Water table waves in an unconfined aquifer: Experiments and modeling

[1] Comprehensive measurements are presented of the piezometric head in an unconfined aquifer during steady, simple harmonic oscillations driven by a hydrostatic clear water reservoir through a vertical interface. The results are analyzed and used to test existing hydrostatic and nonhydrostatic, small-amplitude theories along with capillary fringe effects. As expected, the amplitude of the water table wave decays exponentially. However, the decay rates and phase lags indicate the influence of both vertical flow and capillary effects. The capillary effects are reconciled with observations of water table oscillations in a sand column with the same sand. The effects of vertical flows and the corresponding nonhydrostatic pressure are reasonably well described by small-amplitude theory for water table waves in finite depth aquifers. That includes the oscillation amplitudes being greater at the bottom than at the top and the phase lead of the bottom compared with the top. The main problems with respect to interpreting the measurements through existing theory relate to the complicated boundary condition at the interface between the driving head reservoir and the aquifer. That is, the small-amplitude, finite depth expansion solution, which matches a hydrostatic boundary condition between the bottom and the mean driving head level, is unrealistic with respect to the pressure variation above this level. Hence it cannot describe the finer details of the multiple mode behavior close to the driving head boundary. The mean water table height initially increases with distance from the forcing boundary but then decreases again, and its asymptotic value is considerably smaller than that previously predicted for finite depth aquifers without capillary effects. Just as the mean water table over-height is smaller than predicted by capillarity-free shallow aquifer models, so is the amplitude of the second harmonic. In fact, there is no indication of extra second harmonics ( in addition to that contained in the driving head) being generated at the interface or in the interior.

Effects of soil water availability on water use efficiency of Eucalyptus cloeziana and Eucalyptus argophloia plants

Effects of soil water availability on transpiration efficiency (WUET), instantaneous water use efficiency (WUEi) and carbon isotope composition (delta(13)C) were investigated in 7-month-old plants of humid coastal (Gympie) and dry inland ( Hungry Hills) provenances of Eucalyptus cloeziana F. Muell. and in a dry inland provenance of E. argophloia Blakely (Chinchilla), supplied with 100 (W-100), 70 (W-70) and 50% (W-50) of their water requirements. At W-100, WUET of the three provenances were not significantly different but as available soil moisture decreased, E. argophloia produced greater biomass and demonstrated significantly higher WUET than either E. cloeziana provenance. Midday WUEi was not significantly affected by watering regime within each provenance but was lowest in E. argophloia. A decrease in soil water availability caused a consistent increase in delta(13)C values in all three provenances; however, delta(13)C values of E. argophloia in all three water regimes were significantly lower than those of E. cloeziana provenances, which did not differ significantly from each other. For all three provenances, delta(13)C was not correlated with WUEi but height and root collar diameter were negatively correlated to delta(13)C. There was little evidence of differences in delta(13)C, WUET and WUEi between E. cloeziana provenances but clear differences between E. cloeziana and E. argophloia. The high WUET, low WUEi and low delta(13)C for E. argophloia may have implications in the selection of Eucalyptus provenances for commercial forestry in low-rainfall regions.

Water sorption into poly[(2-hydroxyethyl methacrylate)-co-(1-vinyl-2-pyrrolidone]at 310 K

Poly(2-hydroxyethyl methacrylate) and copolymers of 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) and 1-vinyl-2-pyrrolidone (VP) in the form of cylindrical samples (approximate to8mm x 20mm) have been prepared and the sorption of water into these cylinders has been studied by the mass-uptake methods and by magnetic-resonance imaging. The equilibrium water contents for the cylinders were found to vary systematically with the copolymer composition. Diffusion of water into the cylinders was found to follow Fickian behaviour for cylinders with high HEMA contents, with the diffusion coefficients obtained from mass-uptake studies dependent on the copolymer composition, varying from 1.7 x 10(-11) m(2) s(-1) for poly(HEMA) to 2.0 x 10(-11) m(2) s(-1) for poly(HEMA-co-VP) with a composition of 1:1. However, NMR-imaging studies showed that, while the profiles of the water diffusion fronts for cylinders with high HEMA contents were Fickian, that for the 1:1 copolymer was not and indicated that the mechanism was Case III. The polymers which were rich in VP were characterized by a water-sorption process which follows Case-III behaviour. (C) 2003 Society of Chemical Industry.

