Carbon uptake rate calculated for sea-ice core samples during POLARSTERN cruise ARK-XXVII/3 (IceArc) in 2012

Net Primary Production was measured using the 14**C uptake method with minor modifications. Melted sea ice samples were spiked with 0.1µCi ml**-1 of 14**C labelled sodium bicarbonate (Moravek Biochemicals, Brea, USA) and distributed in 10 clear bottles (20 ml each). Subsequently they were incubated for 12 h at -1.3°C under different scalar irradiances (0-420 µmol photons m**-2 s**-1) measured with a spherical sensor (Spherical Micro Quantum Sensor US-SQS/L, Heinz Walz, Effeltrich, Germany). At the end of the incubation, samples were filtered onto 0.2 µm nitrocellulose filters and the particulate radioactive carbon uptake was determined by liquid scintillation counting using Filter count scintillation cocktail (Perkin Elmer, Waltham, USA). The carbon uptake values in the dark were subtracted from the carbon uptake values measured in the light incubations. Dissolved inorganic carbon (DIC) was measured for each sample using the flow injection system (Hall and Aller, 1992). The DIC concentration was taken into account to calculate the amount of labeled bicarbonate incorporated into the cell. Carbon fixation rates were normalized volumetrically and by chlorophyll a. Photosynthesis-irradiance curves (PI curves) were fitted using MATLAB® according to the equation proposed by Platt et al. (1980) including a photoinhibition parameter (beta) and providing the main photosynthetic parameters: maximum Chla normalized carbon fixation rate if there were no photoinhibition (Pb) and the initial slope of the saturation curve (alpha). The derived parameters: light intensity at which photosynthesis is maximal (Im), the carbon fixation rate at that maximal irradiance (Pbm) and the adaptation parameter or photoacclimation index (Ik) were calculated according to Platt et al. (1982).

Fusicoccin Counteracts the n-Ethylmaleimide and Silver-Induced Stimulation of Oxygen Uptake in Egeria densa Leaves1

It was previously shown that a number of sulfhydryl [SH] group reagents (N-ethylmaleimide [NEM], iodoacetate, Ag+, HgCl2, etc.) can induce a marked, transitory stimulation of O2 uptake (QO2) in Egeria densa leaves, insensitive to CN− and salicylhydroxamic acid and inhibited by diphenylene iodonium and quinacrine. The phytotoxin fusicoccin (FC) also induces a marked increase in O2 consumption in E. densa leaves, apparently independent of the recognized stimulating action on the H+-ATPase. In this investigation we compared the FC-induced increase in O2 consumption with those induced by NEM and Ag+, and we tested for a possible interaction between FC and the two SH blockers in the activation of QO2. The results show (a) the different nature of the FC- and NEM- or Ag+-induced increases of QO2; (b) that FC counteracts the NEM- (and Ag+)-induced respiratory burst; and (c) that FC strongly reduces the damaging effects on plasma membrane permeability observed in E. densa leaves treated with the two SH reagents. Two alternative models of interpretation of the action of FC, in activating a CN−-sensitive respiratory pathway and in suppressing the SH blocker-induced respiratory burst, are proposed.

Walking performance, oxygen uptake kinetics and resting muscle pyruvate dehydrogenase complex activity in peripheral arterial disease

In the present study, we tested the hypothesis that walking intolerance in intermittent claudication (IC) is related to both slowed whole body oxygen uptake (Vo(2)) kinetics and altered activity of the active fraction of the pyruvate dehydrogenase complex (PDCa) in skeletal muscle. Ten patients with IC and peripheral arterial disease [ankle/brachial index (ABI) = 0.73 +/- 0.13] and eight healthy controls (ABI = 1. 17 +/- 0.13) completed three maximal walking tests. From these tests, averaged estimates of walking time, peak Vo(2) and the time constant of Vo(2) (tau) during submaximal walking were obtained. A muscle sample was taken from the gastrocnemius medialis muscle at rest and analysed for PDCa and several other biochemical variables. Walking time and peak Vo(2) were approx. 50 % lower in patients with IC than controls, and tau was 2-fold higher (P < 0.05). r was significantly correlated with walking time (r = -0.72) and peak Vo(2) (r = -0.66) in patients with IC, but not in controls. PDCa was not significantly lower in patients with IC than controls; however, PDCa tended to be correlated with tau (r = -0.56, P = 0.09) in patients with IC, but not in controls (r = -0.14). A similar correlation was observed between resting ABI and tau (r = -0.63, P = 0.05) in patients with IC. These data suggest that the impaired Vo(2) kinetics contributes to walking intolerance in IC and that, within a group of patients with IC, differences in Vo(2) kinetics might be partly linked to differences in muscle carbohydrate oxidation.

