Degradation of dipyrone via advanced oxidation processes using a cerium nanostructured electrocatalyst material

This work studied the degradation of dipyrone, via electrochemical processes and via electro-Fenton reaction using a 4% CeO2/C gas diffusion electrode (GDE) prepared via modified polymeric precursor method. This material was used to electrochemically generate H2O2 through oxygen reduction. The mean crystallite sizes estimated by the Scherrer equation for 4% CeO2/C were 4 nm for CeO2-x (0 4 4) and 5 nm for CeO2 (1 1 1) while using transmission electron microscopy (TEM) the mean nanoparticle size was 5.4 nm. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurements revealed nearly equal concentrations of Ce(III) and Ce(IV) species on carbon, which contained high oxygenated acid species like CO and OCO. Electrochemical degradation using Vulcan XC 72R carbon showed that the dipyrone was not removed during the two hour electrolysis in all applied potentials by electro-degradation. Besides, when the Fenton process was employed the degradation was much similar when using cerium catalysts but the mineralization reaches just to 50% at -1.1 V. However, using the CeO2/C GDE, in 20 min all of the dipyrone was degraded with 26% mineralization at -1.3 V and when the Fenton process was employed, all of the dipyrone was removed after 5 min with 57% mineralization at -1.1 V. Relative to Vulcan XC72R, ceria acts as an oxygen buffer leading to an increase in the local oxygen concentration, facilitating H2O2 formation and consequently improving the dipyrone degradation © 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Ecological and evolutionary consequences of living in a defaunated world

Defaunation, the loss or population decline of medium and large native vertebrates represents a significant threat to the biodiversity of tropical ecosystems. Here we review the anthropogenic drivers of defaunation, provide a brief historical account of the development of this field, and analyze the types of biological consequences of this impact on the structure and functioning of tropical ecosystems. We identify how defaunation, operating at a variety of scales, from the plot to the global level, affects biological systems along a gradient of processes ranging from plant physiology (vegetative and reproductive performance) and animal behavior (movement, foraging and dietary patterns) in the immediate term; to plant population and community dynamics and structure leading to disruptions of ecosystem functioning (and thus degrading environmental services) in the short to medium term; to evolutionary changes (phenotypic changes and population genetic structure) in the long-term. We present such a synthesis as a preamble to a series of papers that provide a compilation of our current understanding of the impact and consequences of tropical defaunation. We close by identifying some of the most urgent needs and perspectives that warrant further study to improve our understanding of this field, as we confront the challenges of living in a defaunated world. © 2013 Elsevier Ltd.

PLA and Organoclays Nanocomposites: Degradation Process and Evaluation of ecotoxicity Using Allium cepa as Test Organism

In this study, nanocomposites of PLA and organoclays Cloisite 20A and Cloisite 30B were prepared by the melt intercalation method and the obtained samples were characterized by transmission electron microscopy (TEM). Since composting is an important proposal to the final disposal of biopolymers, the influence of clays on the hydrolytic degradation process of PLA was evaluated by visual analysis and monitoring of molecular weight after periods of 15 and 30 days of degradation in compost. After degradation of the materials in composting environment, the evaluation of cytotoxic, genotoxic and mutagenic effects of compost aqueous extract was carried out using a bioassay with Allium cepa as test organism. The TEM micrographs permitted the observation of different levels of dispersion, including exfoliated regions. In the evaluation of hydrolytic degradation it was noted that the presence of organoclays can decrease the rate of degradation possibly due to the barrier effect of clay layers and/or the higher degree of crystallinity in the nanocomposite samples. Nevertheless, even in the case of nanocomposites, the molecular weight reduction was significant, indicating that the composting process is favorable to the chain scission of PLA in studied materials. In the analysis performed by the bioassay using A. cepa as test organism, it was found that after degradation of the PLA and its nanocomposites the aqueous extract of compost samples induced a decreasing in the mitotic index and an increasing in the induction of chromosomal abnormalities. These results were statistically significant in relation to the negative control (distilled water). By comparing the results obtained for the nanocomposites in relative to pure polymer, there were no statistically significant differences. The types of the observed chromosomal aberrations indicated a possible genotoxic effect of the materials, which may be related to an aneugenic action of PLA degradation products. © 2013 Springer Science+Business Media New York.

