A multi-capability sensor for hydrocarbons, synthetic-based fluids and heavy metals:Applications for environmental monitoring during removal of drill cuttings piles

As part of any drilling cuttings pile removal process the requirement for monitoring the release of contaminants into the marine environment will be critical. Traditional methods for such monitoring involve taking samples for laboratory analysis. This process is time consuming and only provides data on spot samples taken from a limited number of locations and time frames. Such processes, therefore, offer very restricted information. The need for improved marine sensors for monitoring contaminants is established. We report here the development and application of a multi-capability optical sensor for the real-time in situ monitoring of three key marine environmental and offshore/oil parameters: hydrocarbons, synthetic-based fluids and heavy metal concentrations. The use of these sensors will be a useful tool for real-time in situ environmental monitoring during the process of decommissioning offshore structures. Multi-capability array sensors could also provide information on the dispersion of contamination from drill cuttings piles either while they are in situ or during their removal.

NO Oxidation on Platinum Group Metals Oxides:First Principles Calculations Combined with Microkinetic Analysis

By combining density functional theory calculation and microkinetic analysis, NO oxidation on the platinum group metal oxides (PtO(2), IrO(2), OsO(2)) is investigated, aiming at shedding light on the activities of metal oxides and exploring the activity variations of metal oxides compared to their corresponding metals. A microkinetic model, taking into account the possible low diffusion of surface species on metal oxide surfaces, is proposed for NO oxidation. The resultant turnover frequencies of NO oxidation show that under the typical experimental condition, T = 600 K, p(O2) = 0.1 atm, p(NO) = 3 x 10(-4) atm, p(NO2) = 1.7 x 10(-4) atm; (i) IrO(2)(110) exhibits higher activity than PtO(2)(110) and OsO(2)(110), and (ii) compared to the corresponding metallic Pt, Ir, and Os, the activity of PtO(2) to catalyze NO oxidation is lower, but interestingly IrO(2) and OsO(2) exhibit higher activities. The reasons for the activity differences between the metals and oxides are addressed. Moreover, other possible reaction pathways of NO oxidation on PtO(2)(110), involving O(2) molecule (NO + O(2) -> OONO) and lattice bridge-O(2c), are also found to give low activities. The origin of the Pt catalyst deactivation is also discussed.

Insights into the Staggered Nature of Hydrogenation Reactivity over the 4d Transition Metals

Hydrogenation reactions at transition metal surfaces comprise a key set of reactions in heterogeneous catalysis. In this paper, density functional theory methods are employed to take an in-depth look at this fundamental reaction type. The energetics of hydrogenation of atomic C, N, and O have been studied in some detail over low index Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, and Pd surfaces. Detailed bonding analysis has also been employed to track carefully the chemical changes taking place during reaction. A number of interesting horizontal and vertical trends have been uncovered relating to reactant valency and metal d-band filling. A general correlation has also been found between the reaction barriers and the reaction potential energies. Moreover, when each reaction is considered independently, correlation has been found to improve with decreasing reactant valency. Bonding analysis has pointed to this being related to the relative position of the transition state along the reaction coordinate and has shown that as reactant valency decreases, the transition states become progressively later.

Ionic liquid solvents of perhalide type for metals for extraction radioactive metals from mineral ores.

The invention relates to a process for dissolving metals (e.g., Al, Cu, Fe, Cr, Sb, Ti, and W) in perhalide contg. ionic liqs. having the formula (I), and to the extn. of metals from mineral ores; the remediation of materials contaminated with heavy, toxic, or radioactive metals; and to the removal of heavy and toxic metals from hydrocarbon streams. In the formula (I), [X] comprises at least one perhalide anion selected from [I3]-, [BrI2]-, [Br2I]-, [ClI2]-, [ClBr2]-, [BrCl2]-, or [ICl2]-, [ClI3]-. The (Cat+) is a cationic species selected from: ammonium, azaannulenium, azathiazolium, benzimidazolium, benzofuranium, benzotriazolium, borolium, cinnolinium, diazabicyclodecenium, diazabicyclononenium, diazabicyclo- undecenium, dithiazolium, furanium, guanidinium, imidazolium, indazolium, indolinium, indolium, morpholinium, oxaborolium, oxaphospholium, oxazinium, oxazolium, iso-oxazolium, oxathiazolium, pentazolium, phospholium, phosphonium, phthalazinium, piperazinium, piperidinium, pyranium, pyrazinium, pyrazolium, pyridazinium, pyridinium, pyrimidinium, pyrrolidinium, pyrrolium, quinazolinium, quinolinium, isoquinolinium, quinoxalinium, selenozolium, sulfonium, tetrazolium, iso-thiadiazolium, thiazinium, thiazolium, thiophenium, thiuronium, triazadecenium, triazinium, triazolium, iso-triazolium, and uronium. [on SciFinder(R)]

Process for removing metals from hydrocarbons.

