Biossensores de pH, ureia e glicose utilizando a microeletrônica de filmes finos de AZO e TIO2

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de biossensores de pH, ureia e glicose, utilizando óxidos como plataforma para a parte seletiva. Os filmes finos de óxidos condutores foram produzidos por diferentes técnicas de deposição, como spin-coat, dip-coat, spray-pyrolysis e casting. Os materiais fabricados foram AZO e TiO2, ambos depositados sobre substratos de FTO, ITO ou vidro hidroflilizado. O número de camadas foi variado para cada técnica e as caracterizações morfológicas e estruturais foram feitas por MEV, DRX e FTIR. As caracterizações elétricas foram feitas por EGFET e voltametria cíclica. Os filmes foram testados como sensores de pHs na faixa de 2 a 8. O filme depositado com AZO em substrato de FTO pela técnica de spray-pyrolysis apresentou melhor resposta, com sensibilidade de 31,7 mV/pH entre toda a faixa de pHs do 2 ao 8. Já para os filmes de TiO2, o filme produzido por dip-coat com 5 camadas em substrato de FTO apresentou sensibilidade de 37,8 mV/pH entre a faixa de pHs de 2 a 8. Paralelamente, os filmes tiveram suas superfícies funcionalizadas com proteínas como urease ou glicose oxidase. Neste caso, os dispositivos foram testados entre as concentrações de 5 a 200 mg/dL de ureia e glicose. Como biossensor de ureia, o filme de TiO2 depositado por spin-coat com 5 camadas em substrato de FTO apresentou a maior sensibilidade, com valor 3,32 mV/(mg/dL) entre as concentrações de 5 a 120 mg/dL. Para os filmes estudados como biossensores de glicose, o melhor resultado também foi obtido pelo filme de TiO2 depositado por spin-coat com 5 camadas em substrato de FTO, apresentando sensibilidade em torno de 6,18 mV/(mg/dL) entre as concentrações de 5 a 200 mg/dL. Alguns resultados encontrados foram iguais ou melhores aos encontrados na literatura vigente, mesmo que os dispositivos ainda são passíveis de otimização.

Novos recetores de aniões baseados em homooxacalixarenos fluorescentes com potenciais aplicações biotecnológicas

A reação de condensação de fenóis para-substituídos com formaldeído em meio básico conduz à formação de calixarenos, compostos macrociclícos com cavidades que podem exibir diversos tamanhos e conformações. Estes compostos têm sido alvo de grande interesse devido à sua capacidade complexante e de transporte seletivo de iões e moléculas neutras, para além de serem usados como plataforma na obtenção de moléculas recetoras mais complexas. Nesta Tese de Mestrado realizou-se a síntese de novos recetores de aniões baseados em homooxacalixarenos fluorescentes contendo grupos ureia ou tioureia na coroa inferior e determinaram-se as suas propriedades complexantes relativamente a aniões com diversas geometrias. Primeiramente, efetuou-se a síntese de dois derivados dihomooxacalix[ 4]arenos (a partir do precursor p-terc-butildihomooxacalix[4]areno), compostos bidentados contendo grupos naftilureia (ou tioureia) na coroa inferior, através de um espaçador com quatro átomo de carbono, e de um derivado tri-substituído idêntico, a partir do precursor p-terc-butilhexahomotrioxacalix[3]areno. Os novos compostos foram caracterizados através das técnicas usuais e foi feita a sua análise conformacional por RMN. Em seguida investigaram-se as propriedades complexantes de aniões de diferentes geometrias (esférica, linear, trigonal planar e tetraédrica) com dois dos recetores sintetizados. Estes estudos foram realizados por RMN de protão e por espectroscopia de absorção no UV-Vis e de emissão em estado estacionário, utilizando três solventes diferentes (clorofórmio, diclorometano e acetonitrilo). Um terceiro recetor bidentado análogo já existente (dihomooxa fenilureia) foi também estudado por espectroscopia de absorção e emissão. De um modo geral, o derivado hexahomotrioxa trinaftilureia mostrou uma afinidade ligeiramente superior para com os aniões. Todos os recetores apresentaram as maiores constantes de associação para o anião fluoreto. Foram ainda feitos estudos de fotodegradação que indicaram a impossibilidade do uso do clorofórmio como solvente nos estudos por fluorescência.

Captação de CO2 por plantas de milho adubadas com ureia revestida com inibidores de urease.