Disturbances, elevation, topography and spatial proximity drive vegetation patterns along an altitudinal gradient of a top biodiversity hotspot

The correlation between vegetation patterns (species distribution and richness) and altitudinal variation has been widely reported for tropical forests, thereby providing theoretical basis for biodiversity conservation. However, this relationship may have been oversimplified, as many other factors may influence vegetation patterns, such as disturbances, topography and geographic distance. Considering these other factors, our primary question was: is there a vegetation pattern associated with substantial altitudinal variation (10-1,093 m a.s.l.) in the Atlantic Rainforest-a top hotspot for biodiversity conservation-and, if so, what are the main factors driving this pattern? We addressed this question by sampling 11 1-ha plots, applying multivariate methods, correlations and variance partitioning. The Restinga (forest on sandbanks along the coastal plains of Brazil) and a lowland area that was selectively logged 40 years ago were floristically isolated from the other plots. The maximum species richness (>200 spp. per hectare) occurred at approximately 350 m a.s.l. (submontane forest). Gaps, multiple stemmed trees, average elevation and the standard deviation of the slope significantly affected the vegetation pattern. Spatial proximity also influenced the vegetation pattern as a structuring environmental variable or via dispersal constraints. Our results clarify, for the first time, the key variables that drive species distribution and richness across a large altitudinal range within the Atlantic Rainforest. © 2013 Springer Science+Business Media Dordrecht.

Low tungsten content of nanostructured material supported on carbon for the degradation of phenol

A comparative study using different mass proportions of WO3/C (1%, 5%, 10% and 15%) for H2O2 electrogeneration and subsequent phenol degradation was performed. To include the influence of the carbon substrate and the preparation methods, all synthesis parameters were evaluated. The WO3/C materials were prepared by a modified polymeric precursor method (PPM) and the sol-gel method (SGM) on Vulcan XC 72R and Printex L6 carbon supports, verifying the most efficient metal/carbon proportion. The materials were physically characterized by X-ray diffraction (XRD) and by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) techniques. The XRD and the XPS techniques identified just one phase containing WO3 and elevated oxygen concentration on carbon with the presence of WO3. The oxygen reduction reaction (ORR), studied by the rotating ring-disk electrode technique, showed that WO3/C material with the lowest tungsten content (1% WO3/C), supported on Vulcan XC 72R and prepared by SGM, was the most promising electrocatalyst for H2O2 electrogeneration. This material was then analyzed using a gas diffusion electrode (GDE) and 585mgL-1 of H2O2 was produced in acid media. This GDE was employed as a working electrode in an electrochemical cell to promote phenol degradation by an advanced oxidative process. The most efficient method applied was the photo-electro-Fenton; this method allowed for 65% degradation and 11% mineralization of phenol during a 2-h period. Following 12h of exhaustive electrolysis using the photo-electro-Fenton method, the total degradation of phenol was observed after 4h and the mineralization of phenol approached 75% after 12h. © 2013 Elsevier B.V.

Studies on thermal-oxidative degradation behaviours of raw natural rubber: PRI and thermogravimetry analysis

Thermal-oxidative degradation behaviours of raw natural rubber (NR) have been investigated by using thermogravimetry analysis in inert and oxidative atmospheres and the plasticity retention index (PRI). The activation energy E a, was calculated using Horowitz-Metzger and Coats-Redfern methods and compared with PRI. The E a values obtained by each method were in good agreement with each other. The June samples are the least stable rubbers among the studied ones, whereas February samples exhibited the highest values of activation energy, therefore in agreement with the PRI behaviour, which indicates that the thermo-oxidative stability of the June samples are the poorest during the thermo-oxidative degradation reaction. Natural rubber is a product of biological origin, and thus these variations in the values of thermal behaviour and PRI might be related to the genetic differences and alterations of climatic conditions that act directly on the synthesis of non-rubber constituents, which are generally reflected in latex and rubber properties. © 2013 Institute of Materials, Minerals and Mining.

The application of a surface response methodology in the solar/UV-induced degradation of dairy wastewater using immobilized ZnO as a semiconductor

An Advanced Oxidation Process (AOPs) was carried out in this study with the use of immobilized ZnO and solar/UV as an energy source to degrade dairy wastewater. The semibatch reactor system consisted of metal plate of 800 × 250 mm and a glass tank. The reaction time was of 3 h for 3 L of dairy wastewater. Experiments were performed based on a surface response methodology in order to optimize the photocatalytic process. Degradation was measured in percentage terms by total organic carbon (TOC). The entry variables were ZnO coating thickness and pH, using three levels of each variable. The optimized results showed a TOC degradation of 31.7%. Optimal parameters were metal-plate coating of 100 m of ZnO and pH of 8.0. Since solar/UV is a constant and free energy source in most tropical countries, this process tends to suggest an interesting contribution in dairy wastewater treatment, especially as a pretreatment and the optimal conditions to guarantee a better efficiency of the process. © 2013 Gisella R. Lamas Samanamud et al.

