Fracture of materials undergoing solid-solid phase transformation

A large number of technologically important materials undergo solid-solid phase transformations. Examples range from ferroelectrics (transducers and memory devices), zirconia (Thermal Barrier Coatings) to nickel superalloys and (lithium) iron phosphate (Li-ion batteries). These transformations involve a change in the crystal structure either through diffusion of species or local rearrangement of atoms. This change of crystal structure leads to a macroscopic change of shape or volume or both and results in internal stresses during the transformation. In certain situations this stress field gives rise to cracks (tin, iron phosphate etc.) which continue to propagate as the transformation front traverses the material. In other materials the transformation modifies the stress field around cracks and effects crack growth behavior (zirconia, ferroelectrics). These observations serve as our motivation to study cracks in solids undergoing phase transformations. Understanding these effects will help in improving the mechanical reliability of the devices employing these materials.

In this thesis we present work on two problems concerning the interplay between cracks and phase transformations. First, we consider the directional growth of a set of parallel edge cracks due to a solid-solid transformation. We conclude from our analysis that phase transformations can lead to formation of parallel edge cracks when the transformation strain satisfies certain conditions and the resulting cracks grow all the way till their tips cross over the phase boundary. Moreover the cracks continue to grow as the phase boundary traverses into the interior of the body at a uniform spacing without any instabilities. There exists an optimal value for the spacing between the cracks. We ascertain these conclusion by performing numerical simulations using finite elements.

Second, we model the effect of the semiconducting nature and dopants on cracks in ferroelectric perovskite materials, particularly barium titanate. Traditional approaches to model fracture in these materials have treated them as insulators. In reality, they are wide bandgap semiconductors with oxygen vacancies and trace impurities acting as dopants. We incorporate the space charge arising due the semiconducting effect and dopant ionization in a phase field model for the ferroelectric. We derive the governing equations by invoking the dissipation inequality over a ferroelectric domain containing a crack. This approach also yields the driving force acting on the crack. Our phase field simulations of polarization domain evolution around a crack show the accumulation of electronic charge on the crack surface making it more permeable than was previously believed so, as seen in recent experiments. We also discuss the effect the space charge has on domain formation and the crack driving force.

Characterization and developmental regulation of a gene expressed specifically in the skeletogenic lineage of the sea urchin embryo

The sea urchin embryonic skeleton, or spicule, is deposited by mesenchymal progeny of four precursor cells, the micromeres, which are determined to the skeletogenic pathway by a process known as cytoplasmic localization. A gene encoding one of the major products of the skeletogenic mesenchyme, a prominent 50 kD protein of the spicule matrix, has been characterized in detail. cDNA clones were first isolated by antibody screening of a phage expression library, followed by isolation of homologous genomic clones. The gene, known as SM50, is single copy in the sea urchin genome, is divided into two exons of 213 and 1682 bp, and is expressed only in skeletogenic cells. Transcripts are first detectable at the 120 cell stage, shortly after the segregation of the skeletogenic precursors from the rest of the embryo. The SM50 open reading frame begins within the first exon, is 450 amino acids in length, and contains a loosely repeated 13 amino acid motif rich in acidic residues which accounts for 45% of the protein and which is possibly involved in interaction with the mineral phase of the spicule.

The important cis-acting regions of the SM50 gene necessary for proper regulation of expression were identified by gene transfer experiments. A 562 bp promoter fragment, containing 438 bp of 5' promoter sequence and 124 bp of the SM50 first exon (including the SM50 initiation codon), was both necessary and sufficient to direct high levels of expression of the bacterial chloramphenicol acetyltransferase (CAT) reporter gene specifically in the skeletogenic cells. Removal of promoter sequences between positions -2200 and -438, and of transcribed regions downstream of +124 (including the SM50 intron), had no effect on the spatial or transcriptional activity of the transgenes.

Regulatory proteins that interact with the SM50 promoter were identified by the gel retardation assay, using bulk embryo mesenchyme blastula stage nuclear proteins. Five protein binding sites were identified and mapped to various degrees of resolution. Two sites are homologous, may be enhancer elements, and at least one is required for expression. Two additional sites are also present in the promoter of the aboral ectoderm specific cytoskeletal actin gene CyIIIa; one of these is a CCAA T element, the other a putative repressor element. The fifth site overlaps the binding site of the putative repressor and may function as a positive regulator by interfering with binding of the repressor. All of the proteins are detectable in nuclear extracts prepared from 64 cell stage embryos, a stage just before expression of SM50 is initiated, as well as from blastula and gastrula stage; the putative enhancer binding protein may be maternal as well.

