Analyses of hydrocarbon gases and sulphate in sediments from the King George Basin, Antarctica

Thermogenic hydrocarbons, formed by the thermal alteration of organic matter, are encountered in several piston core stations in the King George Basin, Anatarctica. These hemipelagic sediments are being deposited in an area of active hydrothermalism, associated with the back-arc spreading in the Bransfield Strait. The lateral extent of sediments infiltrated by the hydrothermally influenced interstitial fluids is characterized by basalt diapiric intrusions and is delineated by an acoustically turbid zone in the sediments of the eastern part of the basin. Iron-sulphide-bearing veins and fractures cut across the sediment in several cores; they appear to be conduits for flow of hydrothermally altered fluids. These zones have the highest C2+ and ethene contents. The thermogenic hydrocarbons have molecular C1/(C2 + C3) ratios typically < 50 and delta13CH4 values between -38? and -48?, indicating an organic source which has undergone strong thermal stress. Several sediment cores also have mixed gas signatures, which indicate the presence of substantial amounts of bacterial gas, predominantly methane. Hydrocarbon generation in the King George Basin is thought to be a local phenomenon, resulting from submarine volcanism with temperatures in the range 70-150°C. There are no apparent seepages of hydrocarbons into the water column, and it is not believed that significant accumulation of thermogenic hydrocarbons reside in the basin.

Composition of noble gases in sediments and metasediments

Solar-type helium (He) and neon (Ne) in the Earth's mantle were suggested to be the result of solarwind loaded extraterrestrial dust that accumulated in deep-sea sediments and was subducted into the Earth's mantle. To obtain additional constraints on this hypothesis, we analysed He, Ne and argon (Ar) in high pressure-low temperature metamorphic rocks representing equivalents of former pelagic clays and cherts from Andros (Cyclades, Greece) and Laytonville (California, USA). While the metasediments contain significant amounts of 4He, 21Ne and 40Ar due to U, Th and K decay, no solar-type primordial noble gases were observed. Most of these were obviously lost during metamorphism preceding 30 km subduction depth. We also analysed magnetic fines from two Pacific ODP drillcore samples, which contain solar-type He and Ne dominated by solar energetic particles (SEP). The existing noble gas isotope data of deep-sea floor magnetic fines and interplanetary dust particles demonstrate that a considerable fraction of the extraterrestrial dust reaching the Earth has lost solar wind (SW) ions implanted at low energies, leading to a preferential occurrence of deeply implanted SEP He and Ne, fractionated He/Ne ratios and measurable traces of spallogenic isotopes. This effect is most probably caused by larger particles, as these suffer more severe atmospheric entry heating and surface ablation. Only sufficiently fine-grained dust may retain the original unfractionated solar composition that is characteristic for the Earth's mantle He and Ne. Hence, in addition to the problem of metamorphic loss of solar noble gases during subduction, the isotopic and elemental fractionation during atmospheric entry heating is a further restriction for possible subduction hypotheses.

Underway measurements of dissolved gases along POLARSTERN cruise track ANT-XXVII/2

We present measurements of pCO2, O2 concentration, biological oxygen saturation (Delta O2/Ar) and N2 saturation (Delta N2) in Southern Ocean surface waters during austral summer, 2010-2011. Phytoplankton biomass varied strongly across distinct hydrographic zones, with high chlorophyll a (Chla) concentrations in regions of frontal mixing and sea-ice melt. pCO2 and Delta O2 /Ar exhibited large spatial gradients (range 90 to 450 µatm and -10 to 60%, respectively) and co-varied strongly with Chla. However, the ratio of biological O2 accumulation to dissolved inorganic carbon (DIC) drawdown was significantly lower than expected from photosynthetic stoichiometry, reflecting the differential time-scales of O2 and CO2 air-sea equilibration. We measured significant oceanic CO2 uptake, with a mean air-sea flux (~ -20 mmol m-2 d-1) that significantly exceeded regional climatological values. N2 was mostly supersaturated in surface waters (mean Delta N2 of +2.5 %), while physical processes resulted in both supersaturation and undersaturation of mixed layer O2 (mean Delta O2phys = 2.1 %). Box model calculations were able to reproduce much of the spatial variability of Delta N2 and Delta O2phys along the cruise track, demonstrating significant effects of air-sea exchange processes (e.g. atmospheric pressure changes and bubble injection) and mixed layer entrainment on surface gas disequilibria. Net community production (NCP) derived from entrainment-corrected surface Delta O2 /Ar data, ranged from ~ -40 to > 300 mmol O2 m-2 d-1 and showed good coherence with independent NCP estimates based on seasonal mixed layer DIC deficits. Elevated NCP was observed in hydrographic frontal zones and regions of sea-ice melt with shallow mixed layer depths, reflecting the importance of mixing in controlling surface water light and nutrient availability.

