Riscos Ambientais Associados ao Transporte de Produtos Perigosos na Área de Influência da ETA Guandu.

No Estado do Rio de Janeiro, a atividade de transporte rodoviário de produtos perigosos foi responsável por aproximadamente 40% dos atendimentos a emergências realizados pela FEEMA (hoje INEA) nos últimos anos. Dentre as diversas rotas de tráfego desses produtos, destaca-se a rodovia Presidente Dutra que percorre as imediações dos rios Paraíba do Sul e Guandu, e seus principais afluentes. A exposição a riscos ambientais da ETA Guandu é, portanto, bastante alta, pois compreende a Bacia do rio Paraíba do Sul, a montante da transposição, bem como a Bacia do rio Guandu, a montante do ponto de captação da Cedae (área de influência da ETA Guandu). Este trabalho identifica riscos de acidentes ambientais associados ao transporte terrestre de produtos perigosos em parte da área territorial de influência da ETA Guandu, buscando fornecer subsídios para a elaboração de um plano de contingência das Bacias dos rios Paraíba do sul e Guandu. A ETA Guandu, que abastece cerca de 9 milhões de habitantes da RMRJ, capta águas do rio Guandu que, por sua vez, depende principalmente das águas transpostas do rio Paraíba do Sul e do rio Piraí, situados em outra bacia hidrográfica. Além de um mapeamento de pontos de alta e média gravidade das principais rodovias e ferrovias na área de influência da ETA Guandu, a principal contribuição deste estudo foi a identificação de vários trechos de alto risco de acidentes ambientais ao longo da rodovia Presidente Dutra, em território fluminense, que podem efetivamente comprometer a qualidade das águas dos rios Paraíba do Sul e Guandu.

Sistema de suporte à decisão espacial aplicado à análise da vulnerabilidade dos recursos hídricos na bacia Guapi-Macacu / RJ.

No contexto do planejamento e gestão dos recursos hídricos em bacias hidrográficas, é crescente a demanda por informações consistentes relativas ao estado do ambiente e pressões ambientais de forma integrada, para que possam informar à população e subsidiar atividades do setor público e privado. Essa demanda pode ser satisfeita com a modelagem e integração em um Sistema de Informações Geográficas (SIG), com propriedades e funções de processamento que permitem sua utilização em ambiente integrado. Desta forma, neste trabalho é apresentada uma metodologia para a avaliação muticriterial dos recursos hídricos de bacias hidrográficas, que vai desde a seleção de indicadores e definição dos pesos, até a execução de avaliações e espacialização de resultados. Esta metodologia é composta por duas fases: avaliação da vulnerabilidade dos recursos hídricos de uma bacia hidrográfica a partir do uso de sistemas de suporte à decisão espacial, e, avaliação da qualidade das águas através da adaptação de um Índice de Qualidade das Águas. Foi adotada uma base de conhecimento, sistemas de suporte à decisão, SIG e uma ferramenta computacional que integra estes resultados permitindo a geração de análises com cenários da vulnerabilidade dos recursos hídricos. Em paralelo, a qualidade das águas das sub-bacias hidrográficas foi obtida a partir da adaptação do cálculo do Índice de Qualidade das águas proposto pela Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (CETESB) e aplicação do Índice de Toxidez. Os resultados mostraram sub-bacias com seus recursos hídricos mais ou menos vulneráveis, bem como sub-bacias com toxidez acima da legislação. A avaliação integrada entre áreas mais vulneráveis e que apresentam menor qualidade e/ou maior toxidez poderá nortear a tomada de decisão e projetos visando a conservação dos recursos hídricos em bacias hidrográficas.

Decomposição foliar e produção secundária como indicadores funcionais em um gradiente de impacto de cobertura do solo ripário em rios tropicais