A genetic and biochemical analysis of pre-mRNA splicing in Saccharomyces cerevisiae

Pre-mRNA splicing requires interaction of cis- acting intron sequences with trans -acting factors: proteins and small nuclear ribonucleoproteins (snRNPs). The assembly of these factors into a large complex, the spliceosome, is essential for the subsequent two step splicing reaction. First, the 5' splice site is cleaved and free exon 1 and a lariat intermediate (intron- exon2) form. In the second reaction the 3' splice site is cleaved the exons ligated and lariat intron released. A combination of genetic and biochemical techniques have been used here to study pre-mRNA splicing in yeast.

Yeast introns have three highly conserved elements. We made point mutations within these elements and found that most of them affect splicing efficiency in vivo and in vitro, usually by inhibiting spliceosome assembly.

To study trans -acting splicing factors we generated and screened a bank of temperature- sensitive (ts) mutants. Eleven new complementation groups (prp17 to prp27) were isolated. The four phenotypic classes obtained affect different steps in splicing and accumulate either: 1) pre-mRNA, 2) lariat intermediate, 3) excised intron or 4) both pre-mRNA and intron. The latter three classes represent novel phenotypes. The excised intron observed in one mutant: prp26 is stabilized due to protection in a snRNP containing particle. Extracts from another mutant: prpl8 are heat labile and accumulate lariat intermediate and exon 1. This is especially interesting as it allows analysis of the second splicing reaction. In vitro complementation of inactivated prp18 extracts does not require intact snRNPs. These studies have also shown the mutation to be in a previously unknown splicing protein. A specific requirement for A TP is also observed for the second step of splicing. The PRP 18 gene has been cloned and its polyadenylated transcript identified.

Radiation damping effects on the ultrashort x-ray pulses generated by nonlinear Thomson backscattering

Nonlinear Thomson backscattering of an intense Gaussian laser pulse by a counterpropagating energetic electron is investigated by numerically solving the electron equation of motion taking into account the radiative damping force. The backscattered radiation characteristics are different for linearly and circularly polarized lasers because of a difference in their ponderomotive forces acting on the electron. The radiative electron energy loss weakens the backscattered power, breaks the symmetry of the backscattered-pulse profile, and prolongs the duration of the backscattered radiation. With the circularly polarized laser, an adjustable double-peaked backscattered pulse can be obtained. Such a profile has potential applications as a subfemtosecond x-ray pump and probe with adjustable time delay and power ratio. (c) 2006 American Institute of Physics.

Temporal and spacial control of RNA stability in the early embryo of Drosophila melanogaster

Early embryogenesis in metazoa is controlled by maternally synthesized products. Among these products, the mature egg is loaded with transcripts representing approximately two thirds of the genome. A subset of this maternal RNA pool is degraded prior to the transition to zygotic control of development. This transfer of control of development from maternal to zygotic products is referred to as the midblastula transition (or MBT). It is believed that the degradation of maternal transcripts is required to terminate maternal control of development and to allow zygotic control of development to begin. Until now this process of maternal transcript degradation and the subsequent timing of the MBT has been poorly understood. I have demonstrated that in the early embryo there are two independent RNA degradation pathways, either of which is sufficient for transcript elimination. However, only the concerted action of both pathways leads to elimination of transcripts with the correct timing, at the MBT. The first pathway is maternally encoded, is triggered by egg activation, and is targeted to specific classes of mRNAs through cis-acting elements in the 3' untranslated region (UTR}. The second pathway is activated 2 hr after fertilization and functions together with the maternal pathway to ensure that transcripts are degraded by the MBT. In addition, some transcripts fail to degrade at select subcellular locations adding an element of spatial control to RNA degradation. The spatial control of RNA degradation is achieved by protecting, or masking, transcripts from the degradation machinery. The RNA degradation and protection events are regulated by distinct cis-elements in the 3' untranslated region (UTR). These results provide the first systematic dissection of this highly conserved process in development and demonstrate that RNA degradation is a novel mechanism used for both temporal and spatial control of development.

