Is China's fifth-largest inland lake to dry-up? Incorporated hydrological and satellite-based methods for forecasting Hulun Lake water levels

Hulun Lake, China's fifth-largest inland lake, experienced severe declines in water level in the period of 2000-2010. This has prompted concerns whether the lake is drying up gradually. A multi-million US dollar engineering project to construct a water channel to transfer part of the river flow from a nearby river to maintain the water level was completed in August 2010. This study aimed to advance the understanding of the key processes controlling the lake water level variation over the last five decades, as well as investigate the impact of the river transfer engineering project on the water level. A water balance model was developed to investigate the lake water level variations over the last five decades, using hydrological and climatic data as well as satellite-based measurements and results from land surface modelling. The investigation reveals that the severe reduction of river discharge (-364±64 mm/yr, ∼70% of the five-decade average) into the lake was the key factor behind the decline of the lake water level between 2000 and 2010. The decline of river discharge was due to the reduction of total runoff from the lake watershed. This was a result of the reduction of soil moisture due to the decrease of precipitation (-49±45 mm/yr) over this period. The water budget calculation suggests that the groundwater component from the surrounding lake area as well as surface run off from the un-gauged area surrounding the lake contributed ∼ net 210 Mm3/yr (equivalent to ∼ 100 mm/yr) water inflows into the lake. The results also show that the water diversion project did prevent a further water level decline of over 0.5 m by the end of 2012. Overall, the monthly water balance model gave an excellent prediction of the lake water level fluctuation over the last five decades and can be a useful tool to manage lake water resources in the future.

CO2 Capture in Wet and Dry Superbase Ionic Liquids

The solubility of carbon dioxide in five tetraalkylphosphonium superbase ionic liquids, namely the trihexyltetradecylphoshonium phenoxide, trihexyltetradecylphoshonium benzotriazolide, trihexyltetradecylphoshonium benzimidazolide, trihexyltetradecylphoshonium 1,2,3-triazolide, and trihexyltetradecylphoshonium 1,2,4-triazolide was studied experimentally under dry and wet conditions at 22 A degrees C and at atmospheric pressure, using a gravimetric saturation technique. The effects of anion structure and of the presence or absence of water in the solution on the carbon dioxide solubility were then deduced from the data. H-1 and C-13-NMR spectroscopy and ab initio calculations were also conducted to probe the interactions in these solutions, as carbon dioxide and water can compete in the ionic liquid structure during the absorption process. Additionally, the viscosity of selected superbase ionic liquids was measured under dry and wet conditions, in the presence or absence of CO2, to evaluate their practical application in carbon dioxide capture processes. Finally, the recyclability of the trihexyltetradecylphoshonium 1,2,4-triazolide under dry and wet conditions was determined to probe the ability of selected solvents to solubilize chemically a high concentration of carbon dioxide and then release it in a low energy demand process.

The use of power ultrasound treatment in dry red kidney beans as a means to reduce the rehydration step during canning production while maintaining high nutritional value.

The use of power ultrasound treatment in dry red kidney beans as a means to reduce the rehydration step during canning production while maintaining high nutritional value. IFT Annual Meeting. Chicago, 13-16/7/2013. (Poster

Activity and coke formation of nickel and nickel carbide in dry reforming: A deactivation scheme from density functional theory

Dry reforming is a promising reaction to utilise the greenhouse gases CO2 and CH4. Nickel-based catalysts are the most popular catalysts for the reaction, and the coke formation on the catalysts is the main obstacle to the commercialisation of dry reforming. In this study, the whole reaction network of dry reformation on both flat and stepped nickel catalysts (Ni(111) and Ni(211)) as well as nickel carbide (flat: Ni3C(001); stepped: Ni3C(111)) is investigated using density functional theory calculations. The overall reaction energy profiles in the free energy landscape are obtained, and kinetic analyses are utilised to evaluate the activity of the four surfaces. By careful examination of our results, we find the following regarding the activity: (i) flat surfaces are more active than stepped surfaces for the dry reforming and (ii) metallic nickel catalysts are more active than those of nickel carbide, and therefore, the phase transformation from nickel to nickel carbide will reduce the activity. With respect to the coke formation, the following is found: (i) the coke formation probability can be measured by the rate ratio of CH oxidation pathway to C oxidation pathway (r(CH)/r(C)) and the barrier of CO dissociation, (ii) on Ni(111), the coke is unlikely to form, and (iii) the coke formations on the stepped surfaces of both nickel and nickel carbide can readily occur. A deactivation scheme, using which experimental results can be rationalised, is proposed. 