Atualmente a maior ameaça à integridade de ecossistemas aquáticos reside nas ações antrópicas, que através de alterações na cobertura vegetal ripária, atingem todos os compartimentos dos sistemas lóticos, alterando a estrutura física, química e biológica do rio e os padrões de ligação entre ecossistemas terrestres e aquáticos. A importância dos macroinvertebrados fragmentadores ainda não é bem conhecida nos trópicos. Eles podem contribuir para a decomposição de folhas em córregos, que é um processo fundamental para o fluxo de energia em rios de pequeno porte. Os processos de decomposição e produção secundária de macroinvertebrados aquáticos nos ecossistemas lóticos são intimamente relacionados com o aporte da vegetação terrestre, e podem ser sensíveis às alterações na cobertura vegetal ripária. Os objetivos desse estudo foram avaliar: (a) quais mudanças o desmatamento pode causar nos parâmetros físicos e químicos de rios; (b) os efeitos do desmatamento sobre a estrutura da comunidade de macroinvertebrados bentônicos associados às folhas, (c) nos processos ecossistêmicos, como decomposição foliar e produção secundária, e (d) a associação entre produção secundária de fragmentadores e decomposição foliar. O estudo foi realizado em 27 locais distribuídos em quatro córregos (7-8 locais por rio) de segunda-terceira ordem e que apresentavam um gradiente de desmatamento. Para estimar a taxa de decomposição, cinco pacotes de folha foram imersos em cada um dos pontos. Um pacote de folha foi retirado de cada ponto após 2, 7, 15 e 28 dias de imersão. O quinto pacote de folha foi retirado no 37 dia de imersão para as estimativas de produção secundária, biodiversidade e a diversidade funcional de insetos aquáticos. As concentrações de amônio aumentaram e a riqueza de espécies de insetos aquáticos e de EPTs (Ephemeroptera, Plecoptera e Trichoptera) dos pacotes de folhas diminuíram com o aumento do desmatamento. As taxas de decomposição diminuíram com o aumento do desmatamento. Os dados sugerem que a perda de vegetação ripária pela conversão em agropecuária teve impacto em parâmetros químicos e bióticos, tanto na estrutura da comunidade de macroinvertebrados quanto no funcionamento do ecossistema. Concluímos que a restauração e preservação da mata ripária deve ser um foco central das estratégias de gestão de ecossistemas lóticos para assegurar que os processos ecossistêmicos e a estrutura das comunidades em bacias hidrográficas estejam agindo como provedores dos serviços ambientais esperados.

Diferenciação genética do golfinho-de-dentes-rugosos, Steno bredanensis (Cuvier in Lesson, 1828) (Cetartiodactyla: Delphinidae): taxonomia molecular e estrutura populacional

O gênero Steno pertence à Ordem Cetartiodactyla, Família Delphinidae, e compreende apenas uma espécie: o golfinho-de-dentes-rugosos, Steno bredanensis. O golfinho-de-dentes-rugosos é encontrado nos Oceanos Atlântico, Pacífico e Índico, em águas profundas tropicais, subtropicais e temperadas quentes. Entretanto, em algumas localidades como as regiões Sudeste e Sul do Brasil, esta espécie é conhecida por apresentar hábitos costeiros, o que a torna suscetível a ameaças antropogênicas como a degradação do hábitat, as capturas acidentais e diversos tipos de poluição. Conhecer a magnitude destes impactos e o grau de diferenciação genética das populações usando marcadores moleculares são aspectos importantes para a conservação da espécie. Os marcadores moleculares são segmentos específicos de DNA que podem ou não fazer parte de um gene e que apresentam grau de polimorfismo adequado para responder questões sobre as relações genéticas de indivíduos, populações ou diferentes espécies. O DNA mitocondrial é um dos marcadores moleculares mais utilizados em estudos sobre estrutura populacional, sistemática e filogenia de cetáceos. Estudos genéticos têm mostrado que várias espécies de delfinídeos apresentam estrutura populacional genética, entre e dentro das bacias oceânicas. No presente estudo foi investigada a diferenciação genética do golfinho-de-dentes-rugosos usando sequências da região controle mitocondrial de várias localidades em todo o mundo (Oceano Pacífico Centro-Sul: N=59; Pacífico Tropical Leste: N= 4; Pacífico Noroeste: N=1; Oceano Índico: N=1; Atlântico - Caribe: N=3; Atlântico Sudoeste: N=44; N total = 112). Análises preliminares indicaram grande diferenciação genética entre os Oceanos Atlântico e Pacífico/Índico (distância p = 0,031), que foram posteriormente investigadas utilizando sequências do citocromo b e mitogenomas completos. As análises filogenéticas de Neighbor-Joining e Bayesianas não foram conclusivas sobre a existência de especiação críptica em Steno. No entanto, a grande diferenciação entre as bacias oceânicas merece uma análise mais aprofundada, utilizando outros marcadores genéticos (por ex., sequências nucleares) bem como dados morfológicos. Não obstante, as análises AMOVA e FST par-a-par revelaram forte diferenciação populacional, não só entre os oceanos Atlântico e Pacífico, mas também no Atlântico, onde foram detectadas três populações: Caribe, região Sudeste e região Sul do Brasil. As populações detectadas no Atlântico Sudoeste devem ser aceitas como Unidades de Manejo (Management Units, MU) e dados demográficos básicos precisam ser levantados para essas MU, a fim de possibilitar uma melhor avaliação dos impactos antrópicos sobre elas. Este estudo fornece a primeira perspectiva sobre a diferenciação genética mundial de S. bredanensis.