Emisiones de gases de efecto invernadero en el humedal natural El Madrigal

En la presente investigaci?n se estudi? la din?mica de la generaci?n y captura de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en un humedal natural eutrofizado bajo condiciones tropicales denominado El Madrigal, ubicado en la vereda El Madrigal, del municipio de Riofr?o, Valle del Cauca. Con tal prop?sito se evalu? la variaci?n espacial de las emisiones de los GEI tales como metano (CH4), di?xido de carbono (CO2) y ?xido nitroso (N2O) y se estableci? su posible correlaci?n con par?metros de calidad de agua como pH, ox?geno disuelto, potencial de ?xido reducci?n, alcalinidad, fosfatos, nitratos entre otros y a su vez con el contenido de materia org?nica y nutrientes presente en los sedimentos. En este sentido, se determinaron y compararon las emisiones en cuatro puntos de muestreo establecidos en el humedal con caracter?sticas diferentes: P1 (Zona de intercambio de agua y sedimentos con R?o Cauca), P2 (Zona influenciada por actividades pisc?colas), P3 (Zona influenciada por vertimientos de aguas residuales y presencia de vegetaci?n) y P3A (Zona sin cobertura vegetal). En cada punto se realizaron mediciones de gases de efecto invernadero, par?metros in situ, calidad de agua y, sedimentos. Los valores de flux obtenidos evidenciaron que el humedal El Madrigal actu? como fuente y sumidero de gases de efecto invernadero durante todo el per?odo de muestreo. El punto P1 present? flux promedios de -1,96 ? 3,10 g.CH4.m-2 d-1; -0,12 ? 7,63 g.CO2.m-2 d-1 y 1,73 ? 5,75 mg.N2O.m-2 d-1. Para el caso del punto P2 se obtuvieron flux promedios de 0,898 ? 1,27 g.CH4.m-2 d-1; 1,03 ? 9,31 g.CO2.m-2 d-1 y -1,19 ? 5,08 mg.N2O.m-2 d-1. Por su parte el punto P3 evidenci? flux promedios de 3,08 ? 3,99 g.CH4.m-2 d-1; -2,74 ? 9,83 g.CO2.m-2 d-1 y 2,06 ? 5,20 mg.N2O.m-2 d-1. Por ?ltimo los flux promedios obtenidos para el punto P3A fueron 1,80 ? 6,89 g.CH4.m-2 d-1; 1,40 ? 8,40 g.CO2.m-2 d-1 y -1,24 ? 6,43 mg.N2O.m-2 d-1. Las pruebas estad?sticas indicaron que los flux de los gases de efecto invernadero estudiados presentaron una variaci?n espacial significativa entre los puntos muestreados. CH4 present? variaci?n entre los puntos P1, P2 y P3 (p<0.001 Mann-Whitney) y evidenci? similitudes entre los puntos P3A-P3 y P3A-P2 (p>0.05 Mann-Whitney). Para CO2 se evidenci? similitud para los flux obtenidos en los cuatro puntos (p>0.05 Mann-Whitney). Por su parte, para el ?xido nitroso tambi?n se present? un comportamiento similar en los cuatro puntos sin variaci?n significativa (p>0.05 Mann-Whitney). Con respecto a las relaciones entre los par?metros de calidad de agua, sedimentos y los flux de gases de efecto invernadero, se determin? que los par?metros con mayor influencia sobre la producci?n y consumo de CH4 CO2 y N2O fueron hierro f?rrico (Fe+3) Coeficiente Spearman = -73%), nitratos (NO3) (Coeficiente Spearman = -65%) y los nitritos (NO2) en sedimentos Coeficiente Spearman = 86%), respectivamente. Los resultados obtenidos en este estudio evidenciaron que la intervenci?n antr?pica contribuye al estado eutr?fico del ecosistema y este a su vez influencia la din?mica de producci?n y consumo de GEI favoreciendo el incremento en la generaci?n de estos, demandando medidas de manejo y control que permitan mitigar el impacto frente al cambio clim?tico