Modelling oxygen diffusion and cell growth in a porous, vascularising scaffold for soft tissue engineering applications

Soft tissue engineering presents significant challenges compared to other tissue engineering disciplines such as bone, cartilage or skin engineering. The very high cell density in most soft tissues, often combined with large implant dimensions, means that the supply of oxygen is a critical factor in the success or failure of a soft tissue scaffold. A model is presented for oxygen diffusion in a 15-60 mm diameter dome-shaped scaffold fed by a blood vessel loop at its base. This model incorporates simple models for vascular growth, cell migration and the effect of cell density on the effective oxygen diffusivity. The model shows that the dynamic, homogeneous cell seeding method often employed in small-scale applications is not applicable in the case of larger scale scaffolds such as these. Instead, we propose the implantation of a small biopsy of tissue close to a blood supply within the scaffold as a technique more likely to be successful. Crown Copyright (c) 2005 Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Structural aspects of reversible molecular oxygen uptake

The system IrX(CO)[P(C6H5)3]3 in benzene solution adds molecular oxygen reversibly if X is chlorine and irreversibly if X is iodine. The crystal structure of the complex IrIO 2(CO)[P(C6H5)3]2 · CH2Cl2 is reported here and compared with a previous study of the structure of IrClO2(CO)[P(C6H 5)3]2. The O-O bond length is 1.47 ± 0.02 angstroms in the irreversibly oxygenated iodo-compound and 1.30 ± 0.03 angstroms in the reversibly oxygenated chlorocompound.

Desempenho de um reator para compostagem descentralizada de lixo orgânico domiciliar e grau de maturação do composto

Nas últimas décadas, a disposição final de lixo tornou-se um sério problema a ser enfrentado por todos os países, em função da escassez crescente de terrenos disponíveis para aterros sanitários e distância cada vez maior dos centros geradores e a disposição final, assim como do aumento substancial da geração per capita. A acumulação de lixo nos grandes centros populacionais estimula a proliferação de macro e microvetores (ratos, baratas, moscas, vírus, bactérias, parasitos) e conseqüentemente, a disseminação de doenças. Em particular, com relação ao lixo gerado em ilhas e comunidades isoladas, é de alta relevância estratégias baseadas na descentralização do tratamento da fração orgânica de lixo domiciliar, com fim do transporte através de barcas para o continente, gerando mau cheiro e riscos de poluição ambiental. O presente projeto teve por objetivo: Testar o mesmo reator de compostagem descentralizada sob condições do verão sueco, alimentando-o com resíduos de restaurantes da cidade costeira Kalmar e sob condições brasileiras, alimentando-o com resíduos de cozinha da escola municipal de Abraão-Ilha Grande, RJ; propor modificações mecânicas e/ou operacionais para otimização dos processos; avaliar a qualidade e o grau de maturação do composto de diferentes fases através do método respirométrico Specific Oxygen Uptake Rate (SOUR)o método respirométrico NBR 14283 da ABNT. Em resumo, concluiu-se que a composição do lixo e pH inicial do material estruturante adicionado são fatores determinantes do tempo requerido para degradação dos ácidos orgânicos gerados e subseqüente elevação do pH; dependendo das características dos resíduos orgânicos, é necessária a inclusão de inoculante (ex: composto) para melhor desenvolvimento de bactérias e fungos e, conseqüentemente, otimização do processo; as análises físico-químicas e microbiológicas confirmaram que o processo de degradação aeróbia ocorre no interior do corpo principal do reator e que a qualidade do composto gerado é satisfatória; entretanto, melhorias consideráveis no sistema de trituração e alimentação são requeridas para que o reator testado possa se usado em sua capacidade plena. Os testes respirométrico atráves do Specific Oxygen Uptake Rate(SOUR) e da norma NBR 14283 da ABNT mostraram-se ambos eficazes na identificação do grau de maturação do composto e do avanço do processo de compostagem. Uma vez removidos os problemas mecânicos de trituração e alimentação, o reator testado poderá ser utilizado como uma tecnologia inovadora do tratamento de lixo orgânico in situ para pequenos e médios geradores de lixo orgânico domiciliar.

A influência da salinidade nos processos de tratamento de efluentes por lodos ativados.