Arcabouço crustal profundo da parte Centro-Norte da margem de Angola: modelo de afinamento e contato de crostas

Este trabalho tem como objetivo a identificação de feições que permitam (1) a construção do arcabouço crustal profundo e da porção superior do manto em parte da Costa de Angola, (2) a comparação deste arcabouço com o embasamento aflorante e (3) a tentativa de adequar estes resultados aos modelos de ruptura continental já publicados. Para alcançar estes objetivos foi feita a interpretação de cinco linhas sísmicas de reflexão profundas (25 Km de profundidade) na costa de Angola, nas Bacias de Kwanza e Baixo Congo, adquiridas pela ION-GXT. As feições identificadas na sísmica de reflexão auxiliaram na determinação dos limites da crosta continental superior e inferior, no reconhecimento das camadas que compõem a crosta oceânica e na identificação da Descontinuidade de Mohorovicic (que marca o limite entre crosta e manto). A interpretação sísmica associada a dados da literatura (que proporcionaram valores de densidade para os pacotes identificados na interpretação sísmica) permitiram a realização de uma modelagem gravimétrica que foi comparada ao dado gravimétrico adquirido durante a aquisição sísmica. A modelagem gravimétrica serviu para validar a interpretação sísmica, atuando como um controle de qualidade para a interpretação. Caso a anomalia gravimétrica gerada pela modelagem não estivesse de acordo com a anomalia medida, a interpretação sísmica era revista na tentativa de um melhor ajuste entre o resultado modelado e o medido. Este ajuste, no entanto, sempre foi feito honrando os refletores que estavam bem marcados na sísmica. Somado a isto, ainda foi utilizado o dado magnético adquirido no campo, no auxilio da interpretação. O arcabouço crustal obtido com a utilização deste método permitiu a comparação dos resultados da interpretação com os modelos de evolução de margens passivas existentes na literatura, mostrando muitos pontos em comum aos modelos que defendem a possibilidade de ocorrência de manto exumado em margens passivas pobres em magmatismo. A interpretação final destes dados mostrou um domínio proximal marcado por uma crosta continental espessa porém pouco afinada em contato com um domínio distal marcado por uma crosta continental muito afinada (crosta hiper-estirada) e, em direção ao centro do oceano, uma região em que ocorre a exumação do manto. A passagem do domínio proximal para o distal ocorre de forma rápida em uma região denominada Zona de Estrangulamento. À oeste do manto exumado é possível identificar a crosta oceânica. O cruzamento dos resultados obtidos neste trabalho com dados do embasamento aflorante no continente africano sugerem um controle do deste nos valores finais de afinamento da crosta continental sob a bacia e nas regiões de manto exumado. Trabalhos recentes realizados na costa de Angola e do Brasil mostram feições semelhantes às identificadas nesta dissertação.

Avaliação da influência do manejo agrícola no uso e cobertura das terras através de ferramentas de geoprocessamento e indicadores de qualidade dos solos na bacia hidrográfica do Córrego da Caçada - Paraty/RJ