The autocorrelation of speckles in deep Fresnel diffraction region and characterizations of random self-affine fractal surfaces

This paper studies the correlation properties of the speckles in the deep Fresnel diffraction region produced by the scattering of rough self-affine fractal surfaces. The autocorrelation function of the speckle intensities is formulated by the combination of the light scattering theory of Kirchhoff approximation and the principles of speckle statistics. We propose a method for extracting the three surface parameters, i.e. the roughness w, the lateral correlation length xi and the roughness exponent alpha, from the autocorrelation functions of speckles. This method is verified by simulating the speckle intensities and calculating the speckle autocorrelation function. We also find the phenomenon that for rough surfaces with alpha = 1, the structure of the speckles resembles that of the surface heights, which results from the effect of the peak and the valley parts of the surface, acting as micro-lenses converging and diverging the light waves.

Community sense and response systems

The proliferation of smartphones and other internet-enabled, sensor-equipped consumer devices enables us to sense and act upon the physical environment in unprecedented ways. This thesis considers Community Sense-and-Response (CSR) systems, a new class of web application for acting on sensory data gathered from participants' personal smart devices. The thesis describes how rare events can be reliably detected using a decentralized anomaly detection architecture that performs client-side anomaly detection and server-side event detection. After analyzing this decentralized anomaly detection approach, the thesis describes how weak but spatially structured events can be detected, despite significant noise, when the events have a sparse representation in an alternative basis. Finally, the thesis describes how the statistical models needed for client-side anomaly detection may be learned efficiently, using limited space, via coresets.

The Caltech Community Seismic Network (CSN) is a prototypical example of a CSR system that harnesses accelerometers in volunteers' smartphones and consumer electronics. Using CSN, this thesis presents the systems and algorithmic techniques to design, build and evaluate a scalable network for real-time awareness of spatial phenomena such as dangerous earthquakes.

Cell-targeted regulation of gene expression through synthetic RNA devices

The ability to interface with and program cellular function remains a challenging research frontier in biotechnology. Although the emerging field of synthetic biology has recently generated a variety of gene-regulatory strategies based on synthetic RNA molecules, few strategies exist through which to control such regulatory effects in response to specific exogenous or endogenous molecular signals. Here, we present the development of an engineered RNA-based device platform to detect and act on endogenous protein signals, linking these signals to the regulation of genes and thus cellular function.

We describe efforts to develop an RNA-based device framework for regulating endogenous genes in human cells. Previously developed RNA control devices have demonstrated programmable ligand-responsive genetic regulation in diverse cell types, and we attempted to adapt this class of cis-acting control elements to function in trans. We divided the device into two strands that reconstitute activity upon hybridization. Device function was optimized using an in vivo model system, and we found that device sequence is not as flexible as previously reported. After verifying the in vitro activity of our optimized design, we attempted to establish gene regulation in a human cell line using additional elements to direct device stability, structure, and localization. The significant limitations of our platform prevented endogenous gene regulation.

We next describe the development of a protein-responsive RNA-based regulatory platform. Employing various design strategies, we demonstrated functional devices that both up- and downregulate gene expression in response to a heterologous protein in a human cell line. The activity of our platform exceeded that of a similar, small-molecule-responsive platform. We demonstrated the ability of our devices to respond to both cytoplasmic- and nuclear-localized protein, providing insight into the mechanism of action and distinguishing our platform from previously described devices with more restrictive ligand localization requirements. Finally, we demonstrated the versatility of our device platform by developing a regulatory device that responds to an endogenous signaling protein.

The foundational tool we present here possesses unique advantages over previously described RNA-based gene-regulatory platforms. This genetically encoded technology may find future applications in the development of more effective diagnostic tools and targeted molecular therapy strategies.

