fet de ser una zona de tradició agrícola i ramadera i amb un creixement urbanístic significatiu, la fa ser una zona de gran interès per l’estudi de la vulnerabilitat. Després d’obtenir l’índex DRASTIC s’ha realitzat una campanya al mes de maig de 2011 per analitzar les concentracions de nitrats a la zona per validar l’estudi. Conjuntament amb el mapa d’usos del sòl i la informació de la localització de les depuradores més properes, s’han comparat els resultats d’ambdós mapes. L’anàlisi dels resultats obtinguts ha permès comprovar que la metodologia dóna bons resultats quan s’analitza la vulnerabilitat a nivell de conca. A més a més, utensilis de fàcil abast aporten informació sobre el perill de contaminació, ajudant a la validació del mètode.

Estudi de l'evolució dels nivells d'immissió dels contaminant emesos per la incineradora de Campdorà (Girona)

L’ objectiu principal d’ aquest treball és l’ anàlisi de l’ evolució de l’ impacte ambiental produït per l’ emissió de gasos contaminants procedents de la incineradora de Campdorà (Girona). Els gasos contaminants objecte d’ estudi són: partícules de suspensió totals, clorur d’ hidrogen, diòxid de nitrogen, monòxid de carboni i diòxid de sofre. S’ ha realitzat la simulació de la dispersió atmosfèrica dels contaminants emesos per la incineradora de Campdorà mitjançant el programa informàtic ISC-AERMOD View. Com a resultat, s’ obtenen una sèrie de mapes de concentració on es mostren els diferents nivells d’ immissió detectats en la zona objecte d’ estudi. Els resultats mostren com la incorporació de noves tecnologies i tractaments de gasos en la incineradora de Campdorà han representat una reducció dels nivells d’ immissió de la zona, millorant la qualitat de l’ aire i disminuint l’ impacte ambiental que produeixen les emissions contaminants

El proyecto EMECAS: protocolo del estudio multicéntrico en España de los efectos a corto plazo de la contaminación atmosférica sobre la salud.

The EMECAM Project demonstrated the short-term effect of air pollution on the death rate in 14 cities in Spain throughout the 1990-1995 period. The Spanish Multicentre Study on Health Effects of Air Pollution (EMECAS) is broadening these objectives by incorporating more recent data, information on hospital disease admissions and totaling 16 Spanish cities. This is an ecological time series study in which the response variables are the daily deaths and the emergency hospitalizations due to circulatory system diseases and respiratory diseases among the residents in each city. Pollutants analyses: suspended particles, SO2, NO2, CO and O3. Control variables: meteorological, calendar, seasonality and influenza trend and incidence. Statistical analysis: estimate of the association in each city by means of the construction of generalized additive Poisson regression models and metanalysis for obtaining combined estimators. The EMECAS Project began with the creation of three working groups (Exposure, Epidemiology and Analysis Methodology) which defined the protocol. The average levels of pollutants were below those established under the current regulations for sulfur dioxide, carbon monoxide and ozone. The NO2 and PM10 values were around those established under the regulations (40 mg/m3). This is the first study of the relationship between air pollution and disease rate among one group of Spanish cities. The pollution levels studied are moderate for some pollutants, although for others, especially NO2 and particles, these levels could entail a problem with regard to complying with the regulations in force.

El proyecto EMECAM: Estudio Multicéntrico Español sobre la Relación entre la Contaminación Atmosférica y la Mortalidad. Antecedentes, participantes, objetivos y métodología.

In recent years, a growing number of studies suggests that increases in air pollution levels may have short-term impact on human health, even at pollution levels similar to or lower than those which have been considered to be safe to date. The different methodological approaches and the varying analysis techniques employed have made it difficult to make a direct comparison among all of the findings, preventing any clear conclusions from being drawn. This has led to multicenter projects such as the APHEA (Short-Term Impact of Air Pollution on Health. A European Approach) within a European Scope. The EMECAM Project falls within the context of the aforesaid multicenter studies and has a wide-ranging projection nationwide within Spain. Fourteen (14) cities throughout Spain were included in this Project (Barcelona, Metropolitan Area of Bilbao, Cartagena, Castellón, Gijón, Huelva, Madrid, Pamplona, Seville, Oviedo, Valencia, Vigo, Vitoria and Saragossa) representing different sociodemographic, climate and environmental situations, adding up to a total of nearly nine million inhabitants. The objective of the EMECAM project is that to asses the short-term impact of air pollution throughout all of the participating cities on the mortality for all causes, on the population and on individuals over age 70, for respiratory and cardiovascular design causes. For this purpose, with an ecological, the time series data analyzed taking the daily deaths, pollutants, temperature data and other factors taken from records kept by public institutions. The period of time throughout which this study was conducted, although not exactly the same for all of the cities involved, runs in all cases from 1990 to 1996. The degree of relationship measured by means of an autoregressive Poisson regression. In the future, the results of each city will be combined by means of a meta-analysis.