The Neolithic of the Mediterranean

Synthesis of major processes of Neolithisation across the Mediterranean

High-resolution genetic analysis reveals extensive gene flow within the jellyfish Pelagia noctiluca (Scyphozoa) in the North Atlantic and Mediterranean Sea

Despite the importance of gelatinous zooplankton as components of marine ecosystems, both ecologically and socio-economically, relatively little is known about population persistence or connectivity in jellyfish. In the present study, we employed a combination of nuclear microsatellite markers and sequence data from the mitochondrial cytochrome oxidase I (COI) gene to determine levels and patterns of population genetic structuring in the holoplanktonic jellyfish Pelagia noctiluca across the northeast Atlantic Ocean and Mediterranean Sea. Our results indicate a high degree of connectivity in P. noctiluca, with little evidence of geographical structuring of genetic variation. A small but significant differentiation of Atlantic Ocean and Mediterranean stocks was detected based on the microsatellite data, but no evidence of differentiation was observed with the mtDNA, probably due to the higher power of the microsatellites to detect low levels of genetic structuring. Two clearly distinct groups of genotypes were observed within the mtDNA COI, which probably diverged in the early Pleistocene, but with no evidence of geographical structuring. Palaeodistribution modelling of P. noctiluca at the Last Glacial Maximum (LGM; ca. 21 KYA) indicated large areas of suitable habitat south of the species’ current-day distribution, with little reduction in area. The congruent evidence for minimal genetic differentiation from the nuclear microsatellites and the mtDNA, coupled with the results of the palaeodistribution modelling, supports the idea of long-term population stability and connectivity, thus providing key insights into the population dynamics and demography of this important species

Association of a Mediterranean type diet with age-related macular degeneration in the EUREYE study

Investigative Ophthalmology & Visual Science Volume 56 Issue 7 Pages 3760-3760

The Baltic Dry Index: cyclicalities, forecasting and hedging strategies

The cyclical properties of the Baltic Dry Index (BDI) and their implications for forecasting performance are investigated. We find that changes in the BDI can lead to permanent shocks to trade of major exporting economies. In our forecasting exercise, we show that commodities and trigonometric regression can lead to improved predictions and then use our forecasting results to perform an investment exercise and to show how they can be used for improved risk management in the freight sector.

The use of biomarkers to diagnose the ecological impact of pollutants in Mediterranean rivers

Um assunto que requer atenção é a avaliação ecológica da qualidade da água de ecossistemas de água doce. Uma abordagem que surge como promissora é a biomonitorização baseada em biomarcadores, porque pode avaliar a saúde dos organismos e obter sinais de alerta precoce acerca dos riscos ambientais. Até agora, porém, o uso de biomarcadores em espécies de invertebrados, para diagnosticar danos ecológicos nos rios, é escasso. Por essa razão, existe uma necessidade urgente de desenvolver biomarcadores nas principais espécies de macroinvertebrados dos ecossistemas fluviais que são alvo de estudo. Esta tese tem como objectivo averiguar se as respostas in situ, aliadas aos biomarcadores, podem ser um método viável para avaliar os danos ecológicos de contaminantes em ecossistemas de água doce. Numa primeira fase, os biomarcadores foram usados para averiguar os mecanismos fisiológicos de adaptação genética de clones de Daphnia magna ao pesticida organofosforado fenitrothion. Numa segunda fase, os biomarcadores foram usados como ferramentas de diagnóstico de poluição em zonas ribeirinhas. Estes estudos foram realizados com três espécies-chave de macroinvertebrados: Daphnia magna, Corbicula fluminea e Hydropsyche exocellata, nos rios Besós e Llobregat e no Delta do rio Ebro (NE Espanha). Além disso, foram realizados com animais capturados nos rios, ou com ensaios de transplantes, e foram complementados com índices biológicos de macroinvertebrados e análises químicas da água e dos animais. Como os contaminantes químicos têm vários modos toxicológicos de acção e, portanto, afectam várias respostas bioquímicas dos organismos, foram analisados nas três espécies um conjunto de biomarcadores pertencentes a diferentes vias metabólicas. A abordagem experimental indica que o uso combinado de biomarcadores e outras medidas, tais como índices biológicos e testes in situ, contribui para diagnosticar os efeitos prejudiciais de contaminantes nas comunidades ribeirinhas.