A avaliação da qualidade dos solos e a redução da Mata Atlântica tem sido alvo de diversas pesquisas no Brasil e no mundo, principalmente quando estes estão atrelados ao recorte espacial de Unidades de Conservação. No entanto, tem sido difícil para os gestores dessas unidades a avaliação dos impactos ambientais gerados ao longo dos anos nas bacias hidrográficas, principalmente pela falta de investimentos. Esta dissertação teve por objetivo geral avaliar o atual estágio de degradação da bacia hidrográfica do Córrego da Caçada pertencente à Área de Proteção Ambiental Federal de Cairuçu, no município de Paraty RJ, analisando quantitativamente e qualitativamente a redução dos fragmentos de Mata Atlântica e estabelecendo relações com a degradação física e química dos solos dentro e fora dos fragmentos florestais. A metodologia utilizada para a redução ou avanço dos fragmentos de Mata Atlântica baseou-se no uso de fotografias aéreas do ano de 1956 e imagens de satélite de 2012, onde possibilitou a avaliação espaço-temporal do uso e cobertura das terras, através da produção de um mapa temático final. Além disso, foram elaborados mapas temáticos de reconhecimento da área de estudo, como o de hipsometria, de declividade, de orientação e forma das encostas, além da geração de perfis topográficos. Para a avaliação da qualidade física, química e biológica dos solos foram determinadas as curvas de distribuição granulométrica, a densidade relativa dos grãos sólidos e a densidade aparente, porosidade total, os limites de liquidez e plasticidade, a estabilidade dos agregados em água, análises morfológicas, a saturação de bases, a capacidade de troca catiônica (CTC), a saturação por alumínio, fósforo, pH e o carbono orgânico. Para tal, foi realizada a abertura de três perfis, sendo um em área de fragmento florestal e dois em áreas de pasto. O resultado das análises permitiu, segundo a Sociedade Brasileira de Ciência do solo, a classificação de dois tipos de solos na bacia, sendo: Cambissolo Háplico Tb Distrófico Típico em área fragmento florestal e em área de pasto, e um Latossolo Amarelo Tb Distrófico Típico em área de pasto. Os resultados de laboratório mostraram que os solos avaliados têm baixa fertilidade e valores variados nos resultados de física do solo. No entanto, além do histórico de uso do solo caracterizado pelas práticas rudimentares do manejo empregado pelos Caiçaras, o clima predominante na região possibilita um regime pluviométrico anual que passa dos 2.000mm de chuva/ano, caracterizando solos muito lixiviados e pobres quimicamente. Portanto, conclui-se que a relação das propriedades físicas e químicas avaliadas junto ao manejo inadequado ao longo dos anos tem apresentado um cenário de grandes dificuldades para a recuperação florestal na bacia hidrográfica do Córrego da Caçada, o que mostra a importância da avaliação dos impactos ambientais não só pelo recorte de bacias hidrográficas, como contextualizar seu posicionamento dentro de Unidades de Conservação, com legislações e objetivos específicos.

Análise da evolução termomecânica da Bacia do Amazonas

Os dados geológicos e geofísicos escolhidos para o tema de estudo pertencem a Bacia do Amazonas, na região centro-norte do Brasil. A Bacia do Amazonas é uma bacia intracratônica com cerca de 500.000 km. A mesma está limitada ao norte pelo Escudo das Guianas e ao sul pelo Escudo Brasileiro. O limite oeste com a Bacia do Solimões é marcado pelo Arco de Purus, ao passo que o Arco de Gurupá constitui seu limite leste. Possui características inerentes a uma bacia intracratônica paleozóica, com uma longa história evolutiva, marcada por discordâncias expressivas e com uma cunha sedimentar relativamente rasa se comparada às bacias cretáceas brasileiras, o que levanta controvérsia a respeito da suficiência do soterramento para a eficiência de geração de hidrocarboneto. Podem ser reconhecidas nos 5000 m do preenchimento sedimentar da Bacia do Amazonas, duas seqüências de primeira ordem: uma paleozóica, intrudida por diques e soleiras de diabásio, na passagem do Triássico para o Jurássico, e uma mesozóica-cenozóica que representam um aspecto importante na evolução térmica da matéria orgânica que ocorre na primeira seqüência. Com relação à exploração de petróleo, apesar do fomento exploratório ocorrido nos últimos anos, a bacia ainda é considerada pouco explorada sendo sua maior reserva a da província de Urucu. Um dos fatores que dificultam bastante a exploração desta bacia assim como a bacia do Solimões a oeste é o acesso restrito, pois estão situadas em áreas remotas e florestadas, de difícil acesso, com muitas reservas indígenas e florestais, o que causa restrições logísticas, operacionais e legais. O efeito térmico das intrusões ígneas é considerado como o responsável pelo acréscimo de calor necessário à maturação da matéria orgânica e conseqüente geração de hidrocarbonetos. Este trabalho contribui com a reconstrução da história térmica desta bacia a partir da modelagem das variáveis termais e da história de soterramento. Para isso, foram utilizados modelos consagrados na literatura, que permitem, de forma simples, a estimativa do fluxo térmico através do embasamento e da seqüência sedimentar. Na análise da influência de intrusões ígneas na estrutura térmica da bacia, o modelo bidimensional desenvolvido pelo método de diferenças finitas se mostrou apropriado. Utilizou-se o fluxo térmico basal calculado nas condições de contorno da modelagem da influência térmica das ígneas. Como resultado obteve-se a estruturação térmica da bacia e a historia maturação de suas rochas geradoras

