Non-convex dynamic economic/environmental dispatch with plug-in electric vehicle loads

Electric vehicles are a key prospect for future transportation. A large penetration of electric vehicles has the potential to reduce the global fossil fuel consumption and hence the greenhouse gas emissions and air pollution. However, the additional stochastic loads imposed by plug-in electric vehicles will possibly introduce significant changes to existing load profiles. In his paper, electric vehicles loads are integrated into an 5-unit system using a non-convex dynamic dispatch model. The actual infrastructure characteristics including valve-point effects, load balance constrains and transmission loss have been included in the model. Multiple load profiles are comparatively studied and compared in terms of economic and environmental impacts in order o identify patterns to charge properly. The study as expected shows ha off-peak charging is the best scenario with respect to using less fuels and producing less emissions.

Computational scheduling methods for integrating plug-in electric vehicles with power systems: a review

Traditional internal combustion engine vehicles are a major contributor to global greenhouse gas emissions and other air pollutants, such as particulate matter and nitrogen oxides. If the tail pipe point emissions could be managed centrally without reducing the commercial and personal user functionalities, then one of the most attractive solutions for achieving a significant reduction of emissions in the transport sector would be the mass deployment of electric vehicles. Though electric vehicle sales are still hindered by battery performance, cost and a few other technological bottlenecks, focused commercialisation and support from government policies are encouraging large scale electric vehicle adoptions. The mass proliferation of plug-in electric vehicles is likely to bring a significant additional electric load onto the grid creating a highly complex operational problem for power system operators. Electric vehicle batteries also have the ability to act as energy storage points on the distribution system. This double charge and storage impact of many uncontrollable small kW loads, as consumers will want maximum flexibility, on a distribution system which was originally not designed for such operations has the potential to be detrimental to grid balancing. Intelligent scheduling methods if established correctly could smoothly integrate electric vehicles onto the grid. Intelligent scheduling methods will help to avoid cycling of large combustion plants, using expensive fossil fuel peaking plant, match renewable generation to electric vehicle charging and not overload the distribution system causing a reduction in power quality. In this paper, a state-of-the-art review of scheduling methods to integrate plug-in electric vehicles are reviewed, examined and categorised based on their computational techniques. Thus, in addition to various existing approaches covering analytical scheduling, conventional optimisation methods (e.g. linear, non-linear mixed integer programming and dynamic programming), and game theory, meta-heuristic algorithms including genetic algorithm and particle swarm optimisation, are all comprehensively surveyed, offering a systematic reference for grid scheduling considering intelligent electric vehicle integration.

Knowledge and risk perceptions of the Ebola virus in the United States

Objectives
The Ebola epidemic has received extensive media coverage since the first diagnosed cases of the virus in the US. We investigated risk perceptions of Ebola among individuals living in the US and measured their knowledge of the virus.

Method
US residents completed an online survey (conducted 14–18 November 2014) that assessed their Ebola knowledge and risk perceptions.

Results
Respondents who were more knowledgeable of Ebola perceived less risk of contracting the virus and were less worried about the virus, but also regarded Ebola as more serious than less knowledgeable respondents. The internet served as a major source of additional information among knowledgeable respondents.

Conclusion
The findings suggest that the provision of health information about Ebola may be effective in informing the public about Ebola risks and of preventive measures without curtailing the seriousness of the virus. Policymakers may seek to further exploit the internet as a means of delivering information about Ebola in the US and worldwide.

Optimal Scheduling Methods to Integrate Plug-In Electric Vehicles with the Power System: A Review

The introduction of the Tesla in 2008 has demonstrated to the public of the potential of electric vehicles in terms of reducing fuel consumption and green-house gas from the transport sector. It has brought electric vehicles back into the spotlight worldwide at a moment when fossil fuel prices were reaching unexpected high due to increased demand and strong economic growth. The energy storage capabilities from of fleets of electric vehicles as well as the potentially random discharging and charging offers challenges to the grid in terms of operation and control. Optimal scheduling strategies are key to integrating large numbers of electric vehicles and the smart grid. In this paper, state-of-the-art optimization methods are reviewed on scheduling strategies for the grid integration with electric vehicles. The paper starts with a concise introduction to analytical charging strategies, followed by a review of a number of classical numerical optimization methods, including linear programming, non-linear programming, dynamic programming as well as some other means such as queuing theory. Meta-heuristic techniques are then discussed to deal with the complex, high-dimensional and multi-objective scheduling problem associated with stochastic charging and discharging of electric vehicles. Finally, future research directions are suggested.