Land degradation

Includes bibliography

Avaliação da qualidade da água do reservatório de Itupararanga, bacia do Alto Sorocaba (SP)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Distribution of phlebotomine fauna (Diptera: Psychodidae) across an urban-rural gradient in an area of endemic visceral leishmaniasis in northern Brazil

The number of visceral leishmaniasis (VL) cases has increased over the past 10 years in Brazil, especially in the North and Northeast regions of the country. The aim of this study was to evaluate the urbanisation of VL vectors in Barcarena, Pará, an area in northern Brazil where VL is endemic. Sandflies were captured using Centers for Disease Control (CDC) light traps along an urban-rural gradient. The CDC traps were installed inside hen houses at a height of 150 cm. A total of 5,089 sandflies were collected and 11 species were identified. The predominant species was Lutzomyia longipalpis (rate of 95.15%), which suggests its participation in the transmission of VL. A total of 1,451 Lu. longipalpis females were dissected and no Leishmania infections were detected. Most of the sandflies were captured at the border of a forest (88.25%) and no flies were captured in the urban area, which suggests that transmission is still restricted to rural sites. However, the fact that a specimen was collected in an intermediate area indicates that urbanisation is a real possibility and that vector monitoring is important.

Efeito da fragmentação florestal sobre a estrutura da comunidade de drosofilídeos (Diptera) no extremo sul da Amazônia

Perturbações ambientais freqüentemente provocam alterações na estrutura da paisagem e na diversidade faunistica. Dados referentes ao histórico de degradação, estrutura ambiental e coleta de espécies foram obtidas em 30 fragmentos florestais de vários tamanhos nos municípios de Alta Floresta e Apiacás, sul da Amazónia, com o intuito de examinar como a comunidade de Drosophilidae responde à alteração florestal. Os resultados mostraram grande heterogeneidade entre os fragmentos florestais, porém a diversidade de espécies foi semelhante entre os maiores e mais conservado e os menores com alto grau de degradação. Um total de 10.692 indivíduos de Drosophilidae, divididos em 62 táxons, foram coletados. Não foi observada relação entre tamanho dos fragmentos florestais e diversidade de espécies. Entretanto, a abertura do sub-bosque foi uma das variáveis ambientais que mais contribuiu para a diminuição da diversidade. A estimativa de riqueza de espécies para a região ficou em tomo de 100 espécies. A estrutura de abundância das comunidades foi mais similar entre os fragmentos florestais do que a composição de espécies. Cerca de 34% da riqueza total esteve restrita à borda florestal e 19% ao centro dos remanescentes, 47% das espécies foram comuns a ambos os habitats. Algumas espécies de drosofilideos responderam a um gradiente de distância matriz-centro florestal. O. maierkolliana, S. latifasciaefonnis e Z. indianus decresceram suas freqüências com a proximidade do centro, por outro lado, as espécies do grupo willistoni aumentaram em abundância. O principal efeito da fragmentação florestal sobre a comunidade de drosofilídeos foi a alteração drástica na composição de espécies, com a matriz do habitat sendo determinante na composição faunistica do fragmento.

Efeito da alteração do hábitat sobre assembleias de peixes em igarapés afogados da Amazônia oriental

Os ecossistemas aquáticos de água doce constituem sistemas complexos que estão sendo expostos a uma variedade de perturbações. Na região Amazônica, o uso dos recursos e ocupação da terra tem alterado a estrutura física do hábitat desses ambientes, especialmente os de pequeno porte (conhecidos como igarapés), influenciando a estrutura e composição de suas comunidades. Vários estudos e programas de avaliação têm sido desenvolvidos a fim de verificar como essas alterações afetam as comunidades bióticas, através de características do hábitat que se mostram mais sensíveis às perturbações. Nesse contexto, o objetivo desse estudo foi mensurar e descrever atributos do hábitat de igarapés afogados e verificar como as assembleias de peixes respondem aos diferentes níveis de integridade física apresentados por esses igarapés. Para isso, testamos a hipótese de que ambientes estruturalmente mais íntegros suportam uma ictiofauna mais diversa do que ambientes impactados, em virtude destes apresentarem uma diminuição na complexidade ambiental. O estudo foi realizado em 34 igarapés, sendo 17 situados dentro do território da Floresta Nacional de Caxiuanã, e 17 em seu entorno, localizados próximos aos centros urbanos dos municípios de Portel e Melgaço (PA). O processo de urbanização encontra-se em expansão na região, alcançando áreas de florestas e corpos hídricos que ainda permanecem preservados. Também há uma intensa atividade extrativista madeireira, pois a área está inserida no principal pólo madeireiro da zona do estuário no estado do Pará. O hábitat físico dos igarapés foi avaliado seguindo um protocolo padronizado de avaliação. Para a coleta dos peixes foram utilizadas redes de mão em um trecho de 150 metros por igarapé durante seis horas (divididas entre os segmentos e entre os coletores). Apesar de detectarmos um conjunto de métricas que responderam ao gradiente de alteração local, estas não se mostraram suficientes na redução ou aumento do número de espécies ao longo dos níveis de preservação, mantendo praticamente constante a riqueza e abundância para os três grupos (alterado, intermediário e íntegro). Porém, a diferença foi significativa para a composição, com onze espécies exclusivas de ambientes alterados e oito exclusivas de ambientes íntegros. A degradação do ambiente físico, mesmo que em escalas menores favorece a ocorrência e maior abundância de espécies tolerantes e com grande plasticidade fenotípica, além do aumento populacional de espécies oportunistas. Diferentes efeitos podem ser exercidos sobre os grupos de espécies que compõem uma comunidade, pois elas apresentam diferentes atributos biológicos e ecológicos que incluem também suas respostas para as mesmas variáveis ecológicas. Portanto, a possível desconstrução da comunidade em grupos de espécies (sejam taxonômicos, funcionais, etc) pode mostrar respostas diferenciadas frente às alterações do hábitat, sendo uma estratégia promissora para associar características ambientais aos padrões de riqueza apresentado por essas comunidades. A avaliação da integridade biótica também é uma alternativa para identificar efeitos da alteração do hábitat sobre as espécies, principalmente considerando a peculiaridade da região e a falta de informações acerca da ictiofauna local.