O processo de tratamento de efluentes por lodos ativados é um dos processos de tratamento mais difundido em todo o mundo, devido principalmente a qualidade do efluente obtido. Entretanto, trata-se de um processo biológico dependente da atividade bacteriana para a estabilização da matéria orgânica proveniente dos esgotos e com isso, se faz necessária a manutenção das condições ideais para a sobrevivência e proliferação das bactérias e dos outros microrganismos envolvidos neste processo. Efluentes salinos causam um grande distúrbio na atividade celular dos microrganismos presentes neste processo. A análise biológica do lodo e a taxa de consumo de oxigênio são testes rápidos, práticos, baratos e sem geração de resíduos químicos e que foram adotados neste trabalho para acompanhar a eficiência do processo. Esses dois parâmetros são amplamente utilizados em pesquisas, porém ainda é sub-utilizado para efetivo monitoramento de Estações de Tratamento de Esgotos. Este presente trabalho investigou a influência da salinidade nos processos de lodos ativados através de parâmetros que levam em consideração a atividade metabólica dos organismos aeróbios e através do monitoramento da comunidade de protozoários indicadores biológicos do lodo ativado, os testes de respirometria e os testes da análise biológica do lodo, respectivamente. Os resultados da atividade metabólica são apresentados em forma de gráficos, em termos de taxa de consumo de oxigênio específico e porcentagem de inibição. Os resultados da qualidade biológica são apresentados em números de 0 a 10 de acordo com o Índice de Madoni (1994). Os resultados demonstraram a imediata intoxicação dos lodos ativados em concentrações de sal a partir da concentração mínima utilizada neste trabalho, que foi de 5 gL de NaCl. Para entender melhor o processo de intoxicação foi realizado experimentos de 96 horas de monitoramento após o choque de cloreto de sódio nos reatores com lodos ativados, os resultados não demonstraram melhoria no processo. Os resultados sugerem que os testes de taxa de consumo de oxigênio em consonância com os testes da qualidade biológica são eficientes e complementares para a avaliação da influência da salinidade no processo de lodos ativados.

甘油和蔗糖对光系统I结构与功能的影响

在光系统I(PSI)内部结合有大量的水分子，而这些水分子的生理功能还不清楚。在本工作中，我们通过外加具有渗透活性和吸水强的多羟基化合物甘油和蔗糖来改变PSI环境中水的含量，研究水的改变对PSI结构与功能的影响。主要结果如下： 1．甘油和蔗糖对PSI的电子传递产生影响，影响程度和大小与它们的浓度有关。一般地，低浓度的甘油和蔗糖可促进PSI的电子传递，而在高浓度时，这种促进作用有所减弱。但过高浓度的甘油(>60%, v/v)会抑制PSI的电子传递活性。 2．与对PSI电子传递的影响趋势相类似，在低浓度的甘油和蔗糖存在下，PSI的光化学反应活性(PSI反应中心色素P700的光氧化还原能力)大为增加，而较高浓度的甘油和蔗糖对P700的氧化还原能力有所抑制。 3．甘油和蔗糖也会改变PSI中的主体色素(bulk chlorophyll)和长波色素或红色素(red chlorophyll)之间的能量分布。它们的作用导致激发能分配失衡，使更多的激发能分配到红色素。 4．甘油和蔗糖的作用还会影响PSI的蛋白质构象。甘油使PSI蛋白质内部的色氨酸残基(Trpapolar)处于更加疏水的微环境，而蔗糖却使极性环境中的色氨酸残基(Trppolar)周围微环境的极性继续增大。它们均会使色氨酸残基邻近的具有淬灭活性的蛋白质的位置和/或方向有所变化。同时，甘油和蔗糖的作用也会导致PSI的疏水性增加。

Effects of thiamine on treatment performance of textile wastewater

Textile wastewater is commonly treated with activated sludge process technology. However, its treatment performance has not been demonstrated to be very effective. In this study, the effects of micronutrient thiamine on removal efficiencies of dissolved organic carbon (DOC) and chemical oxygen demand (COD) of textile wastewater in a batch test, together with its effect on the oxygen uptake rate (OUR) of activated sludge, were evaluated. Significant improvements were observed in the removal rates of DOC, COD and OUR with 121%, 156% and 121% of those of the control, respectively, when 0.5-2.0 mg/L thiamine was added to the wastewater treatment system. Thiamine could be probably used to improve the treatment performance of textile wastewater.

Identificació de paràmetres cinètics i estequiomètrics del procés de depuració de fangs actius mitjançant tècniques respiromètriques

El sistema de depuració de tipus Fangs Actius constitueix una de les tècniques més esteses arreu del món pel tractament biològic de les aigües residuals. Els softwares de modelització i simulació permeten adquirir coneixements de forma ràpida i senzilla sobre el funcionament dels processos de fangs actius, dur a terme la comparació entre diferents tecnologies de tractament i determinar les estratègies d'operació més rentables d'una EDAR minimitzant els costos. L'objectiu de la present tesi consisteix en la identificació dels principals paràmetres cinètics i coeficients estequiomètrics que caracteritzen el procés de fangs actius a partir de la mesura de la velocitat de consum d'oxigen de la biomassa. En aquest sentit s'ha dissenyat i desenvolupat un Respiròmetre Tancat Seqüencial (RTS), un Respiròmetre Tancat (RT) i un Programa d'Anàlisi de Respirometries (PAR) per la determinació dels paràmetres cinètics més representatius i característics dels sistemes de fangs actius en diferents casos.