Determination of gases in sediments

A method was developed for sampling and analysis of gases contained in interstitial water. Interstitial water was separated from sediments with a filter press-type sediment squeezer and transferred to a specially designed sampler-stripper. Gases contained in the interstitial water were stripped from solution and analyzed by gas chromatography. Argon, N2, and CH4 have been measured in sediments. The technique can be used to measure total CO2 and H2S with minor modifications.

Características de cinzas e sua aplicação no tratamento de gases durante a gasificação de biomassa

Na procura de melhores combustíveis para a produção de energia térmica e energia elétrica, a biomassa apresenta-se como uma das fontes de energia renováveis menos prejudiciais ao meio ambiente, esta é considerada como um recurso neutro do ponto de vista de emissões de dióxido de carbono. Atualmente, a tecnologia predominante no domínio da conversão energética de biomassa por via termoquímica é a combustão. Contudo, verifica-se a procura de combustíveis de melhor qualidade produzidos a partir de biomassa, como por exemplo na forma gasosa (gás de combustível). A produção deste tipo de combustíveis gasosos envolvendo processos de gasificação carece do desenvolvimento de tecnologia que permita obter um gás combustível com características adequadas às utilizações pretendidas. Os problemas mais relevantes relacionados com a conversão termoquímica da biomassa incluem a produção de cinzas e de alcatrões, estes podem levar a vários problemas operatórios. O presente trabalho teve dois objetivos, a caracterização das cinzas resultantes do processo de combustão de biomassa e o estudo do efeito da aplicação das cinzas para melhorar as propriedades do gás produzido durante o processo de gasificação de biomassa, principalmente na redução de compostos condensáveis (alcatrões). As cinzas volantes da combustão de biomassa analisadas apresentam na sua constituição elementos químicos característicos da biomassa, onde o cálcio apresenta-se em concentrações mais elevadas. Em menores concentrações encontram-se sódio, magnésio, fósforo, enxofre, cloro, potássio, manganês e ferro. As cinzas de fundo, pelo contributo que a areia do leito tem, são caracterizadas por conterem grandes concentrações de silício. Durante os processos de gasificação de biomassa a concentração de compostos condensáveis diminuiu com o aumento da razão de equivalência. As cinzas, colocadas no reator de leito fixo, apresentam um efeito positivo sobre a qualidade do gás, nomeadamente um aumento de 47,8% no teor de H2 e de 11% de CO, consequentemente obteve-se um gás combustível com PCI (poder calorífico inferior) mais elevado.

Spectral self-action of THz emission from ionizing two-color laser pulses in gases

The spectrum of terahertz (THz) emission in gases via ionizing two-color femtosecond pulses is analyzed by means of a semi-analytic model and numerical simulations in 1D, 2D and 3D geometries taking into account propagation effects of both pump and THz fields. We show that produced THz signals interact with free electron trajectories and thus significantly influence further THz generation upon propagation, i.e., make the process inherently nonlocal. This self-action contributes to the observed strong spectral broadening of the generated THz field. Weshow that diffraction of the generated THz radiation is the limiting factor for the co-propagating low frequency amplitudes and thus for the self-action mechanism in 2D and 3D geometries.