2016

Materiais compósitos biocidas baseados em resinas reticuladas contendo nanopartículas de prata

Nesta dissertação, duas resinas reticuladas comerciais (denominadas, AmberliteGT73 e AmberliteIRC748) foram empregadas para suportar partículas de prata. Os grupos tiol da GT73 e ácido iminodiacético da IRC748 presentes nessas resinas foram empregados para a fixação de íons Ag+ a partir de solução aquosa. Posteriormente, os íons Ag+ foram reduzidos pelo emprego de três redutores diferentes em pH alcalino, denominados hidrazina, hidroxilamina e formaldeído (pH  12). A morfologia e a impregnação de prata dos materiais binários assim obtidos foram avaliadas por meio de microscópio eletrônico de varredura equipado com detector de elétrons retro-espalhados (SEM-BSE). O detector de espectrometria de energia dispersiva de raios-X (EDAX) acoplado ao SEM permitiu a observação de partículas de prata. Os espectros de raios-X revelaram a presença do metal nas superfícies interna e externa das microesferas dos compósitos. A quantidade de prata incorporada foi determinada pelo método titulométrico, empregando solução padrão de tiocianato de potássio. As características antibactericidas dos compósitos foram avaliadas em colunas contendo pérolas de resina por onde foram percoladas suspensões da bactéria Escherichia coli auxotrópica AB1157 (tipo selvagem) nas concentrações de 103 a 107 células/mL. A avaliação biocida mostrou que estes materiais foram completamente bactericidas, sendo efetivos na eliminação da bactéria em poucos minutos. Esta ação biocida foi atribuída à combinação da atuação da prata e dos grupos funcionais das resinas

Estudo teórico da redução fotocatalítica do gás carbônico a metanol utilizando dióxido de titânio

O aumento da concentração de gases de efeito estufa (GEE) de fontes antropogênicas tem sido visto como uma das principais contribuições para o aquecimento global, ameaçando a vida no planeta. O dióxido de carbono (CO2) é um dos principais GEE e suas fontes geradoras estão relacionadas a processos essenciais à sociedade, como a produção de energia, produtos diversos e transporte. A conversão do CO2 parece ser uma alternativa promissora para reduzir a emissão deste gás na atmosfera. De particular interesse para este estudo, a fotorredução do CO2 a metanol pode contribuir para mitigar o problema dos GEE, gerando um importante insumo da indústria química. Assim, este estudo tem por objetivo utilizar cálculos quanto-mecânicos, como a Teoria do Funcional Densidade, para investigar um caminho para a reação de redução do CO2. A reação de redução do CO2 à ácido fórmico, formaldeído e metanol foi estudada sem a interação com o catalisador e na presença de dióxido de titânio como catalisador. Foi realizada uma comparação de cálculos em diferentes níveis teóricos e diferentes bases, com dados experimentais. Para os cálculos envolvendo o TiO2, foi utilizado o nível B3LYP/6-31G(d,p). Frequências vibracionais também foram calculadas para cada etapa, permitindo a identificação de possíveis estados de transição e estimativa de barreiras de reação (energia potencial). Cálculos de coordenada intrínseca de reação (IRC) foram empregados para confirmar que os estados de transição encontrados, estão relacionados a cada etapa estudada. A comparação da redução do dióxido de carbono a ácido fórmico, com e sem catalisador, mostrou que a presença do dióxido de titânio reduziu em mais de 25,0% a barreira reacional desta etapa

Avaliação de alterações morfológicas da pele após lesão radioinduzida em ratos Wistar