SBR technology for wastewater treatment: suitable operational conditions for a nutrient removal

Actualment, la legislació ambiental ha esdevingut més restrictiva pel que fa a la descàrrega d'aigües residuals amb nutrients, especialment en les anomenades àrees sensibles o zones vulnerables. Arran d'aquest fet, s'ha estimulat el coneixement, desenvolupament i millora dels processos d'eliminació de nutrients. El Reactor Discontinu Seqüencial (RDS) o Sequencing Batch Reactor (SBR) en anglès, és un sistema de tractament de fangs actius que opera mitjançant un procediment d'omplerta-buidat. En aquest tipus de reactors, l'aigua residual és addicionada en un sol reactor que treballa per càrregues repetint un cicle (seqüència) al llarg del temps. Una de les característiques dels SBR és que totes les diferents operacions (omplerta, reacció, sedimentació i buidat) es donen en un mateix reactor. La tecnologia SBR no és nova d'ara. El fet, és que va aparèixer abans que els sistema de tractament continu de fangs actius. El precursor dels SBR va ser un sistema d'omplerta-buidat que operava en discontinu. Entre els anys 1914 i 1920, varen sorgir certes dificultats moltes d'elles a nivell d'operació (vàlvules, canvis el cabal d'un reactor a un altre, elevat temps d'atenció per l'operari...) per aquests reactors. Però no va ser fins a finals de la dècada dels '50 principis del '60, amb el desenvolupament de nous equipaments i noves tecnologies, quan va tornar a ressorgir l'interès pels SBRs. Importants millores en el camp del subministrament d'aire (vàlvules motoritzades o d'acció pneumàtica) i en el de control (sondes de nivell, mesuradors de cabal, temporitzadors automàtics, microprocessadors) han permès que avui en dia els SBRs competeixin amb els sistemes convencional de fangs actius. L'objectiu de la present tesi és la identificació de les condicions d'operació adequades per un cicle segons el tipus d'aigua residual a l'entrada, les necessitats del tractament i la qualitat desitjada de la sortida utilitzant la tecnologia SBR. Aquestes tres característiques, l'aigua a tractar, les necessitats del tractament i la qualitat final desitjada determinen en gran mesura el tractament a realitzar. Així doncs, per tal d'adequar el tractament a cada tipus d'aigua residual i les seves necessitats, han estat estudiats diferents estratègies d'alimentació. El seguiment del procés es realitza mitjançant mesures on-line de pH, OD i RedOx, els canvis de les quals donen informació sobre l'estat del procés. Alhora un altre paràmetre que es pot calcular a partir de l'oxigen dissolt és la OUR que és una dada complementària als paràmetres esmentats. S'han avaluat les condicions d'operació per eliminar nitrogen d'una aigua residual sintètica utilitzant una estratègia d'alimentació esglaonada, a través de l'estudi de l'efecte del nombre d'alimentacions, la definició de la llargada i el número de fases per cicle, i la identificació dels punts crítics seguint les sondes de pH, OD i RedOx. S'ha aplicat l'estratègia d'alimentació esglaonada a dues aigües residuals diferents: una procedent d'una indústria tèxtil i l'altra, dels lixiviats d'un abocador. En ambdues aigües residuals es va estudiar l'eficiència del procés a partir de les condicions d'operació i de la velocitat del consum d'oxigen. Mentre que en l'aigua residual tèxtil el principal objectiu era eliminar matèria orgànica, en l'aigua procedent dels lixiviats d'abocador era eliminar matèria orgànica i nitrogen. S'han avaluat les condicions d'operació per eliminar nitrogen i fòsfor d'una aigua residual urbana utilitzant una estratègia d'alimentació esglaonada, a través de la definició del número i la llargada de les fases per cicle, i la identificació dels punts crítics seguint les sondes de pH, OD i RedOx. S'ha analitzat la influència del pH i la font de carboni per tal d'eliminar fòsfor d'una aigua sintètica a partir de l'estudi de l'increment de pH a dos reactors amb diferents fonts de carboni i l'estudi de l'efecte de canviar la font de carboni. Tal i com es pot veure al llarg de la tesi, on s'han tractat diferents aigües residuals per a diferents necessitats, un dels avantatges més importants d'un SBR és la seva flexibilitat.