A tutela penal dos discursos potencialmente ofensivos

O presente trabalho tem como ponto de partida os problemas que podem advir doexercício potencialmente danoso da liberdade de expressão. Desta forma, foram estabelecidas, inicialmente, as premissas sobre as quais se deve fundamentar o Direito Penal no seio de um Estado Democrático de Direito. Posteriormente, foram analisados os contornos do bem jurídico limitado pela eventual intervenção penal, bem como as características e principais formas de manifestação do problema, tendo sido estabelecido, ainda, um panorama do tratamento jurídico-penal conferido ao problema nos Estados Unidos, na Alemanha, na Corte Europeia de Direitos Humanos e no Brasil. Da análise restou comprovado que há uma tendência majoritária à admissibilidade da intervenção penal sobre o problema, limitando discursos potencialmente danosos como forma de promover uma sociedade mais pluralista e tolerante. Partindo-se desta constatação, buscou-se elaborar uma proposta dogmática que possa servir como mecanismo de limitação do poder punitivo, estabelecendo-se critérios minimamente satisfatórios para a aferição da potencialidade lesiva de um discurso. Por fim, apresentou-se uma análise crítica a respeito de tais processos criminalizatórios, já que constituem mera tentativa de promoção de minha exposição valores por meio do Direito Penal, o que não poderia ser admitido num Estado Democrático de Direito.

Utilização de marcadores salivares para avaliação e controle do desempenho físico e cognitivo em atletas de futebol

A elaboração de um programa de treinamento físico depende do controle de diferentes parâmetros bioquímicos, que se relacionam com fatores como a intensidade do exercício, imunidade e com o estado redox. Além disso, estudos recentes também começaram a apontar a relevância da função executiva como componente determinante para o alcance de um alto nível de desempenho esportivo. Por outro lado, poucos estudos foram realizados em atletas até o momento utilizando estes marcadores na saliva juntamente com os testes de função cognitiva. O objetivo desse trabalho foi estudar a capacidade discriminatória das análises bioquímicas realizadas em saliva para avaliação do desempenho físico e sua relação com a função cognitiva em atletas de futebol. Trinta e dois atletas foram submetidos ao Bangsbo Sprint Test (BST) para avaliação da capacidade física e 48 horas depois ao Teste de Stroop (TSt) e Torre de Hanoi (ToH) para avaliação da função executiva. Os níveis de lactato na saliva aumentaram quando comparados aos valores Pré-BST (6,9 vezes; p<0,05). A proteína total salivar seguiu o mesmo padrão com aumento observado após o BST (+34%; p<0,05). As concentrações de imunoglobulina-A salivar (IgA-s) não mostraram diferença significativa após o BST. Os níveis de GSH e TBARs na saliva não mostraram diferença significativa, enquanto que a concentração de ácido úrico diminuiu após o BST (-26%; p<0,05). Interessantemente, a superóxido dismutase (SOD) salivar aumentou (3,6 vezes; p<0,05), enquanto que os níveis de catalase (CAT) na saliva não alteraram significativamente. Não houve correlação de nenhum dos parâmetros analisados com o desempenho no TSt, entretanto atletas localizados no percentil superior (P90) de cortisol na saliva (11,2 ng/ mL à 32,7 ng/ mL) apresentaram tempos mais longos para a resolução do ToH. A eletroforese 2D mostrou que 215 spots só apareceram no momento Pré-BST, 63 spots aumentaram e 108 diminuíram a sua expressão após o BST. Concluindo, a saliva é sensível às modificações induzidas pelo BST. A manutenção dos níveis salivares de TBARs após o BST parece ocorrer em função da diminuição dos níveis de ácido úrico, componente este que possui uma expressiva ação antioxidante. Neste sentido, o aumento de SOD pós-exercício parece agir como uma segunda linha de defesa antioxidante contra a produção de ROS induzidas pelo BST. Além disso, os resultados dos testes de função executiva indicam que níveis elevados de cortisol salivar possuem um efeito deletério no tempo de resolução da ToH, que se refere à memória de trabalho, o planejamento e solução de problemas. No entanto o TSt, que envolve a atenção seletiva e a velocidade de processamento de informações parecem não ser afetados pelos níveis de cortisol em repouso. E finalmente, a eletroforese 2D mostrou que o BST induziu a expressão diferencial de proteínas, visto que não surgiram proteínas novas após o teste, e dezenas de proteínas foram up-reguladas e down-reguladas após o BST. Estes dados sugerem que após uma análise proteômica, estas proteínas possam ser candidatas a marcadores de desempenho físico e/ou cognitivo em futuros estudos.