De "caldeirão do diabo" a "paraíso ecológico": a conversão da Ilha Grande

A partir de 1994, com a cessão das terras e benfeitorias do extinto Instituto Penal Cândido Mendes na Vila Dois Rios, a Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) passou a atuar na Ilha Grande (Angra dos Reis/RJ), de forma mais expressiva, fundando o Centro de Estudos Ambientais e Desenvolvimento Sustentável (CEADS). Em função da relevância socioambiental da Costa Verde, em especial, da Ilha Grande, e dos compromissos assumidos pela universidade com a implantação do CEADS, o presente estudo buscou avaliar como a gestão desse campus pode contribuir para o estabelecimento de políticas públicas que promovam a sustentabilidade socio-ambiental da Ilha Grande. Desta forma, a partir de um diagnóstico socioambiental da Costa Verde, com ênfase na Ilha Grande, foi realizada uma reflexão crítica sobre os processos de territorialização em Dois Rios e uma apreciação dos problemas socioambientais prioritários por meio da Análise da Cadeia Causal. Identificou-se como as principais causas raízes dos problemas prioritários da Ilha Grande, a fragilidade do sistema de governança (dificuldade de implementar acordos; dificuldade de mobilização social; falta de ordenamento dos diferentes níveis de governo; inadequada integração de considerações ambientais nas políticas públicas; impunidade; corrupção, precariedade da fiscalização) e causas políticas (conflitos entre diferentes instância públicas). Evidenciou-se, também, um distanciamento entre as instituições gestoras locais e os centros de produção de conhecimento que atuam na região, entre os quais a UERJ, através do CEADS. A partir do envolvimento institucional mais forte e de uma política ambiental a ser assumida como estratégia de gestão da UERJ como um todo, propõe-se a implantação de um ecocampus na unidade de Dois Rios, que oportunize à universidade contribuir, de forma pró-ativa, para a sustentabilidade da Costa Verde, sem exclusão da população local, assim como, realizar uma ampla reflexão e reformulação de suas práticas. Palavras-chave: Ilha Grande. Turismo. Análise da Cadeia Causal. Território. Ecocampus. Sustentabilidade

Da genialidade sensível ao amor à norma: existência e consciência em Kierkegaard

Essa dissertação pretende deter-se sobre três pequenos e específicos textos constantes da obra Ou... Ou, do dinamarquês Sören Aybe Kierkegaard (1813-1855). Os dois primeiros textos são Os estados eróticos imediatos e Diário do Sedutor, e estão entre os textos da primeira parte do livro supracitado; o terceiro texto intitula-se O equilíbrio entre o estético e o ético na formação da personalidade e pertence à segunda parte do mesmo livro. Partindo de uma explicitação detalhada do conteúdo destes textos pretende-se pensar a questão dos estádios kierkegaardianos (estético, ético e religioso) e a forma como estes se relacionam com a existência e a consciência. No âmbito da existência concreta, a questão da consciência aparece para o filósofo dinamarquês a partir da explanação destas três dimensões existenciais, as quais se constituem em sintonia com disposições afetivas e também com modos materiais de viver e agir, detidamente descritos pela existência cotidiana de personagens. Desprovida, inicialmente, de qualquer determinação, a consciência vai se concretizando a partir de sua existência sensível, que guarda constantemente diferentes momentos ou possibilidades próprias. A tese fundamental a ser discutida, neste contexto, é a de que esses momentos existenciais não podem ser considerados de forma evolutiva, mas precisam ser tomados como possibilidades ou formas de vida, com sua positividade e seus riscos. O trabalho pretende mostrar de que forma as leituras correntes da filosofia de Kierkegaard tendem a enaltecer o aspecto ético e moral dos estádios, acabando por ignorar a dimensão mais originária do ser, qual seja, a dimensão da disposição imediata que, ao ser desprezada, abre um flanco entre o homem e ele mesmo.

Lehiaketako motorraren txasisaren optimizazio erresistentea

[EU]Lan honetan lehiaketako motorraren txasisaren optimizazio erresistentea egin nahi da. Txasisaren hasierako diseinutik abiatuz, diseinua optimizatuko da zona konkretu batean, bertan eragina duten indarrak eutsi ditzan ahalik eta pisu gutxienarekin. Lana egin ahal izateko, Motostudent txapelketatik lortu diren datuak erabiliko dira, honenbestez, erabiliko diren datuak errealak izango dira eta beraz baita emaitzak ere. Diseinua eta bere analisi estatiko egiteko erabiliko den softwarea, Creo 2.0 izango da.