Anomalous water absorption in porous materials

The absorption of fluid by unsaturated, rigid porous materials may be characterized by the sorptivity. This is a simple parameter to determine and is increasingly being used as a measure of a material's resistance to exposure to fluids (especially moisture and reactive solutes) in aggressive environments. The complete isothermal absorption process is described by a nonlinear diffusion equation, with the hydraulic diffusivity being a strongly nonlinear function of the degree of saturation of the material. This diffusivity can be estimated from the sorptivity test. In a typical test the cumulative absorption is proportional to the square root of time. However, a number of researchers have observed deviation from this behaviour when the infiltrating fluid is water and there is some potential for chemo-mechanical interaction with the material. In that case the current interpretation of the test and estimation of the hydraulic diffusivity is no longer appropriate. Kuntz and Lavallee (2001) discuss the anomalous behaviour and propose a non-Darcian model as a more appropriate physical description. We present an alternative Darcian explanation and theory that retrieves the earlier advantages of the simple sorptivity test in providing parametric information about the material's hydraulic properties and allowing simple predictive formulae for the wetting profile to be generated.

Toxicological aspects of treatment to remove cyanobacterial toxins from drinking water determined using the heterozygous P53 transgenic mouse model

The presence of toxic cyanobacteria in drinking water reservoirs renders the need to develop treatment methods for the 'safe' removal of their associated toxins. Chlorine has been shown to successfully remove a range of cyanotoxins including microcystins, cylindrospermopsin and saxitoxins. Each cyanotoxin requires specific treatment parameters, particularly solution pH and free chlorine residual. However, currently there has not been any investigation into the toxicological effect of solutions treated for the removal of these cyanotoxins by chlorine. Using the P53(def) transgenic mouse model mate and female C57BL/6J hybrid mice were used to investigate potential cancer inducing effects from such oral dosing solutions. Both purified cyanotoxins and toxic cell-free extract cyanobacterial solutions were chlorinated and administered over 90 and 170 days (respectively) in drinking water. No increase in cancer was found in any treatment. The parent cyanotoxins, microcystins, cylindrospermopsin and saxitoxins were readily removed by chlorine. There was no significant increase in the disinfection byproducts trihalomethanes or haloacetic acids, levels found were well below guideline values. Histological examination identified no effect of treatment solutions except male mice treated with chlorinated cylindrospermopsin (as a cell free extract). In this instance 40% of males were found to have fatty vacuolation in their livers, cause unknown. It is recommended that further toxicology be undertaken on chlorinated cyanobacterial solutions, particularly for non-genotoxic carcinogenic compounds, for example the Tg. AC transgenic mouse model. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Influence of renal denervation on blood pressure, sodium and water excretion in acute total obstructive apnea in rats

Obstructive apnea (OA) can exert significant effects on renal sympathetic nerve activity (RSNA) and hemodynamic parameters. The present study focuses on the modulatory actions of RSNA on OA-induced sodium and water retention. The experiments were performed in renal-denervated rats (D; N = 9), which were compared to sham (S; N = 9) rats. Mean arterial pressure (MAP) and heart rate (HR) were assessed via an intrafemoral catheter. A catheter was inserted into the bladder for urinary measurements. OA episodes were induced via occlusion of the catheter inserted into the trachea. After an equilibration period, OA was induced for 20 s every 2 min and the changes in urine, MAP, HR and RSNA were recorded. Renal denervation did not alter resting MAP (S: 113 ± 4 vs D: 115 ± 4 mmHg) or HR (S: 340 ± 12 vs D: 368 ± 11 bpm). An OA episode resulted in decreased HR and MAP in both groups, but D rats showed exacerbated hypotension and attenuated bradycardia (S: -12 ± 1 mmHg and -16 ± 2 bpm vs D: -16 ± 1 mmHg and 9 ± 2 bpm; P < 0.01). The basal urinary parameters did not change during or after OA in S rats. However, D rats showed significant increases both during and after OA. Renal sympathetic nerve activity in S rats increased (34 ± 9%) during apnea episodes. These results indicate that renal denervation induces elevations of sodium content and urine volume and alters bradycardia and hypotension patterns during total OA in unconscious rats.