Approximate controllability for the semilinear heat equation in RN involving gradient terms

We prove the approximate controllability of the semilinear heat equation in R^N, when the nonlinear term is globally Lipschitz and depends both on the state u and its spatial gradient Ñu. The approximate controllability is viewed as the limit of a sequence of optimal control problems. In order to avoid the difficulties related to the lack of compactness of the Sobolev embeddings, we work with the similarity variables and use weighted Sobolev spaces.

Palm community transitions along a topographic gradient from floodplain to terra firme in the eastern Amazon

Palmeiras apresentam padrões claros de segregação de nicho ao longo de gradientes topográficos, com algumas espécies associadas a florestas de terra firme e outras a áreas alagáveis. O objetivo desse estudo foi descrever quantitativamente as variações em pequena escala dentro de uma comunidade de palmeiras, investigando as mudanças na abundância de espécies ao longo de gradientes ambientais associados com um igarapé perene na Amazônia Oriental. O estudo de comunidades de palmeiras foi baseado em 60 parcelas florestais em que todos os adultos de palmeiras foram contados. Encontramos um total de 566 palmeiras em uma comunidade contendo 11 espécies. Além disso, encontramos uma separação significativa na comunidade de palmeiras entre florestas sazonalmente inundadas e florestas de terra firme e um gradiente das densidades das três espécies mais abundantes, ao longo dos primeiros 100 m de distância da área alagada. A abundância das seis espécies mais comuns variou em relação ao gradiente de umidade das áreas alagáveis para a terra firme, com a distribuição das palmeiras da mais tolerante a alagamentos a menos tolerante a alagamentos da seguinte forma: Euterpe oleracea, Attalea phalerata, Socratea exorrhiza (espécies associadas a áreas alagadas), Astrocaryum gynacanthum, Astrocaryum aculeatum, Attalea maripa (espécies com afinidade por terra firme).

Analysis of fish assemblages in sectors along a salinity gradient based on species, families and functional groups

Neste trabalho foi testado o efeito do gradiente de salinidade do eixo-leste oeste do sistema subtropical Complexo Estuarino da Baía de Paranaguá na estrutura dos peixes de águas rasas, determinado de acordo com as métricas taxonômica (famílias e espécies) e de composição funcional. Um total de 152 espécies foi registrado. As famílias com maior número de espécies foram Sciaenidae, Carangidae, Haemulidae e Gobiidae. As espécies mais abundantes foram A. brasiliensis, H. clupeola, A. januaria e A. tricolor. Os visitantes marinhos dominaram em número de espécies, seguidos pelos migrantes marinhos e estuarinos. A maioria das espécies são zoobentívoras, seguidas pelas piscívoras e zooplanctívoras. As famílias e espécies mais relacionadas com condições estuarinas dominaram no setor mesohalino e aquelas mais relacionadas com condições marinhas dominaram no setor euhalino. A métrica taxonômica foi mais eficiente na caracterização das assembleias de peixes ao longo do gradiente estuarino de salinidade do que a funcional. Isso ocorreu principalmente porque indivíduos de todos os grupos funcionais estiveram presentes ao longo de todos os setores de salinidade, invalidando o emprego dessa métrica na diferenciação das assembleias nos diversos setores. Nosso resultado foi diferente do encontrado em outros estuários tropicais e subtropicais, que enfatizaram a importância dos grupos funcionais na estruturação das assembleias de peixes ao longo de um gradiente de salinidade.