Preparo e administração de medicamentos por sondas em pacientes que recebem nutrição enteral

O objeto de estudo foi o preparo e a administração de medicamentos por cateter pela enfermagem em pacientes que recebem nutrição enteral. O objetivo geral foi investigar o padrão de preparo e administração dos medicamentos por cateter em pacientes que recebem nutrição enteral concomitante. Os objetivos específicos foram apresentar o perfil dos medicamentos preparados e administrados de acordo com a possibilidade de serem administrados por cateter enteral e avaliar o tipo e a freqüência de erros que ocorrem no preparo e administração de medicamentos por cateter. Tratou-se de uma pesquisa com desenho transversal de natureza observacional, sem modelo de intervenção. Foi desenvolvida em um hospital do Rio de Janeiro onde foram observados técnicos de enfermagem preparando e administrando medicamentos por cateter na Unidade de Terapia Intensiva. Foram observadas 350 doses de medicamentos sendo preparados e administrados. Os grupos de medicamentos prevalentes foram os que agem no Sistema Cardiovascular Renal com 164 doses (46,80%), seguido pelos que agem no Sistema Respiratório e Sangue com 12,85% e 12,56% respectivamente. Foram encontrados 19 medicamentos diferentes do primeiro grupo, dois no segundo e cinco no terceiro. As categorias de erro no preparo foram trituração, diluição e misturas. Encontrou-se uma taxa média de 67,71% no preparo de medicamentos. Comprimidos simples foram preparados errados em 72,54% das doses, e todos os comprimidos revestidos e de liberação prolongada foram triturados indevidamente entre sólidos a categoria de erro prevalente foi trituração com 45,47%, preparar misturando medicamentos foi um erro encontrado em quase 40% das doses de medicamentos sólidos. A trituração insuficiente ocorreu em 73,33% das doses de ácido fólico, do cloridrato de amiodarona (58,97%) e bromoprida (50,00%). A mistura com outros medicamentos ocorreu em 66,66% das doses de bromoprida, de besilato de anlodipina (53,33%), bamifilina (43,47%), ácido fólico (40,00%) e ácido acetilsalicílico (33,33%). Os erros na administração foram ausência de pausa e manejo indevido do cateter. A taxa média de erros na administração foi de 32,64%, distribuídas entre 17,14% para pausa e 48,14% para manejo do cateter. A ausência de lavagem do cateter antes foi o erro mais comum e o mais incomum foi não lavar o cateter após a administração. Os medicamentos mais envolvidos em erros na administração foram: cloridrato de amiodarona (n=39), captopril (n=33), cloridrato de hidralazina (n=7), levotiroxina sódica (n=7). Com relação à lavagem dos cateteres antes, ela não ocorreu em 330 doses de medicamentos. O preparo e administração inadequados de medicamentos podem levar à perdas na biodisponibilidade, diminuição do nível sérico e riscos de intoxicações para o paciente. Preparar e administrar medicamentos são procedimentos comuns, porém apresentou altas taxas de erros, o que talvez reflita pouco conhecimento desses profissionais sobre as boas práticas da terapia medicamentosa. Constata-se a necessidade de maior investimento de todos os profissionais envolvidos, médicos, enfermeiros e farmacêuticos nas questões que envolvam a segurança com medicamentos assim como repensar o processo de trabalho da enfermagem.

Optimal procurement and contracting with research and development

Government procurement of a new good or service is a process that usually includes basic research, development, and production. Empirical evidences indicate that investments in research and development (R and D) before production are significant in many defense procurements. Thus, optimal procurement policy should not be only to select the most efficient producer, but also to induce the contractors to design the best product and to develop the best technology. It is difficult to apply the current economic theory of optimal procurement and contracting, which has emphasized production, but ignored R and D, to many cases of procurement.

In this thesis, I provide basic models of both R and D and production in the procurement process where a number of firms invest in private R and D and compete for a government contract. R and D is modeled as a stochastic cost-reduction process. The government is considered both as a profit-maximizer and a procurement cost minimizer. In comparison to the literature, the following results derived from my models are significant. First, R and D matters in procurement contracting. When offering the optimal contract the government will be better off if it correctly takes into account costly private R and D investment. Second, competition matters. The optimal contract and the total equilibrium R and D expenditures vary with the number of firms. The government usually does not prefer infinite competition among firms. Instead, it prefers free entry of firms. Third, under a R and D technology with the constant marginal returns-to-scale, it is socially optimal to have only one firm to conduct all of the R and D and production. Fourth, in an independent private values environment with risk-neutral firms, an informed government should select one of four standard auction procedures with an appropriate announced reserve price, acting as if it does not have any private information.