A radioterapia é uma das modalidades terapêuticas mais utilizadas no tratamento do câncer, visando à destruição das células neoplásicas, a partir da utilização de radiação ionizante. Um dos fatores limitantes da radioterapia é o dano em tecidos sadios vizinhos ao tumor. A irradiação da pele, acidental ou para fins terapêuticos, pode desencadear uma série de lesões culminando na fibrose, o que implica na alteração funcional deste órgão. A avaliação dos efeitos morfológicos associados à irradiação da pele torna-se fundamental para estabelecer estratégias de irradiação mais eficazes e diminuição da morbidade; e em caso de acidentes, adequado manuseio da vítima. O objetivo deste estudo foi avaliar as alterações dérmicas radioinduzidas, utilizando um modelo em ratos. Ratos Wistar, machos, com três meses de idade, tiveram sua pele irradiada, em um campo de 3cm2, com doses únicas de 10, 40 e 60 Gy de elétrons com energia nominal de 4MeV. Após a irradiação, os animais permaneceram sob avaliação constante, sendo as lesões registradas fotograficamente. Os animais foram divididos em grupos e eutanasiados: no dia da irradiação, 5, 10, 15, 25 e 100 dias após a irradiação. Parte da pele foi fixada em formaldeído, incluída em parafina e submetida à microtomia. Os cortes foram corados com hematoxilina-eosina, picrosirius red e imunomarcados com anticorpo anti-TGF-beta1. Outra parte do tecido foi fixada em glutaraldeido e processada para microscopia eletrônica de varredura. Foi observado macroscopicamente o surgimento de lesões cutâneas semelhantes a queimaduras em toda área irradiada. Ao microscópio óptico foi verificado o inicio de desenvolvimento de lesão 5 dias após irradiação. Decorridos 10 dias da irradiação observou-se indícios de cicatrização epidérmica abaixo da crosta formada pela lesão. Aos 15 dias após a irradiação o tecido abaixo da lesão apresentava epiderme reconstruída e características de cicatrização tecidual. Foi visualizado também um infiltrado de polimorfonucleares significativo. Após 25 dias nas doses mais elevadas as lesões persistiam, o que não ocorreu na menor dose, na qual a área irradiada dos animais já se encontrava completamente cicatrizada. Após 100 dias da irradiação na dose de 40 Gy ocorreu a cicatrização da ferida. Na dose de 60 Gy em alguns animais a lesão persistia. Nos animais em que ocorreu a cicatrização houve uma hipertrofia da epiderme (acantose). Foi visualizado um tecido com aspecto morfológico totalmente descaracterizado, e necrosado. Os resultados encontrados na analise através de microscopia eletrônica de varredura corroboram os dados encontrados na microscopia de luz, onde observou-se a descaracterização das fibras de colágeno nas doses mais elevadas. Os resultados indicam que as doses utilizadas induziram um processo inflamatório importante na pele, ativando o sistema imunológico. Este fato promoveu um aumento na expressão do TGFbeta1, um dos responsáveis pelo aumento da produção da matriz extracelular por vários tipos celulares, principalmente por fibroblastos em tecidos lesionados. Alem do aumento de expressão da MEC, o TGFbeta1 também promove a inibição dos processos de degradação da mesma. A intensa expressão desta citocina na pele irradiada pode desencadear o processo de fibrose e, conseqüentemente, afetar a homeostase deste órgão devido ao acúmulo da MEC.

Avaliação de carbonilas na atmosfera interior e exterior de salas de aula de escolas públicas

Compostos carbonílicos representam uma das principais classes de poluentes atmosféricos e são frequentemente reportados em estudos de poluição atmosférica de interiores. São emitidos para a atmosfera a partir de uma variedade de fontes naturais e antropogênicas. Em projeto empreendido em 2011 pela Secretaria de Estado de Educação do Estado do Rio de Janeiro,foi implementada a climatização em todas as salas de aula de todas as escolas da rede pública estadual. A escala de exposição de ocupantes à climatização, em salas de aula, não apresenta precedentes em nosso estado e representa uma tendência de todo o país. Como é um projeto recente, não há dados a respeito da qualidade do ar interior nesses ambientes e, portanto, das consequências na saúde dos ocupantes. Os procedimentos foram baseados na metodologia TO-11A da U.S.EPA. A técnica de amostragem foi por via seca com reação química, empregando-se cartuchos de sílica revestidos de octadecil (SiO2-C18) impregnados com 2,4-dinitrofenilhidrazina. As carbonilas foram analisados através de Cromatografia Líquida de Alta Eficiência com detecção por UV. Foram encontradas concentrações de formaldeído na faixa de 3,59 a 26,62 μg m-3 (interior) e 0,74 a 23,47 μg m-3 (exterior), acetaldeído na faixa de 0,19 a 259,47 μg m-3 (interior) e 1,19 a 127,51 μg m-3 (exterior), acetona+acroleína na faixa de 0,00 a 48,45 μg m-3 (interior) e 0,00 a 37,00 μg m-3 (exterior). Os valores encontrados geralmente não ultrapassaram os limites determinados por organismos internacionais

Expressão do interferon-γ em biópsias gengivais de pacientes com periodontite crônica severa