Ultrasound entropy may be a new non-invasive measure of pre-clinical vascular damage in young hypertensive patients

Background: The identification of pre-clinical microvascular damage in hypertension by non-invasive techniques has proved frustrating for clinicians. This proof of concept study investigated whether entropy, a novel summary measure for characterizing blood velocity waveforms, is altered in participants with hypertension and may therefore be useful in risk stratification.

Methods: Doppler ultrasound waveforms were obtained from the carotid and retrobulbar circulation in 42 participants with uncomplicated grade 1 hypertension (mean systolic/diastolic blood pressure (BP) 142/92 mmHg), and 26 healthy controls (mean systolic/diastolic BP 116/69 mmHg). Mean wavelet entropy was derived from flow-velocity data and compared with traditional haemodynamic measures of microvascular function, namely the resistive and pulsatility indices.

Results: Entropy, was significantly higher in control participants in the central retinal artery (CRA) (differential mean 0.11 (standard error 0.05 cms(-1)), CI 0.009 to 0.219, p 0.017) and ophthalmic artery (0.12 (0.05), CI 0.004 to 0.215, p 0.04). In comparison, the resistive index (0.12 (0.05), CI 0.005 to 0.226, p 0.029) and pulsatility index (0.96 (0.38), CI 0.19 to 1.72, p 0.015) showed significant differences between groups in the CRA alone. Regression analysis indicated that entropy was significantly influenced by age and systolic blood pressure (r values 0.4-0.6). None of the measures were significantly altered in the larger conduit vessel.

Conclusion: This is the first application of entropy to human blood velocity waveform analysis and shows that this new technique has the ability to discriminate health from early hypertensive disease, thereby promoting the early identification of cardiovascular disease in a young hypertensive population.

An approach to determine the local boundary of small disturbance voltage stability region in a cut-set power space:基于微扰的割集电压稳定域局部边界求解方法

A new approach to determine the local boundary of voltage stability region in a cut-set power space (CVSR) is presented. Power flow tracing is first used to determine the generator-load pair most sensitive to each branch in the interface. The generator-load pairs are then used to realize accurate small disturbances by controlling the branch power flow in increasing and decreasing directions to obtain new equilibrium points around the initial equilibrium point. And, continuous power flow is used starting from such new points to get the corresponding critical points around the initial critical point on the CVSR boundary. Then a hyperplane cross the initial critical point can be calculated by solving a set of linear algebraic equations. Finally, the presented method is validated by some systems, including New England 39-bus system, IEEE 118-bus system, and EPRI-1000 bus system. It can be revealed that the method is computationally more efficient and has less approximation error. It provides a useful approach for power system online voltage stability monitoring and assessment. This work is supported by National Natural Science Foundation of China (No. 50707019), Special Fund of the National Basic Research Program of China (No. 2009CB219701), Foundation for the Author of National Excellent Doctoral Dissertation of PR China (No. 200439), Tianjin Municipal Science and Technology Development Program (No. 09JCZDJC25000), National Major Project of Scientific and Technical Supporting Programs of China During the 11th Five-year Plan Period (No. 2006BAJ03A06). ©2009 State Grid Electric Power Research Institute Press.