Análise crítica do consumo de energia na indústria de faiança

Com este trabalho pretende-se analisar o consumo de energia na indústria de faiança e identificar medidas de poupança energética. Em 2014, o consumo específico foi de 191 kgep/t e a intensidade carbónica 2,15 tCO2e/t, tendo havido uma redução de, respectivamente, 50,2% e 1,3%, comparativamente a 2010. O consumo total correspondeu a 1108 tep, sendo 66% relativo ao consumo de gás natural. Foi utilizado um analisador de energia eléctrica nos principais equipamentos consumidores, e na desagregação de consumos térmicos, efectuaram-se leituras no contador geral de gás natural e foram utilizados dados das auditorias ambiental e energética. O processo de cozedura é responsável por 58% do consumo térmico da instalação, seguido da pintura com 24%. A conformação é o sector com maior consumo de energia eléctrica, correspondendo a 23% do consumo total. As perdas térmicas pelos gases de exaustão dos equipamentos de combustão e pela envolvente do forno, considerando os mecanismos de convecção natural e radiação, correspondem a cerca de 6% do consumo térmico total, sendo necessário tomar medidas a nível do isolamento térmico e da redução do excesso de ar. A instalação de variadores de velocidade nos ventiladores do ar de combustão do forno poderia resultar em poupanças significativas, em particular, no consumo de gás natural – redução de 4 tep/ano e cerca de 2500€/ano– tendo um tempo de retorno do investimento inferior a 1 ano. Deverá ser, no entanto, garantida a alimentação de ar combustão a todos os queimadores, bem como, a combustão completa do gás natural. O funcionamento contínuo do forno poderia resultar no aumento da sua eficiência energética, com redução de custos de operação e manutenção, sendo necessário avaliar os custos adicionais de stock e de mão de obra. Verificou-se que as medidas relacionadas com a monitorização de consumos, eliminação de fugas de ar comprimido e a instalação de variadores de velocidade nos ventiladores do ar de combustão do forno poderiam resultar em reduções de consumo de 26 tep e de emissões de 66tCO2e, num total de quase 14 000€.

Quiralidade, superfície de energia potencial e dinâmica de complexos envolvendo H2O2 + gases nobres

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2015.

Equilibration of quantum gases

Finding equilibration times is a major unsolved problem in physics with few analytical results. Here we look at equilibration times for quantum gases of bosons and fermions in the regime of negligibly weak interactions, a setting which not only includes paradigmatic systems such as gases confined to boxes, but also Luttinger liquids and the free superfluid Hubbard model. To do this, we focus on two classes of measurements: (i) coarse-grained observables, such as the number of particles in a region of space, and (ii) few-mode measurements, such as phase correlators.Weshow that, in this setting, equilibration occurs quite generally despite the fact that the particles are not interacting. Furthermore, for coarse-grained measurements the timescale is generally at most polynomial in the number of particles N, which is much faster than previous general upper bounds, which were exponential in N. For local measurements on lattice systems, the timescale is typically linear in the number of lattice sites. In fact, for one-dimensional lattices, the scaling is generally linear in the length of the lattice, which is optimal. Additionally, we look at a few specific examples, one of which consists ofNfermions initially confined on one side of a partition in a box. The partition is removed and the fermions equilibrate extremely quickly in time O(1 N).

Estandarización del método para alcoholemias por cromatografía de gases

La ingesta de etanol se ha relacionado a consecuencias lamentables a nivel social, familiar y jurídico; siendo importante el desarrollo de métodos de detección de etanol en sangre, prueba más confiable a nivel cuantitativo. En el presente trabajo se realizó la primera fase de la optimización de un método para el análisis de alcoholemia por cromatografía de gases con inyección directa y detección de ionización de llama (GC-FID). Se realizó la optimización de algunos parámetros cualitativos y cuantitativos, incluyendo tiempos de retención estables, selectividad del método demostrado por la ausencia de sustancias interferentes en el análisis; linealidad a bajos niveles con un coeficiente de determinación de R2 = 0.996. La aplicabilidad del método en un pool de 33 muestras con distintas concentraciones de etanol tomadas cómo puntos de referencia de baja, media y alta concentración. La cuantificación se realizó por estandarización interna mediante el uso de un estándar interno (n-butanol) y la estandarización externa mediante la curva de calibración a 4 niveles.