O objetivo desse estudo foi analisar a expressão do interferon-gamma (INF-) em biópsias gengivais de sítios rasos e profundos de pacientes com periodontite crônica severa. O objetivo secundário foi correlacionar a expressão do INF- no fluido gengival com os sítios onde foram coletadas as biópsias gengivais. Foram coletadas biópsias de 22 pacientes portadores de periodontite crônica generalizada ou localizada severas (idade média 45,5  DP 8,9 anos), sendo 22 sítios profundos e 18 sítios rasos. O grupo controle foi composto por 14 pacientes clinicamente saudáveis (idade média 39,35  DP 16,5 anos). No total, foram 54 biópsias coletadas de 36 pacientes. As amostras do fluido gengival foram coletadas de alguns dos mesmos sítios de onde foram realizadas as biópsias, totalizando 12 sítios profundos, 8 sítios rasos e 4 sítios controle. Foram utilizados os parâmetros clínicos de avaliação de profundidade de bolsa à sondagem (PB); nível de inserção clínica (NIC); índice de placa visível (IPV) e índice de sangramento gengival (ISG). O tecido foi removido com punch de 2 mm de diâmetro, na área cirúrgica (grupo controle) ou na consulta para raspagem subgengival com ou sem acesso cirúrgico (grupo teste) e armazenados em Eppendorffs com 1 ml de solução de formaldeído a 10% para posterior análise morfológica e imuno-histoquímica. A intensidade da marcação do INF- foi avaliada semiquantitativamente nas células epiteliais, plasmócitos, macrófagos, fibroblastos e células endoteliais, considerando-se marcação forte (escore 2), marcação fraca (escore 1) ou ausência de marcação (escore 0). O teste de Kruskal-Wallis foi utilizado para comparar a expressão do INF- nos tecidos epitelial e conjuntivo, entre os três grupos (sítios profundos e rasos da periodontite e sítios controle). Observamos uma tendência a um padrão de marcação similar nos sítios rasos e profundos, com predomínio de marcação fraca nos sítios profundos. Nos sítios controle a marcação do epitélio demonstrou ser predominante. Porém, não foi possível demonstrar diferenças estatisticamente significativas entre a expressão do INF- nos tecidos epitelial e conjuntivo nos grupos analisados. A análise da correlação de Spearman revelou uma forte correlação entre a expressão imuno-histoquímica do INF- no epitélio com macrófagos, fibroblastos e células endoteliais (r ≥ 0,6 e p ≤ 0,01). A expressão do INF- nos tecidos demostrou não ter correlação significante com os dados clínicos apresentados e com o fluido gengival. Concluímos que não foi possível observar diferenças na expressão do INF- em biópsias gengivais nos sítios rasos e profundos de pacientes com periodontite quando comparados à indivíduos saudáveis, o que pode ser atribuído ao caráter bifásico do INF-. A baixa detecção do INF- no fluido gengival, dentro das limitações do estudo, pode sugerir que este talvez não seja o método de eleição para a detecção do INF-Y.

Estudo para minimização do processo de fumigação empregado na limpeza e desinfecção de salas limpas em Bio-Manguinhos/ FIOCRUZ

As indústrias farmacêuticas que utilizam salas limpas, em seus processos produtivos, devem controlar ao máximo o nível de contaminantes microbiológicos, baseada na legislação RDC 210 que determina o cumprimento das diretrizes estabelecidas no Regulamento Técnico das Boas Práticas para a Fabricação de Medicamentos. Diante deste cenário, a proposta deste trabalho é avaliar o processo de fumigação com o reagente formaldeído, para a limpeza e desinfecção de salas limpas do Instituto de Tecnologia de Imunobiológicos Bio-Manguinhos. Então, foram desenvolvidas as seguintes etapas: diagnóstico com as indústrias farmacêuticas para traçar um perfil quanto ao uso da fumigação; quantificação de resíduos gerados; avaliação da exposição dos operadores ao formaldeído que é cancerígeno e acompanhamento dos resultados do monitoramento ambiental do ar e de superfícies, inicialmente na sala limpa do SEFBC, cuja atividade principal é a formulação de vacinas bacterianas e biofármacos, após a implantação do espaçamento da fumigação. Os resultados discutidos na presente dissertação mostraram, que a maior parte das indústrias farmacêuticas, não realiza a desinfecção por intermédio da fumigação e que o resíduo gerado neste processo é o mais crítico. E, sobretudo, o monitoramento microbiológico do ar e de superfícies da sala limpa do SEFBC, a partir da metodologia adotada de espaçamento da fumigação, comprovou que não é necessário o emprego deste processo de forma rotineira, para garantir os níveis exigidos de limpeza e desinfecção da respectiva área

Caracterização ambiental preliminar de um sistema rio estuário tropical em área de Mata Atlântica, Ilha Grande (RJ).