A Reliability Assessment Approach For Integrated Transportation and Electrical Power Systems Incorporating Electric Vehicles

With the increasing utilization of electric vehicles (EVs), transportation systems and electrical power systems are becoming increasingly coupled. However, the interaction between these two kinds of systems are not well captured, especially from the perspective of transportation systems. This paper studies the reliability of integrated transportation and electrical power system (ITES). A bidirectional EV charging control strategy is first demonstrated to model the interaction between the two systems. Thereafter, a simplified transportation system model is developed, whose high efficiency makes the reliability assessment of the ITES realizable with an acceptable accuracy. Novel transportation system reliability indices are then defined from the view point of EV’s driver. Based on the charging control model and the transportation simulation method, a daily periodic quasi sequential reliability assessment method is proposed for the ITES system. Case studies based on RBTS system demonstrate that bidirectional charging controls of EVs will benefit the reliability of power systems, while decrease the reliability of EVs travelling. Also, the optimal control strategy can be obtained based on the proposed method. Finally, case studies are performed based on a large scale test system to verify the practicability of the proposed method.

Aggressiveness as a component of fighting ability in pigs using a game-theoretical framework

Understanding animal contests has benefited greatly from employing the concept of fighting ability, termed resource-holding potential (RHP), with body size/weight typically used as a proxy. However, victory does not always go to the larger/heavier contestant and the existing RHP approach thereby fails to accurately predict contest outcome. Aggressiveness, typically studied as a personality trait, might explain part of this discrepancy. We investigated whether aggressiveness forms a component of RHP, examining effects on contest outcome, duration and phases, plus physiological measures of costs (lactate and glucose). Furthermore, using the correct theoretical framework, we provide the first study to investigate whether individuals gather and use information on aggressiveness as part of an assessment strategy. Pigs, Sus scrofa, were assessed for aggressiveness in resident-intruder tests whereby attack latency reflects aggressiveness. Contests were then staged between size-matched animals diverging in aggressiveness. Individuals with a short attack latency in the resident-intruder test almost always initiated the first bite and fight in the subsequent contest. However, aggressiveness had no direct effect on contest outcome, whereas bite initiation did lead to winning in contests without an escalated fight. This indirect effect suggests that aggressiveness is not a component of RHP, but rather reflects a signal of intent. Winner and loser aggressiveness did not affect contest duration or its separate phases, suggesting aggressiveness is not part of an assessment strategy. A greater asymmetry in aggressiveness prolonged contest duration and the duration of displaying, which is in a direction contrary to assessment models based on morphological traits. Blood lactate and glucose increased with contest duration and peaked during escalated fights, highlighting the utility of physiological measures as proxies for fight cost. Integrating personality traits into the study of contest behaviour, as illustrated here, will enhance our understanding of the subtleties of agonistic interactions.

Fish product mislabelling: failings of traceability in the production chain and implications for illegal, unreported and unregulated (IUU) fishing

Increasing consumer demand for seafood, combined with concern over the health of our oceans, has led to many initiatives aimed at tackling destructive fishing practices and promoting the sustainability of fisheries. An important global threat to sustainable fisheries is Illegal, Unreported and Unregulated (IUU) fishing, and there is now an increased emphasis on the use of trade measures to prevent IUU-sourced fish and fish products from entering the international market. Initiatives encompass new legislation in the European Union requiring the inclusion of species names on catch labels throughout the distribution chain. Such certification measures do not, however, guarantee accuracy of species designation. Using two DNA-based methods to compare species descriptions with molecular ID, we examined 386 samples of white fish, or products labelled as primarily containing white fish, from major UK supermarket chains. Species specific real-time PCR probes were used for cod (Gadus morhua) and haddock (Melanogrammus aeglefinus) to provide a highly sensitive and species-specific test for the major species of white fish sold in the UK. Additionally, fish-specific primers were used to sequence the forensically validated barcoding gene, mitochondrial cytochrome oxidase I (COI). Overall levels of congruence between product label and genetic species identification were high, with 94.34% of samples correctly labelled, though a significant proportion in terms of potential volume, were mislabelled. Substitution was usually for a cheaper alternative and, in one case, extended to a tropical species. To our knowledge, this is the first published study encompassing a large-scale assessment of UK retailers, and if representative, indicates a potentially significant incidence of incorrect product designation.

Gramsci, austerity common sense and the attacks on the welfare state: The need to understand and resist the imposition of the global neoliberal agenda and the role of the social work profession.