A formação de professores no curso Pré-vestibular Comunitário Prof. Wellington Ricardo

Essa pesquisa trata da investigação da formação na docência no curso Pré-Vestibular Comunitário Prof. Wellington Ricardo, com sede na periferia da cidade do Rio de Janeiro, e busca avaliar como os docentes deste curso, imbuídos da construção de um ensino popular, articulam e desenvolvem diferentes saberes e práticas que passam a se constituir como características importantes de sua constituição como professor. O estudo tem como objetivos conhecer o pensamento dos docentes deste curso a respeito do que é ser professor e o seu papel na sociedade, e também verificar de que maneiras esses docentes aprimoram sua formação e a sua prática como professores atuando no WR. Para tanto, alguns elementos foram considerados, como: a história escolar dos professores do curso, sua formação inicial, bem como os fatores de contexto relacionados a diferentes vivências junto à equipe do WR que influenciam nessa aprendizagem. Os pressupostos metodológicos utilizados neste estudo se coadunam com aqueles desenvolvidos pela chamada crítica imanente e investem na possibilidade da construção de uma teoria dialética da formação de professores, visando contribuir para a constituição não-metafísica do sujeito. Este trabalho endossa a perspectiva que a comunicação inconsciente influencia, de modo muito mais efetivo e prático, do que a comunicação verbal (racionalizada pelos indivíduos), o entendimento sobre o processo de formação do magistério. A vivência proveniente da inserção desses docentes numa comunidade não-totalizante e sem hierarquias permite que competências e habilidades que dificilmente seriam possíveis num curso de formação ou numa estrutura formal de ensino fossem edificadas e difundidas com sucesso. Desse modo, pode-se constatar na pesquisa, o incremento de uma nova forma de pensar e atuar politicamente, inventada pelos docentes WR. Assim, os docentes do curso reconstroem em seu dia-a-dia uma nova maneira de fazer e viver a política. Essa reconstrução passa necessariamente pelo investimento que fazem no estabelecimento de relações de amizade e de vínculos sólidos entre seus participantes. Uma nova forma que investe na participação horizontal e valorização da solidariedade e da autonomia, que passa, por isso, a produzir uma espécie de cultura pedagógica, que serve como apoio para a formação política e também profissional dos próprios docentes.

Remoção de metais pesados de efluentes sintéticos aquosos por nanofiltração

O objetivo deste trabalho foi estudar a remoção de metais pesados de efluentes sintéticos aquosos através de nanofiltração, com utilização de membrana de poliamida. A membrana utilizada constituída de poliamida apresentou uma boa permeabilidade hidráulica, constatada pela linearidade de fluxo com a variação de pressão de trabalho. Os metais estudados foram cobre, cádmio, zinco, chumbo e níquel com especiação de nitrato e sulfato. O desempenho do sistema foi verificado pela variação dos parâmetros operacionais (pressão e fluxo), associados também com a variação da salinidade e da concentração do metal. Em uma etapa inicial estudou-se a remoção de metais (nitrato e sulfato) isoladamente em uma mesma concentração molar, na pressão de 10 bar, comparando-se as rejeições com e sem agente complexante (EDTA). Em uma segunda etapa, estudou-se o desempenho da membrana, com misturas dos metais (nitrato) e mistura de metais (sulfato), também com e sem agente complexante, os resultados mostraram que a presença de agente complexante melhorou a rejeição dos metais. Nestas misturas estudaram-se os efeitos das concentrações (0,001; 0,0005 e 0,0001mol/L) e das pressões (5; 7; 10 e 12,5 bar) no sistema de remoção, constatou-se que o aumento da concentração e diminuição da pressão afeta a remoção. Em uma terceira etapa, estudou-se a influência da salinidade pela mistura de dois metais de mesma especiação (sulfato), comparando a remoção na pressão de 10 bar. Os resultados atestaram uma rejeição maior que 94 % para todos metais, na pressão de 10 bar, indicando um excelente desempenho e fluxo adequado, daí viabilidade de processo para todas as concentrações testadas. A pertinência do teste se justifica pela adequação do permeado ao atendimento aos padrões ambientais de concentração de metais e confirmam a eficácia do sistema de nanofiltração na remoção de metais pesados