Contribuição das Emissões de Poluentes de Veículos para a Poluição Atmosférica Urbana

O aumento do número de automóveis nas últimas décadas veio intensificar a poluição do ar, principalmente nos centros urbanos. É necessário encontrar soluções criativas e estáveis para a adequação dos numerosos fluxos de veículos, de modo a promover um ambiente urbano que propicie uma melhor qualidade de vida para as suas populações. Neste sentido, no presente estudo são descritos os processos de formação e emis-são/dispersão dos poluentes emitidos pelos veículos automóveis, bem como os métodos de controlo para redução das emissões produzidas por esses veículos. O tráfego rodoviário desse local foi caracterizado em termos de volume, cilindrada, tipo de combustível, ano de fabrico e categoria (ligeiro ou pesado), com vista à modelação da emissão dos respectivos poluentes a partir de modelos de emissão próprios para o efeito - CORINAIR e HBEFA. Com base nos dados da emissão, foi calculada a dispersão destes poluentes no centro urba-no em causa a partir de uma norma própria para o efeito – AUSTAL2000. Foram efectuadas medições de poluentes no local seleccionado para este estudo para a afe-rição dos resultados da modelação da dispersão resultante dos modelos de emissão e dis-persão usados. Foram ainda efectuadas medições das condições meteorológicas que servi-ram como dados de entrada para o cálculo da dispersão. O resultado final, “mapas de qualidade do ar” obtidos para os diferentes dias típicos da semana, são apresentados e analisados com base nas fontes retratadas e ainda nos valores de poluição de fundo obtidos a partir de uma estação de referência (Ervedeira).

Els mapes del medi natural terrestre com a coneixements de base per als estudis sobre la prevenció de la contaminació

Sobre els mapes del medi natural terrestre que aglutinaran els trets del rocam, la disposició dels materials i les seves formes i que reuniran la informació suficient per poder ser utilitzats per als estudis sobre la prevenció de la contaminació

Noves metodologies d’anàlisi de compostos volàtils mitjançant trampes d’agulla. Aplicació a l’anàlisi d’alè, atmosfèrica i d’aigües

New methodologies for the analysis of volatile compoundsusing needle traps. Applications to breath, atmospheric andwater analysis. A new preconcentration technique has been developed for the analysis of volatile compounds based on the use of needle traps. These traps are based on stainless steel needles filled with one or more adsorbents, which allows the preconcentration of the anilities inside the trap by passing a gas flow through the needle. The parameters affecting the sorption/desorption process have been assessed (e.g. needle and liner dimensions, injector temperature, split less time, memory effects, and stability inside the needle). For liquid samples, four different sampling methodologies were studied, including passive and active sampling methods. The best results, considering the simplicity and sensitivity, are obtained by sampling the headspace volume using various cycles of a small and fix volume. Once the best conditions of analysis have been found, the method has been validated for gas and liquid samples. The results obtained show that needle traps are a good analytical methodology for the analysis of breath, environmental and liquid samples

Estudi de la contaminació per nitrats a les aigües subterrànies de Catalunya: l'Alt Penedès, el Baix Camp, el Baix Empordà, el Baix Penedès, la Garrotxa, el Maresme, Osona, el Pla de l'Estany, la Segarra, el Segrià, el Tarragonès i l'Urgell

La contaminació per nitrats de les aigües subterrànies és un dels problemes mediambientals i de salut pública que més afecten els nostres aqüífers. És per això que un dels eixos del nostre estudi és fer la màxima difusió de l’estat de la qualitat de l’aigua dels aqüífers de diferents àrees de Catalunya. En el present estudi es tracta la contaminació per nitrats a les aigües de 945 punts de mostreig (sobretot d’aigua procedent de pous, d’algunes mines i d’algunes fonts) de Catalunya, situats en 12 comarques diferents, totes elles amb algun o una gran part dels seus municipis englobats en una zona vulnerable. D’aquests punts de mostreig s’ha fet un recull de dades de la concentració de nitrats des de l’any 2003 fins el 2012 per tal d’estudiar-ne l’evolució i la incidència de la pluviometria, així com conèixer en quines comarques les variables externes: superfície agrària útil (SAU), explotacions agràries i cabana porcina i bovina poden haver incidit directament en la contaminació. També s’estudia fins a quin punt, aquest deteriorament, ha afectat la mineralització de l’aigua o afecta a llocs d’aigües més mineralitzades. A partir dels resultats obtinguts s’ha arribat a les conclusions que la concentració mitjana de nitrats a les aigües subterrànies en la majoria de comarques estudiades és elevada, superior als 50 mg/l que estableix la normativa vigent; que ha tendit a l’estabilitat en els últims deu anys; que afecta llocs d’aigües molt mineralitzades i que la pluviometria incideix notablement en la concentració de nitrats. S’ha observat que les variables externes superfície agrària útil (SAU), explotacions agràries i cabana porcina i bovina incideixen directament en la contaminació, excepte al Maresme. Finalment es presenten diferents usos alternatius als de l’aigua de consum per aquestes aigües contaminades amb nitrats i que han posat en pràctica diferents municipis de les comarques estudiades.