O presente trabalho visa contribuir para a valorização e conservação dos cursos dágua e biodiversidade em área de Mata Atlântica no Estado do Rio de Janeiro, através da caracterização ambiental preliminar do sistema rio - estuário Córrego Andorinhas, localizado no Parque Estadual da Ilha Grande (RJ), utilizando indicadores abióticos e bióticos. As amostragens ocorreram de 20/10/11 a 22/10/11, pela manhã e tarde, em duas profundidades de três estações. O fitoplâncton e protozooplâncton foram coletados com frascos de polipropileno (500 ml), fixados com formaldeído 2% neutralizado com bórax e analisados em câmaras de sedimentação de Uthermöl. O zooplâncton foi coletado com rede de 68 μm de malha, fixado com formaldeído 4% neutralizado com bórax e analisado em subamostras. Variáveis abióticas foram analisadas in situ com sondas. Os nutrientes foram coletados com garrafa de Van Dorn e frascos de polipropileno, congeladas e levadas para análise no laboratório de Geoquímica da UFF. A estação AN-01 apresentou menores valores de temperatura da água (19 C), condutividade (2,3 μS/cm) e turbidez (1,1 UNT), mas com maiores valores de OD (9,6 mg/L). Maiores valores de turbidez (6,9 UNT) e pH (7,7) foram registrados na estação AN-02, enquanto a estação AN-03 apresentou maiores valores de temperatura da água (23,7 C) e condutividade (1951 μS/cm). O fitoplâncton apresentou valores máximos nas estações AN-02 manhã em 22/10/11 (4,28 x 103 ind/L) e AN-03 tarde em 20/10/11(3,4 x 103 ind/L). O zooplâncton apresentou valores máximos na estação AN-03 manhã (421,2 x 103 ind/L) e tarde (45,8 x 103 ind/L). Os valores máximos registrados para protozooplâncton foram registrados nas estações AN-02 manhã em 22/10/11 (35,1 x 103 ind/L) tarde em 21/10/11 (12,6 x 103 ind/L). A partir dos dados abióticos, caracterizou-se o sistema como oligo-mesotrófico, com características distintas em seus pontos de coleta: A dominância de sarcodinos, diatomáceas e calanóides, em riqueza e densidade, demonstram o caráter estuarino, pois protozoários são indicadores de ambientes lóticos continentais, calanóides de ambientes marinhos e diatomáceas representantes de ambos os ambientes. Este estudo preliminar demonstrou a integridade ambiental do estuário, fato que reflete em sua preservação e da Mata Atlântica em seu entorno.

Estudo da reação entre o metanol e o acetato de etila em catalisadores Mg/La por espectroscopia no infravermelho acoplada a espectrometria de massas

A transesterificação metílica em meio homogêneo é catalisada por bases, tais como hidróxidos e alcóxidos de sódio ou potássio e se processa em baixa temperatura de reação, mesmo em escala industrial. A utilização de catalisadores formados por sólidos básicos aparece como uma alternativa promissora aos processos homogêneos convencionais, tendo em vista as inúmeras vantagens como a redução da ocorrência das reações indesejáveis de saponificação e redução de custos dos processos pela diminuição do número de operações associadas. Em estudos anteriores realizados pelo grupo, catalisadores a base de Mg/La com diferentes composições químicas (9:1, 1:1 e 1:9) mostraram-se promissores para a obtenção de ésteres metílicos via reação de transesterificação, porém não foi possível fazer uma correlação entre atividade catalítica e as propriedades físico-químicas quando toda a série foi considerada. Assim, a realização de um estudo de caráter fundamental, baseado em reações modelo e uso de moléculas sonda, permite avançar no entendimento das propriedades de superfície destes catalisadores. Portanto, o presente trabalho estuda a reação entre metanol e acetato de etila em catalisadores a base de Mg/La utilizando espectroscopia de reflectância difusa no infravermelho com transformada de Fourier (DRIFTS) acoplada a espectrometria de massas (MS) identificando os intermediários e produtos formados para determinar a rota reacional. As análises de difração de raios X mostram que os precursores são predominantemente compostos por carbonatos hidratados de magnésio (Mg/La 1:1 e 9:1) e de lantânio (Mg/La 1:9). Os perfis de decomposição térmica e difratogramas de raios X obtidos a partir de tratamento térmico in situ indicaram que estes carbonatos se decompõem apenas a partir de 750 C. As análises de Dessorção a Temperatura Programada realizadas com moléculas sonda, metanol e acetato de etila, mostraram a adsorção em maior quantidade do metanol independente da composição química do sólido. A partir dos resultados obtidos por DRIFTS-MS foi proposta uma rota reacional para a reação de transesterificação do acetato de etila e metanol, que ocorre via adsorção do metanol e do acetato de etila na superfície do catalisador, seguida da formação de um intermediário tetraédrico formado pelas moléculas adsorvidas, que sofre um rearranjo formando etanol, acetato de metila, acetona e metano. Simultaneamente, parte do metanol adsorvido como metoxi monodentado é desidrogenado formando formiatos que são dessorvidos na forma de formaldeído e decompostos formando CO2 e H2

Suplementacao alimentar de bovinos com misturas multiplas em pastagens de brachiaria brizantha cv. Marandu na seca.