This invention relates to a process for removing metals, particularly mercury, from hydrocarbon streams by use of an ionic liq., where in the metal-contg. hydrocarbon stream is contacted with an ionic liq. to produce a product hydrocarbon stream having reduced mercury content. [on SciFinder(R)]

Do ectomycorrhizal fungi exhibit adaptive tolerance to potentially toxic metals in the environment?

The effects of potentially toxic metals on ectomycorrhizal (ECM) fungi and their higher plant hosts are examined in this review. Investigations at a species and community level have revealed wide inter- and intraspecific variation in sensitivity to metals. Adaptive and constitutive mechanisms of ECM tolerance are proposed and discussed in relation to proven tolerance mechanisms in bacteria, yeasts and plants. Problems with methodology and research priorities are highlighted. These include the need for a detailed understanding of the genetic basis of tolerance in the ECM symbiosis, and for studies of ECM community dynamics in polluted sites.

Heavy metals as markers for assessing environmental pollution from chemical warehouse and plastics fires

Case histories of large, accidental fires are presented to illustrate that heavy metals may be used as markers to assess the extent of localized environmental contamination resulting from fires. Due to the complexity of fire chemistry with respect to organic pollutants, determination of organic pollutants in the environment following a fire would be time consuming and expensive. Using heavy metals as markers on the other hand is much cheaper and can be done very rapidly. © 1995.

Evaluation of the contamination level and proposal of remediation of soils in the basin of a processing plant of heavy metals, under a tropical climate, in Minas Gerais, Brazil

Indústrias metalúrgicas de produção de ligas metálicas podem por em risco toda a área envolvente, nomeadamente a qualidade das águas (superficiais e subterrâneas), dos solos e do ar, sempre que não existam infraestruturas e planos adequados de gestão destes resíduos. No caso em estudo, a unidade industrial situa-se na bacia do rio São Francisco, no estado brasileiro de Minas Gerais, e nos mais de quarenta anos de funcionamento tem produzido inúmeros problemas ambientais. Este estudo baseia-se nos primeiros resultados referentes aos solos da envolvente, tendo como objetivos a identificação dos principais contaminantes e a definição da área contaminada, de forma a avaliar a eficácia de projetos futuros de recuperação.

Thin mercury film electrodes in dynamic speciation studies of metals

No presente trabalho, foi avaliado o desempenho e a aplicabilidade do eléctrodo de filme fino de mercúrio, em estudos de especiação dinâmica de metais vestigiais. Para tal, foram utilizadas duas técnicas electroanalíticas de redissolução: a clássica Voltametria de Redissolução Anódica (ASV) e a recentemente desenvolvida, Cronopotenciometria de Redissolução com varrimento do potencial de deposição (SSCP). As propriedades de troca-iónica e de transporte de massa de películas mistas preparadas a partir de dois polímeros com características distintas, o Nafion (NA) e o 4-Poliestireno sulfonato de sódio (PSS), foram avaliadas, antes da sua aplicação no âmbito da especiação de metais. Estas películas de NA-PSS demonstraram uma elevada sensibilidade, reprodutibilidade, estabilidade mecânica, bem como, propriedades de anti-bloqueio adequadas na modificação química do eléctrodo de filme fino de mercúrio (TMFE) e, na sua aplicação na determinação de catiões metálicos vestigiais em amostras complexas, por ASV. Para além disso, o desempenho de membranas do polielectrólito PSS em estudos de voltametria de troca-iónica (IEV) foi estudado. O objectivo desta investigação foi reunir as condições ideais na preparação de películas de PSS estáveis e com uma densidade de carga negativa elevada, de modo a aumentar a acumulação electrostática de catiões metálicos no filme polimérico e por conseguinte, conseguir incrementos no sinal voltamétrico. O desempenho e aplicabilidade do TMFE em estudos de especiação de metais vestigiais foram extendidos à SSCP como técnica analítica. Dada a elevada sensibilidade e resolução evidenciada pelo TMFE, este revelou ser uma alternativa adequada aos eléctrodos de mercúrio convencionais, podendo ser utilizado durante um dia de trabalho, sem degradação aparente do sinal analítico de SCP. As curvas de SSCP obtidas experimentalmente utilizando o TMFE estavam em concordância com aquelas previstas pela teoria. Para além disso, a constante de estabilidade (K) calculada a partir do desvio do potencial de meia-onda, para dois sistemas metal-complexo lábeis, aproxima-se não só do valor teórico, como também daquele obtido utilizando o eléctrodo de mercúrio de gota suspensa (HMDE). Adicionalmente, o critério experimental de labilidade inerente a esta técnica foi validado e o grau de labilidade para um dado sistema metal-complexo foi determinado, utilizando o filme fino de mercúrio depositado sob um eléctrodo rotativo (TMF-RDE). Este eléctrodo é muito útil na determinação de parâmetros cinéticos, como é o caso da constante de velocidade de associação (ka), uma vez que as condições hidrodinâmicas, durante a etapa de deposição, se encontram bem definidas.