The California flooding rains during February, 1986 [abstract]

After an unusually strong and persistent pattern of atmospheric circulation over the United State[s] in Fall 1985, it became quite changeable (although high amplitude anomalies still prevailed). Following a fall that was cold in the West and warm in the East with heavy precipitation, a high pressure ridge set in over the West during December, with generally light precipitation over most of the country. Throughout the winter, the central North Pacific was very active, with large negative atmospheric pressure anomalies centered at about 45°N, l60°W. This activity may have been encouraged by an enhanced meridional eastern North Pacific sea surface temperature (SST) gradient, with positive SST anomalies in the subtropics and negative anomalies in midlatitudes. However, in January, the western high pressure ridge remained strong and temperatures were remarkably warm, increasing the threat of drought in California after the two previous dry winters. However, in February, storms from a greatly expanded and southerly displaced Aleutian Low broke into the West Coast. An unusual siege from February 11 to February 20 flooded central and northern California, with very heavy precipitation and record to near-record runoff. Upwards of 50 percent of annual average precipitation fell on locations from the upper San Joaquin to the Feather River drainage basins, and the largest flow since observations began in the early 1900's was recorded on the Sacramento River at Sacramento. The atmospheric pattern that was responsible for this remarkable stormy spell developed when the western high pressure retrograded to the northwest into the Aleutians, accompanied by the strengthened and southerly extended storm tract that moved into California. Although exact details vary from case to case, this episode displayed meteorological conditions similar to those in several other historical California winter flood events. These included a long duration of very strong westerly to southwesterly winds over a long subtropical fetch into California. Much of the precipitation during this series of storms was orographically induced by the moisture laden flow rising over the Sierra ranges. Due to the warm air mass, snow levels were relatively high (about 7500 feet) during the heaviest precipitation, resulting in copious runoff.

Patterns of orographic uplift in the Sierra Nevada and their relationship to upper-level atmospheric circulation

We examine monthly and seasonal patterns of precipitation across various elevations of the eastern Central Valley of California and the Sierra Nevada. A measure of the strength of the orographic effect called the “precipitation ratio” is calculated, and we separate months into four groups based on being wet or dry and having low or high precipitation ratios. Using monthly maps of mean 700-mb height anomalies, we describe the northern hemisphere mid-tropospheric circulation patterns associated with each of the four groups. Wet months are associated with negative height anomalies over the eastern Pacific, as expected. However, the orientation of the trough is different for years with high and low precipitation ratios. Wet months with high ratios typically have circulation patterns factoring a west-southwest to east-northeast storm track from around the Hawaiian Islands to the Pacific Northwest of the United States. Wet months with low precipitation ratios are associated with a trough centered near the Aleutians and a northwest to southeast storm track. Dry months are marked by anticyclones in the Pacific, but this feature is more localized to the eastern Pacific for months with low precipitation ratios than for those with high ratios. Using precipitation gauge and snow course data from the American River and Truckee-Tahoe basins, we determined that the strength of the orographic effect on a seasonal basis is spatially coherent at low and high elevations and on opposite sides of the Sierra Nevada crestline.

Efficient sampling of atomic configurational spaces.