Estudo da cinética de extração alcoólica durante o processamento de licor de banana

O licor é uma bebida obtida a partir da mistura de álcool, água, açúcar e compostos aromáticos que podem ser extraídos de ervas, frutas, chocolates entre outros, dando origem a vários tipos e sabores de bebida. A banana é uma fruta perecível, que é produzida durante o ano todo e destaca-se no setor do agronegócio capixaba, sendo, portanto, uma boa alternativa para produção de licor, de cor e sabor bem característicos. O aroma é formado por uma mistura complexa de substâncias e que desempenha papel importante na aceitação do licor. Sua caracterização é feita por técnicas cromatográficas avançadas, como o emprego de GC/MS, e constitui um procedimento indispensável para o desenvolvimento da bebida em destaque. Este estudo teve como objetivo principal analisar o processo de extração dos compostos da banana durante a etapa de infusão para a produção de licor de banana e caracterização química de voláteis do extrato. Foram testadas cinco formulações: 200 g, 400 g, 600 g, 800 g e 1000 g de banana para 1 L de álcool de cereais com graduação alcoólica de 92,8 °GL, para obtenção do extrato hidroalcoólico de banana. Na etapa de extração foram realizadas análises físico-químicas de cor, °Brix, índice de refração, pH e atividade de água. Essas análises permitem determinar a cinética de extração dos compostos, bem como o tempo necessário para sua estabilização. A partir dos extratos, foram produzidos licores misturando-se água, extrato e xarope de açúcar, em proporções para que o licor tivesse 30% (m.v-1) de açúcares adicionados e 18 °GL, e foram realizadas análises físico-químicas no licor recém-preparado e após 60 dias de armazenamento. A análise dos compostos voláteis foi realizada no extrato hidroalcoólico após 21 dias do tratamento 2 (400 g.L-1), tendo a extração desses compostos ocorrido por meio do SPME e injetado no GC/MS. Foi observado que a cinética de extração variou para cada concentração e com o tipo de composto extraído. O tratamento 2 foi o que possuiu melhores características comparado aos demais, pois nessa concentração foi percebida a estabilização da coordenada de cor b* e não foi observado aglomeração de banana. O tempo de estabilização foi de 11 dias e a coordenada de cor b* foi o parâmetro utilizado para determinar o final da extração. Houve variações nos valores das análises físico-químicas entre o tempo 0 e após 60 dias, que podem ter ocorrido devido a reações no processo de maturação. Não foram detectados compostos voláteis de interesse, necessitando de adaptação da metodologia utilizada para avaliação de aroma de extrato hidroalcoólico de banana.

Caracterização físico-química do amido e da farinha da fruta-pão (Artocarpus altilis) e aplicação em pães de forma