Este trabalho foi realizado pela Embrapa Cerrados em uma fazenda particular, objetivando desenvolver estrategias de suplementacao alimentar de bovinos com Misturas Multiplas. Utilizou-se a ureia como substituto da proteina natural e o milho, como fonte de energia, em B. brizantha cv. Marandu, estabelecida em um Latossolo Vermelho-Escuro, textura argilosa. O experimento foi conduzido durante a seca de 1997 e durou 84 dias. Empregou-se 160 novilho Nelore, com peso medio de 175 kg arranjados em sistemas de pastejo continuo em quatro pastos, em delineamento experimental completamente casualizado, com quatro tratamentos: 1- Sal mineralizado com 38% de superfosfato triplo (Testemunha); 2- Milho triturado 30%, farelo de soja 15%, ureia 10%, sal mineralizado 35%, sal comum 10%; 3- Milho triturado 36,4%, farelo de soja 7,5%, ureia 11,1%, sal mineralizado 35%, sal comum 10%; 4- Milho triturado 42,7%, ureia 12,3%, sal mineralizado 35%, sal comum 10%. A disponibilidade de forragem, nos pastos durante o experimento, permaneceu acima 4500 kg de MS/ha. A pressao de pastejo variou de 7% a 8%, e a taxa de lotacao media foi de 1.0 UA/ha. O conteudo de proteina bruta baixou para menos de 6% em agosto, mas elevou-se acima desse valor nos demais meses. A menor digestibilidade (DIVMS) ocorreu em agosto, e a fibra em detergente neutro variou de 60% em junho e 72% em agosto. Os animais, suplementados com a mistura multipla da Embrapa Cerrados, ganharam peso semelhante aos que consumiram as outras misturas e superior aquelas que receberam apenas sal mineralizado. A suplementacao com Mistura Multipla da Embrapa Cerrados aumentou o lucro liquido por animal em 46%, com retorno de US$ 3.59 por dolar aplicado.

Aplicação de composto orgânico em pessegueiro: resposta das plantas e perdas de nitrogênio por volatilização.

A necessidade de adubação nitrogenada de manutenção do pessegueiro (Prunus persica) no Rio Grande do Sul (RS) e em Santa Catarina (SC) é estabelecida com base no teor total de N nas folhas completas, no crescimento dos ramos do ano e na produtividade esperada (BRUNETTO et al., 2007). Quando definida a necessidade, além da ureia, em função da disponibilidade, podem ser utilizadas outras fontes, como o composto orgânico, que, na adubação de manutenção, é aplicado na superfície do solo sem incorporação. O composto orgânico aplicado em solos de pomares pode promover o incremento do teor de carbono orgânico do solo, o que, por consequência, pode favorecer a agregação, melhorando a estrutura, a porosidade, a capacidade de armazenamento de água e aumentando a disponibilidade de nutrientes no solo, como as formas de N, por causa da mineralização do composto orgânico (KRAMER et al., 2002). Assim, espera-se maior emissão de raízes brancas e mais finas (SCANDELARI et al., 2010), que são responsáveis pela absorção de água e nutrientes