We describe a method to explore the configurational phase space of chemical systems. It is based on the nested sampling algorithm recently proposed by Skilling (AIP Conf. Proc. 2004, 395; J. Bayesian Anal. 2006, 1, 833) and allows us to explore the entire potential energy surface (PES) efficiently in an unbiased way. The algorithm has two parameters which directly control the trade-off between the resolution with which the space is explored and the computational cost. We demonstrate the use of nested sampling on Lennard-Jones (LJ) clusters. Nested sampling provides a straightforward approximation for the partition function; thus, evaluating expectation values of arbitrary smooth operators at arbitrary temperatures becomes a simple postprocessing step. Access to absolute free energies allows us to determine the temperature-density phase diagram for LJ cluster stability. Even for relatively small clusters, the efficiency gain over parallel tempering in calculating the heat capacity is an order of magnitude or more. Furthermore, by analyzing the topology of the resulting samples, we are able to visualize the PES in a new and illuminating way. We identify a discretely valued order parameter with basins and suprabasins of the PES, allowing a straightforward and unambiguous definition of macroscopic states of an atomistic system and the evaluation of the associated free energies.

Flux and sources of nutrients in the Mississippi-Atchafalaya River Basin: Topic 3 Report for the Integrated Assessment on Hypoxia in the Gulf of Mexico.

Ths report addresses the following two questions: 1) What are the loads (flux) of nutrients transported from the Mississippi-Atchafalaya River Basin to the Gulf of Mexico, and where do they come from within the basin? 2) What is the relative importance of specific human activities, such as agriculture, point-source discharges, and atmospheric deposition in contributing to these loads? These questions were addressed by first estimating the flux of nutrients from the Mississippi-Atchafalaya River Basin and about 50 interior basins in the Mississippi River system using measured historical streamflow and water quality data. Annual nutrient inputs and outputs to each basin were estimated using data from the National Agricultural Statistics Service, National Atmospheric Deposition Program, and point-source data provided by the USEPA. Next, a nitrogen mass balance was developed using agricultural statistics, estimates of nutrient cycling in agricultural systems, and a geographic information system. Finally, multiple regression models were developed to estimate the relative contributions of the major input sources to the flux of nitrogen and phosphorus to the Gulf of Mexico.

Impact of the invasive colonial tunicate Didemnum vexillum on the recruitment of the bay scallop (Argopecten irradians irradians) and implications for recruitment of the sea scallop (Placopecten magellanicus) on Georges Bank

The invasive colonial tunicate Didemnum vexillum has become widespread in New England waters, colonizing large areas of shell-gravel bottom on Georges Bank including commercial sea scallop (Placopecten magellanicus) grounds. Didemnum vexillum colonies are also fouling coastal shellfish aquaculture gear which increases maintenance costs and may affect shellfish growth rates. We hypothesized that D. vexillum will continue to spread and may affect shellfish larval settlement and survival. We conducted a laboratory experiment to assess interactions between larval bay scallops (Argopectin irradians irradians) and D. vexillum. We found that larval bay scallops avoid settling on D. vexillum colonies, possibly deterred by the low pH of the tunicate’s surface tissue. The results of this study suggest that widespread colonization of substrata by D. vexillum could affect scallop recruitment by reducing the area of quality habitats available for settlement. We propose that the bay scallop can serve as a surrogate for the sea scallop in estimating the negative impact D. vexillum could have on the recruitment of sea scallops on Georges Bank.

Using wildlife activity and antibiotic resistance analysis to model bacterial water quality in coastal ponds

Models that help predict fecal coliform bacteria (FCB) levels in environmental waters can be important tools for resource managers. In this study, we used animal activity along with antibiotic resistance analysis (ARA), land cover, and other variables to build models that predict bacteria levels in coastal ponds that discharge into an estuary. Photographic wildlife monitoring was used to estimate terrestrial and aquatic wildlife activity prior to sampling. Increased duck activity was an important predictor of increased FCB in coastal ponds. Terrestrial animals like deer and raccoon, although abundant, were not significant in our model. Various land cover types, rainfall, tide, solar irradiation, air temperature, and season parameters, in combination with duck activity, were significant predictors of increased FCB. It appears that tidal ponds allow for settling of bacteria under most conditions. We propose that these models can be used to test different development styles and wildlife management techniques to reduce bacterial loading into downstream shellfish harvesting and contact recreation areas.