A fruta-pão é um fruto rico em vitaminas e minerais do qual pode ser extraído o amido ou processado à forma de farinha aumentando sua vida de prateleira. Essa farinha pode substituir parcialmente a farinha de trigo em produtos panificáveis. O objetivo do presente estudo foi extrair e analisar algumas características físicas, químicas e tecnológicas do amido nativo de fruta-pão, além de realizar a caracterização físico-química da farinha obtida desse fruto, de suas misturas com a farinha de trigo e verificar a viabilidade destas na elaboração de pão de forma. O amido de fruta-pão foi submetido às análises de umidade, capacidade de ligação de água a frio (CLAF), poder de inchamento (PI), índice de solubilidade (IS), sinérese, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raio X. O amido de milho foi analisado para efeito de comparação. O amido de fruta-pão apresentou maior umidade (18,32%), CLAF (80,33%), PI (198,71 g/g a 90 0C), IS (7,22% a 90 0C) e sinérese (2,69 mL) quando comparado com o amido de milho. Pela análise de MEV, verificou-se que o amido de fruta-pão apresentou grânulos menores que os do amido de milho, mas ambos com formato poliédrico. A difração de raio X permitiu classificar o amido de milho como tipo A e o de fruta-pão como tipo B. As amostras de farinha analisadas continham um percentual de farinha de fruta-pão de 0% (controle), 5%, 10%, 15%, 20% e 100% e foram submetidas às análises de umidade, cinzas, extrato etéreo, carboidratos, proteína, energia, fibra total, solúvel e insolúvel, pH, cor e granulometria. Os mesmos percentuais de substituição foram utilizados para a elaboração dos pães, analisados em relação a umidade, peso, volume, volume específico, altura, perfil de textura, aceitação sensorial e intenção de compra. A substituição da farinha de trigo pela farinha de fruta-pão influenciou na granulometria das misturas, reduziu o teor de proteína de 10,8% para 3,99%, elevou o percentual de carboidratos, cinzas e pH de 73,84%, 0,52% e 5,94 para 83,10%, 2,19% e 6,34 , respectivamente. No entanto, para a umidade, teor de lipídeos e diferença global de cor das amostras não foi verificada influência significativa do percentual de substituição. A farinha de fruta-pão apresentou um maior percentual de fibras totais (21,17%), solúveis (10,39%) e insolúveis (10,77%). Para os pães de forma, o aumento da substituição não influenciou na umidade e no peso dos pães, exceto para a amostra com 100% de farinha de fruta-pão, que apresentou 41,28% de umidade e peso de 588,65 g. Para as demais análises, os maiores percentuais de substituição influenciaram negativamente as características do produto. Em relação a caracterização físico-química das amostras de farinha, o aumento do percentual de substituição influenciou na maioria dos parâmetros avaliados. Para os pães, as formulações com maiores notas hedônicas e com melhor intenção de compra foram as com substituição de 5% e de 10%.

Potencialidades dos extrativos do cerne da madeira de teca como preservativo natural e sua influência na cor de madeiras claras

Este estudo teve como objetivo avaliar o potencial preservativo dos extrativos do cerne da madeira de teca (Tectona grandis) e a capacidade dos mesmos na mudança de coloração de madeiras claras. Para tanto, os resíduos gerados no processamento mecânico do cerne da madeira de teca com 20 anos de idade foram coletados e utilizados para realização de extrações. Para avaliar a influência dos extrativos de teca na cor e resistência natural da madeira foi utilizado o alburno da madeira de teca com 10 anos, além da madeira de Pinus sp., em função de ser uma madeira de coloração clara e baixa resistência natural. Foram realizadas extrações em água quente e etanol absoluto. Para determinação da concentração das soluções de tratamento foi realizado um ensaio de toxidez ao fungo Postia placenta. Após definida a concentração, as soluções extraídas foram preparadas para a impregnação. Além disto, foi utilizada uma terceira solução, composta pela combinação das soluções extraídas em água quente e etanol absoluto. Para cada solução testada foi realizado o tratamento pelo método de célula-cheia (Bethell). Para testar a eficiência das soluções preparadas com extrativos de teca, foram realizados leituras colorimétricas e ensaios biológicos com fungos e térmitas xilófagos. A combinação dos extrativos testados promoveu um escurecimento e reduziu a desuniformidade da cor, fazendo com que as madeiras tratadas se aproximassem mais da cor da madeira de cerne do que das amostras sem tratamento das respectivas espécies. A solução de extrativos obtida em etanol absoluto e a combinação dos extrativos obtidos em água quente e etanol absoluto promoveram os melhores resultados na resistência da madeira tratada contra fungos e térmitas xilófagos, alterando significativamente a classe de resistência das respectivas espécies tratadas.

Elaboração e análise de extrato hidrossolúvel de gergelim (Sesamum indicum)