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.

Assessment of higher plant species suitability for ecological restoration following major disturbance

O presente trabalho é constituído por uma revisão bibliográfica e uma série de estudos científicos experimentais visando a melhoria do conhecimento da ecologia de germinação e resposta ao estresse hídrico em arbustos autóctones. Estes estudos pretendem contribuir para o conhecimento da ecologia de espécies autóctones na fase de germinação e estabelecimento inicial das plântulas através da comparação da resposta de sementes de diferentes proveniências. Os primeiros três capítulos focam-se no estudo dos efeitos de pré-tratamentos na germinação de espécies arbustivas com diferentes estratégias de regeneração e dormência da semente, enquanto os dois últimos capítulos incidem sobre o efeito de diferentes condições de disponibilidade de água na germinação e estabelecimento inicial de plântulas com potencial para restauro ecológico. Este estudo procura abordar aspetos importantes para o estudo e validação do uso de espécies alvo para o restauro ecológico em zonas Mediterrânicas, contribuindo deste modo para a melhoria do conhecimento da ecologia destas espécies. A germinação foi estimulada por pré-tratamentos de calor em quatro das cinco espécies cuja época de dispersão da semente na primavera-verão. As sementes provenientes do sul tenderam a germinar melhor, sendo ao mesmo tempo mais pequenas. Por outro lado, a germinação em espécies cuja dispersão da semente ocorre no outono-inverno variou de acordo com o tipo de dormência da semente. A germinação foi em geral favorecida pela estratificação a frio na espécie apresentando dormência fisiológica mas foi negativamente afetada na espécie que não apresenta dormência. Esta resposta não foi, no entanto, inequívoca pois foi dependente da proveniência estudada. O efeito da estratificação a frio teve em geral um efeito mais positivo ou menos negativo nas sementes provenientes do norte em comparação com as outras proveniências. O stress-osmótico teve um efeito negativo consistente na germinação de Pistacia lentiscus e outro fator que também afetou significativamente a germinação foi a variabilidade intra-populacional entre plantas mãe. As duas proveniências apresentaram diferentes graus de associação entre a germinação e/ou caracteres morfológicos da semente ou planta mãe. Quanto à fase de estabelecimento inicial, o baixo conteúdo em água teve um claro efeito negativo no investimento relativo em biomassa acima do solo e um efeito positivo no investimento relativo em biomassa abaixo do solo em Arbutus unedo. Esta resposta não foi inequívoca, uma vez que as proveniências diferiram em adaptações morfológicas ao baixo conteúdo em água. As plântulas da proveniência mais húmida revelaram uma taxa de crescimento relativo superior mas, ao mesmo tempo, uma fraca adaptação às condições de baixa disponibilidade de água, quando comparadas com as outras proveniências. Ao contrário, as plântulas da proveniência seca com verão mais quente apresentaram semelhantes diâmetro do colo da raiz, peso seco de folhas e performance fisiológica sob os dois regimes de irrigação. Os resultados obtidos revelam diferenças significativas na germinação e desenvolvimento inicial entre as distintas proveniências que poderão estar relacionadas com adaptações ao clima dos locais de origem. Os desenvolvimentos futuros do estudo dos mecanismos subjacentes às adaptações observadas poderiam contribuir para a melhoria das previsões de sucesso do estabelecimento inicial em diferentes populações de plantas, permitindo aumentar a confiança e efetividade de custos nas decisões relacionadas com ações de restauro ecológico em cenários de alterações climáticas.