Toxicity assessment of essential metals in aquatic detritivores

Os contaminantes provenientes quer de fontes naturais quer como consequência da atividade humana, têm contribuído para a degradação dos ecossistemas aquáticos. Entre estes encontram-se os metais que podem, ou não ser essenciais mediante o papel que desempenham no metabolismo dos organismos. O cobre e o zinco são exemplos de metais essenciais, contudo quando atingem concentrações elevadas podem tornar-se tóxicos. Os detritívoros aquáticos desempenham um papel fundamental na decomposição da matéria orgânica, alimentando-se de carcaças e partes de plantas que caem nos cursos de água. Assim, estes organismos permitem que o ciclo dos nutrientes se complete e servem como elo de ligação entre todos os grupos funcionais do ecossistema mantendo o seu equilíbrio estrutural e funcional. Sendo a matéria orgânica a sua principal fonte de energia estão sujeitos à contaminação existente no meio, pelo que é de todo o interesse proceder-se à avaliação dos efeitos da toxicidade de metais nestes organismos. Uma vez que as diferenças comportamentais consequentes desta exposição podem originar variações na densidade e diversidade, o que se refletirá a nível das comunidades, originando alterações na estrutura e funcionamento do ecossistema. Tendo em vista a avaliação dos efeitos da contaminação por metais em detritívoros, o principal objetivo deste trabalho foi comparar a sensibilidade a metais essenciais de dois detritivoros aquáticos, o camarão Atyaephyra desmarestii e o anfípode Echinogammarus meridionalis. Para tal, avaliaram-se os efeitos do cobre e do zinco a diferentes níveis de organização biológica. Primeiro, foram determinadas as preferências alimentares de A. desmarestii e E. meridionalis considerando tanto a área das folhas como a contaminação por metais das folhas. Em seguida, avaliaram-se os efeitos do cobre e do zinco na sobrevivência e inibição alimentar de ambas as espécies. Finalmente, avaliaram-se os efeitos destes mesmos metais a nível bioquímico utilizando uma bateria de biomarcadores que incluiu enzimas de stresse oxidativo, o sistema de defesa antioxidante e as colinesterases. Ambos os organismos não mostraram preferência em relação a folhas de área diferente. A presença de uma maior ou menor concentração de metais essenciais no alimento não teve qualquer influência na sua escolha pelo alimento (contaminado ou não). Os ensaios agudos de cobre e zinco mostraram que o cobre é mais tóxico para ambas as espécies do que o zinco. O camarão demonstrou ser mais sensível ao zinco que o anfípode, tendo este sido mais sensível ao cobre ( CL50 do cobre para A. desmarestii foi de 0,128 mg.l-1 e o de E. meridionalis foi de 0,050 mg.l-1; os valores correspondentes para o zinco foram 7,951 e 11,860 mg.l-1, respectivamente. Em relação aos efeitos subletais, o cobre teve efeitos notórios na taxa de alimentação de E. meridionalis, mas não afectou a de A. desmarestii. No que diz respeito à exposição ao zinco, ambas as espécies parecem apresentar tendência para inibir a alimentação. A caracterização das colinesterases revelou que a principal forma presente em ambas as espécies é a acetilcolinesterase, a qual que não foi afetada pela presença dos metais, no caso do camarão, mas parece ser inibida pelo zinco no caso do anfípode. O cobre inibiu o sistema de defesa enzimático de ambas as espécies, sem sinais de danos lipídicos. Para além disto, inibiu uma das enzimas antioxidantes (GPx) do anfípode. Apesar de não ter ocorrido dano lipídico após exposição ao cobre, observou-se um ligeiro aumento dos níveis das LPO, o que pode ser indicativo de uma potencial existência de dano oxidativo, como resultado da falha do sistema de defesa antioxidante. Por outro lado, o zinco induziu o sistema de defesa em E. meriodionalis prevenindo o dano lipídico. Enquanto em A. desmarestii o sistema enzimático antioxidante não respondeu, tendo ocorrido dano celular oxidativo considerando-se, assim, que o sistema de defesa antioxidante do camarão pode ser comprometido por exposição a metais. Ainda que os danos celulares oxidativos tivessem ocorrido a baixas concentrações de zinco. A exposição a este metal também induziu a actividade da GST de E. meriodionalis. Considerando que a taxa de alimentação foi severamente reduzida no caso deste organismo, o zinco parece ser o metal cuja concentração no ecossistema requer maior atenção. Integrando as respostas dos biomarcadores parece também evidente que A. desmarestii responde de uma maneira geral a maiores concentrações dos dois metais, enquanto a resposta de E. meridionalis ocorre a concentrações inferiores. Pelo que, E. meridionalis parece ser mais sensível ao nível bioquímico. Neste trabalho, os dois detritívoros, com ligeiras diferenças no modo como utilizam a matéria orgânica disponível, apresentam diferenças na sensibilidade aos metais essenciais a vários níveis de organização biológica, sendo o zinco o metal que poderá causar maior preocupação a nível bioquímico, enquanto o cobre parece ser o mais tóxico ao nível do organismo, causando mortalidade a concentrações mais baixas.