O objetivo do presente estudo foi elaborar e caracterizar um extrato hidrossolúvel à base de gergelim para ser usado como possível substituto do leite de vaca e extrato de soja. Foi proposto um modelo de cinética de absorção de água durante a etapa de maceração no qual estimou o tempo ideal de batimento do gergelim macerado e se essa etapa influencia no rendimento do produto. Posteriormente com o objetivo de saber a influência do tempo de batimento (0,45 min a 14,55 min) e a concentração do extrato (1,925% a 23,07%) foram avaliadas através de um delineamento composto central rotacional (DCCR), ou seja, um delineamento 22 incluindo 4 ensaios nas condições axiais e 5 repetições no ponto central, totalizando 13 experimentos. Para todos os ensaios do delineamento realizou-se análises de viscosidade, cor, sólidos solúveis totais e rendimento. As mesmas análises foram realizadas em amostras comerciais de leite de vaca e extrato hidrossolúvel de soja com o intuito de comparação. Após a realização dessa etapa foi possível à seleção de algumas amostras para elaboração do extrato hidrossolúvel de gergelim e então realizou-se análises físico-químicas (proteína, cinzas, lipídios, carboidratos) e determinou-se a capacidade antioxidante por ABTS e teor de compostos fenólicos de tais amostras. Quanto à análise de rendimento não houve diferença significativa da quantidade de extrato obtido em diferentes temperaturas de maceração pelo teste de Tukey (p> 0,05). O DCCR foi realizado no programa Statistica e selecionaram-se os ensaios 1, 2, 6, 7, PC (ponto central) que foram as amostras que mais se assemelharam com as amostras comerciais estudadas. Nessas amostras realizou-se as análises físico-químicas além de capacidade antioxidante e compostos fenólicos. O conteúdo de sólidos totais na amostra 6 foi superior as demais amostras, diferindo estatisticamente das demais amostras (p> 0,05). Já para o teor de lipídios, cinzas e proteínas encontrados nas amostras 6 e PC foram maiores que as demais amostras, enquanto a amostra 7 exibiu o menor teor de lipídios e proteínas, considerando que o teor de cinzas das amostras 1, 2 e 7 foram estatisticamente iguais. O teor de carboidratos calculado por diferença foi superior nas amostras 1, 2 e 7 e com o menor valor na amostra 6. Os valores de capacidade antioxidante e compostos fenólicos não se diferenciaram estatisticamente entre si ao nível de 5% de probabilidade. Concluiu-se portanto que a etapa de maceração não influenciou no rendimento do produto final. A partir das análises físico-químicas pode-se concluir que o extrato hidrossolúvel de gergelim em determinadas amostras apresentou um melhor desempenho quanto ao valor nutricional comparado ao extrato de soja.

Remoção do herbicida 2,4 diclorofenoxiacético (2,4-D) no tratamento convencional de água e associado à adsorção em carvão ativado em pó (CAP) em escala piloto

O aumento do uso de agrotóxicos no Brasil tem causado muitas preocupações, tanto em relação à questão ambiental quanto a saúde pública. Muitos desses compostos não são eficientemente removidos das águas por tratamento convencional, sendo necessárias alternativas que os removam das águas de abastecimento. Dentre as tecnologias existentes, a adsorção em CAP é considerada uma das mais efetivas e confiáveis, cujas vantagens incluem alta eficiência de remoção e facilidade de operação. O objetivo desta pesquisa é avaliar a remoção, em escala piloto, do agrotóxico 2,4-D e o seu principal metabólito 2,4-DCP em amostras de águas tratadas por adsorção em CAP associado ao tratamento convencional. Os testes foram realizados em instalação piloto na áreada ETA Carapina/CESAN. A água bruta foi a proveniente do rio Santa Maria da Vitória contaminadaatravés da adição de agrotóxico em sua fórmula comercial. Foram realizados quatro ensaios, dois sem adição de CAP e dois com adição de CAP junto à unidade de mistura rápida. Os agrotóxicos foram detectados e quantificados através da cromatografia líquida de alta eficiência, em metodologia validada. As amostras coletadas foram caracterizadas de acordo com os parâmetros: temperatura, turbidez, condutividade elétrica, absorbância em 254 nm, cor real, cor aparente, alcalinidade, carbono orgânico total, além e concentração dos agrotóxicos 2,4-D e ácido 2,4,5-T e do metabólito 2,4-DCP. Os diferentes ensaios foram avaliados em termos da taxa de remoção destes parâmetros. Como resultado no TCVcom adição de CAP o composto de interesse foi removido abaixo de 30 μg. L-1,Valor Máximo Permitido, estabelecido pela Portaria do MS n° 2.914/2011 para dosagem de 100μg.L-1e mostrou-se eficiente, também, na remoção de matéria orgânica. Em nenhum dos testes foi detectado o composto 2,4-DCP e 2,4,5-T.