Study of multiferroic materials

The present PhD work aims the research and development of materials that exhibit multiferroic properties, in particular having a significant interaction between ferromagnetism and ferroelectricity; either directly within an intrinsic single phase or by combining extrinsic materials, achieving the coupling of properties through mechanic phenomena of the respective magnetostriction and piezoelectricity. These hybrid properties will allow the cross modification of magnetic and electric polarization states by the application of cross external magnetic and/or electric fields, giving way to a vast area for scientific investigation and potential technological applications in a new generation of electronic devices, such as computer memories, signal processing, transducers, sensors, etc. Initial experimental work consisted in chemical synthesis of nano powders oxides by urea pyrolysis method: A series of ceramic bulk composites with potential multiferroic properties comprised: of LuMnO3 with La0.7Sr0.3MnO3 and BaTiO3 with La0.7Ba0.3MnO3; and a series based on the intrinsic multiferroic LuMn1-zO3 phase modified with of Manganese vacancies. The acquisition of a new magnetron RF sputtering deposition system, in the Physics Department of Aveiro University, contributed to the proposal of an analogous experimental study in multiferroic thin films and multilayer samples. Besides the operational debut of this equipment several technical upgrades were completed like: the design and construction of the heater electrical contacts; specific shutters and supports for the magnetrons and for the substrate holder and; the addition of mass flow controllers, which allowed the introduction of N2 or O2 active atmosphere in the chamber; and the addition of a second RF generator, enabling co-deposition of different targets. Base study of the deposition conditions and resulting thin films characteristics in different substrates was made from an extensive list of targets. Particular attention was given to thin film deposition of magnetic phases La1-xSrxMnO3, La1-xBaxMnO3 and Ni2+x-yMn1-xGa1+y alloy, from the respective targets: La0.7Sr0.3MnO3, La0.7Ba0.3MnO3; and NiGa with NiMn. Main structural characterization of samples was performed by conventional and high resolution X-Ray Diffraction (XRD); chemical composition was determined by Electron Dispersion Spectroscopy (EDS); magnetization measurements recur to a Vibrating Sample Magnetometer (VSM) prototype; and surface probing (SPM) using Magnetic-Force (MFM) and Piezo-Response (PFM) Microscopy. Results clearly show that the composite bulk samples (LuM+LSM and BTO+LBM) feat the intended quality objectives in terms of phase composition and purity, having spurious contents below 0.5 %. SEM images confirm compact grain packaging and size distribution around the 50 nm scale. Electric conductivity, magnetization intensity and magneto impedance spreading response are coherent with the relative amount of magnetic phase in the sample. The existence of coupling between the functional phases is confirmed by the Magnetoelectric effect measurements of the sample “78%LuM+22%LSM” reaching 300% of electric response for 1 T at 100 kHz; while in the “78%BTO+22%LBM” sample the structural transitions of the magnetic phase at ~350 K result in a inversion of ME coefficient the behavior. A functional Magneto-Resistance measurement system was assembled from the concept stage until the, development and operational status; it enabled to test samples from 77 to 350 K, under an applied magnetic field up to 1 Tesla with 360º horizontal rotation; this system was also designed to measure Hall effect and has the potential to be further upgraded. Under collaboration protocols established with national and international institutions, complementary courses and sample characterization studies were performed using Magneto-Resistance (MR), Magneto-Impedance (MZ) and Magneto-Electric (ME) measurements; Raman and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS); SQUID and VSM magnetization; Scanning Electron Microscopy (SEM) and Rutherford Back Scattering (RBS); Scan Probe Microscopy (SPM) with Band Excitation Probe Spectroscopy (BEPS); Neutron Powder Diffraction (NPD) and Perturbed Angular Correlations (PAC). Additional collaboration in research projects outside the scope of multiferroic materials provided further experience in sample preparation and characterization techniques, namely VSM and XPS measurements were performed in cubane molecular complex compounds and enable to identify the oxidation state of the integrating cluster of Ru ions; also, XRD and EDS/SEM analysis of the acquired targets and substrates implied the devolution of some items not in conformity with the specifications. Direct cooperation with parallel research projects regarding multiferroic materials, enable the assess to supplementary samples, namely a preliminary series of nanopowder Y1-x-yCaxØyMn1O3 and of Eu0.8Y0.2MnO3, a series of micropowder composites of LuMnO3 with La0.625Sr0.375MnO3 and of BaTiO3 with hexagonal ferrites; mono and polycrystalline samples of Pr1-xCaxMnO3, La1-xSrxMnO3 and La1-xCaxMnO3.