Five generations of peace operations: from the "thin blue line" to "painting a country blue"

This article combines both international practice and analytical contributions into a systematic and synthetic presentation of the evolution of peace operations from their modern inception in 1948 to the present. It seeks to serve a didactic purpose in proposing a basic structure for Brazilian scholars' burgeoning debate on peace operations and intervention, rather than a definitive characterization of blue helmet practice. Peace operations' progression is traced through five analytical "generations," each adding a crucial factor distinguishing it from its predecessors. Each generation is placed in relation to changes in the nature of conflict and in the interpretation of the foundational principles of peace operations, and links to broader theoretical issues in International Relations are made explicit at each stage.

Morphological, physical and pedogenetic attributes related to water yield in small watersheds in Guarapari/ES, Brazil

Soil characteristics related to the genesis, land use and management are important factors in water dynamics in watersheds. This study evaluated physical, morphological and pedogenetic attributes related to water yield potential in small watersheds in Guarapari, ES, Brazil. The following representative profiles were selected, morphologically described and sampled in area of Atlantic Forest domain: Lithic Udifolists, Oxyaquic Udifluventes, Typic Paleudults, Typic Hapludults, Typic Hapludox, Oxic Dystrudepts and Typic Endoaquents. Samples were collected in the soil profiles for physical analysis. Measurements of field-saturated hydraulic conductivity and soil penetration resistance were perfomed in some profiles, which were under different uses. The Endoaquents of Limão Creek can be considered efficient as temporary water reservoirs. However, the use of artificial drainage tends to reduce this effect. Differential erosion was detected by the sand texture on the surface of the Typic Paleudults due to the low degree of clay flocculation, slope, high resistance to the penetration and low hydraulic conductivity of the Bt horizon, making it necessary to adopt soil management practices to increase the water infiltration. Under pasture, mainly in the cattle trails where the trampling is more intense, there was high resistance to penetration in the superficial layers of the Typic Hapludults. The Typic Hapludox have the greatest potential for water yield in the small watersheds because of its greater extent in the headwaters and their morphological and physical characteristics, which can result in increased aquifer recharge.

Color Models and Illumination Changes

Color model representation allows characterizing in a quantitative manner, any defined color spectrum of visible light, i.e. with a wavelength between 400nm and 700nm. To accomplish that, each model, or color space, is associated with a function that allows mapping the spectral power distribution of the visible electromagnetic radiation, in a space defined by a set of discrete values that quantify the color components composing the model. Some color spaces are sensitive to changes in lighting conditions. Others assure the preservation of certain chromatic features, remaining immune to these changes. Therefore, it becomes necessary to identify the strengths and weaknesses of each model in order to justify the adoption of color spaces in image processing and analysis techniques. This chapter will address the topic of digital imaging, main standards and formats. Next we will set the mathematical model of the image acquisition sensor response, which enables assessment of the various color spaces, with the aim of determining their invariance to illumination changes.

Effect of cattle manure on sunflower production and water use in two types of soil

The aim of the present study was to evaluate water consumption, use efficiency and yield components of sunflower variety Embrapa 122 V/2000 cultivated in two types of soil (Fluvissol and Haplic Luvisol) subjected to increasing doses of cattle manure. The experiment was carried out in a greenhouse at Universidade Estadual da Paraíba. The experimental design was completely randomized in a factorial scheme. The irrigation was performed every other day, replacing the water absorbed by the plants. The water consumption and the use efficiency were evaluated, being the use efficiency determined by the ratio of the total dry mass of sunflower and the amount of water used to produce it in each treatment. Plants were harvested at 95 days after sowing when the following parameters were evaluated: number of seeds per plant, weight of seeds per plant, weight of 1000 seeds and the outer diameter of the capitulum (head). The results showed that the sunflower was positively affected by cattle manure application, increasing the production components and the water use efficiency, regardless of the type of soil. Excepting for the 1000 seeds weight and the water use efficiency, the type of soil affected significantly the water use, the number and weight of seeds per plant. The plants cultivated in Haplic Luvisol had a better performance.