Characterisation of gas and particle emissions from wildfires

Os incêndios florestais são uma importante fonte de emissão de compostos gasosos e de aerossóis. Em Portugal, onde a maioria dos incêndios ocorre no norte e centro do país, os incêndios destroem todos os anos milhares de hectares, com importantes perdas em termos económicos, de vidas humanas e qualidade ambiental. As emissões podem alterar consideravelmente a química da atmosfera, degradar a qualidade do ar e alterar o clima. Contudo, a informação sobre as caraterísticas das emissões dos incêndios florestais nos países do Mediterrâneo é limitada. Tanto a nível nacional como internacional, existe um interesse crescente na elaboração de inventários de emissões e de regulamentos sobre as emissões de carbono para a atmosfera. Do ponto de vista atmosférico da monitorização atmosférica, os incêndios são considerados um desafio, dada a sua variabilidade temporal e espacial, sendo de esperar um aumento da sua frequência, dimensão e severidade, e também porque as estimativas de emissões dependem das caraterísticas dos biocombustíveis e da fase de combustão. O objetivo deste estudo foi quantificar e caraterizar as emissões de gases e aerossóis de alguns dos mais representativos incêndios florestais que ocorreram no centro de Portugal nos verões de 2009 e de 2010. Efetuou-se a colheita de amostras de gases e de duas frações de partículas (PM2.5 e PM2.5-10) nas plumas de fumo em sacos Tedlar e em filtros de quartzo acoplados a um amostrador de elevado volume, respetivamente. Os hidrocarbonetos totais (THC) e óxidos de carbono (CO e CO2) nas amostras gasosas foram analisados em instrumentos automáticos de ionização de chama e detetores não dispersivos de infravermelhos, respetivamente. Para algumas amostras, foram também quantificados alguns compostos de carbonilo após reamostragem do gás dos sacos Tedlar em cartuchos de sílica gel revestidos com 2,4-dinitrofenilhidrazina (DNPH), seguida de análise por cromatografia líquida de alta resolução. Nas partículas, analisou-se o carbono orgânico e elementar (técnica termo-óptica), iões solúveis em água (cromatografia iónica) e elementos (espectrometria de massa com plasma acoplado por indução ou análise instrumental por ativação com neutrões). A especiação orgânica foi obtida por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massa após extração com recurso a vários solventes e separação dos extratos orgânicos em diversas classes de diferentes polaridades através do fracionamento com sílica gel. Os fatores de emissão do CO e do CO2 situaram-se nas gamas 52-482 e 822-1690 g kg-1 (base seca), mostrando, respetivamente, correlação negativa e positiva com a eficiência de combustão. Os fatores de emissão dos THC apresentaram valores mais elevados durante a fase de combustão latente sem chama, oscilando entre 0.33 e 334 g kg-1 (base seca). O composto orgânico volátil oxigenado mais abundante foi o acetaldeído com fatores de emissão que variaram desde 1.0 até 3.2 g kg-1 (base seca), seguido pelo formaldeído e o propionaldeído. Observou-se que as emissões destes compostos são promovidas durante a fase de combustão latente sem chama. Os fatores de emissão de PM2.5 e PM10 registaram valores entre 0.50-68 e 0.86-72 g kg-1 (base seca), respetivamente. A emissão de partículas finas e grosseiras é também promovida em condições de combustão lenta. As PM2.5 representaram cerca de 90% da massa de partículas PM10. A fração carbonosa das partículas amostradas em qualquer dos incêndios foi claramente dominada pelo carbono orgânico. Foi obtida uma ampla gama de rácios entre o carbono orgânico e o carbono elementar, dependendo das condições de combustão. Contudo, todos os rácios refletiram uma maior proporção de carbono orgânico em relação ao carbono elementar, típica das emissões de queima de biomassa. Os iões solúveis em água obtidos nas partículas da pluma de fumo contribuíram com valores até 3.9% da massa de partículas PM2.5 e 2.8% da massa de partículas de PM2.5-10. O potássio contribuiu com valores até 15 g mg-1 PM2.5 e 22 g mg-1 PM2.5-10, embora em massa absoluta estivesse maioritariamente presente nas partículas finas. Os rácios entre potássio e carbono elementar e entre potássio e carbono orgânico obtidos nas partículas da pluma de fumo enquadram-se na gama de valores relatados na literatura para emissões de queima de biomassa. Os elementos detetados nas amostras representaram, em média, valores até 1.2% e 12% da massa de PM2.5 e PM2.5-10, respetivamente. Partículas resultantes de uma combustão mais completa (valores elevados de CO2 e baixos de CO) foram caraterizadas por um elevado teor de constituintes inorgânicos e um menor conteúdo de matéria orgânica. Observou-se que a matéria orgânica particulada é composta principalmente por componentes fenólicos e produtos derivados, séries de compostos homólogos (alcanos, alcenos, ácidos alcanóicos e alcanóis), açúcares, biomarcadores esteróides e terpenóides, e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos. O reteno, um biomarcador das emissões da queima de coníferas, foi o hidrocarboneto aromático dominante nas amostras das plumas de fumo amostradas durante a campanha que decorreu em 2009, devido ao predomínio de amostras colhidas em incêndios em florestas de pinheiros. O principal açúcar anidro, e sempre um dos compostos mais abundantes, foi o levoglucosano. O rácio levoglucosano/OC obtido nas partículas das plumas de fumo, em média, registaram valores desde 5.8 a 23 mg g-1 OC. Os rácios levoglucosano/manosano e levoglucosano/(manosano+galactosano) revelaram o predomínio de amostras provenientes da queima de coníferas. Tendo em conta que a estimativa das emissões dos incêndios florestais requer um conhecimento de fatores de emissão apropriados para cada biocombustível, a base de dados abrangente obtida neste estudo é potencialmente útil para atualizar os inventários de emissões. Tem vindo a ser observado que a fase de combustão latente sem chama, a qual pode ocorrer simultaneamente com a fase de chama e durar várias horas ou dias, pode contribuir para uma quantidade considerável de poluentes atmosféricos, pelo que os fatores de emissão correspondentes devem ser considerados no cálculo das emissões globais de incêndios florestais. Devido à falta de informação detalhada sobre perfis químicos de emissão, a base de dados obtida neste estudo pode também ser útil para a aplicação de modelos no recetor no sul da Europa.