During the last 30 years governments almost everywhere in the world are furthering a global neoliberal agenda by withdrawing the state from the delivery of services, decreasing social spending and lowering corporate taxation etc. This restructuring has led to a massive transfer of wealth from the welfare state and working class people into capital. In order to legitimize this restructuring conservative governments engage in collective blaming towards their denizens. This presentation will examine some of the well circulated phrases that have been used by the dominant elite in some countries during the last year to legitimize the imposition of austerity measures. Phrases such as, ‘We all partied’ used by the Irish finance minister, Brian Lenihan, to explain the Irish crisis and collectively blame all Irish people, ‘We must all share the pain’, deployed by another Irish Minister Gilmore and the UK coalition administration’s sound bite ‘We are all in this together’, legitimize the imposition of austerity measures. Utilizing the Gramscian concept of common sense (Gramsci, 1971), I call these phrases ‘austerity common sense’. They are austerity common sense because they both reflect and legitimate the austerity agenda. By deploying these phrases, the ruling economic and political elite seek to influence the perception of the people and pre-empt any intention of resistance. The dominant theme of these phrases is that there is no alternative and that austerity measures are somehow self-inflicted and, as such, should not be challenged because we are all to blame. The purpose of this presentation is to explore the “austerity common sense” theme from a Gramscian approach, focus on its implications for the social work profession and discuss the ways to resist the imposition of the global neoliberal agenda.

Measuring healthcare integration: Operationalization of a framework for a systems evaluation of palliative care structures, processes, and outcomes

BACKGROUND: Healthcare integration is a priority in many countries, yet there remains little direction on how to systematically evaluate this construct to inform further development. The examination of community-based palliative care networks provides an ideal opportunity for the advancement of integration measures, in consideration of how fundamental provider cohesion is to effective care at end of life.

AIM: This article presents a variable-oriented analysis from a theory-based case study of a palliative care network to help bridge the knowledge gap in integration measurement.

DESIGN: Data from a mixed-methods case study were mapped to a conceptual framework for evaluating integrated palliative care and a visual array depicting the extent of key factors in the represented palliative care network was formulated.

SETTING/PARTICIPANTS: The study included data from 21 palliative care network administrators, 86 healthcare professionals, and 111 family caregivers, all from an established palliative care network in Ontario, Canada.

RESULTS: The framework used to guide this research proved useful in assessing qualities of integration and functioning in the palliative care network. The resulting visual array of elements illustrates that while this network performed relatively well at the multiple levels considered, room for improvement exists, particularly in terms of interventions that could facilitate the sharing of information.

CONCLUSION: This study, along with the other evaluative examples mentioned, represents important initial attempts at empirically and comprehensively examining network-integrated palliative care and healthcare integration in general.

Occurrence of the pinewood nematode, Bursaphelenchus xylophilus in Portugal and perspectives of the disease spread in Europe.

In 1999, the pinewood nematode (PWN) , Bursaphelenchus xylophilus was found and identified for the first time in Portugal and in Europe. Following detection, Portuguese authorities initiated the implementation of eradication measures during 1999 and 2000, following an alert provided to European Community officials; as a result, the nematode was confirmed to be confined in the Setúbal region, near Lisbon. A task force from the follow-up group (GANP) created by the Secretary of State for the Rural Development established a national eradication programme (PROLUNP) to (1) Contain PWN within the initial geographic limits; (2) Implement eradication measures; and (3) Monitor PWN at a national level. Research is presently being conducted both at universities as well as research institutes, focusing on the characterization ofBursaphelenchus species associated with maritime pine, as well as on the insect vector, Monochamus galloprovincialis. Recent reports indicate that the nematode may be present in Siberia (Russia), which would present a threat to Eastern European forestry. Efforts are presently being developed by several European countries to establish a research consortium to detect and study the possible presence of PWN, for a new PRAs. A recent workshop held in Portugal, in 2001, has been an oportunity for sharing experiences and techniques on detection and control. There is clearly a greater awareness of this issue in Europe.

Determinant factors for the use of imposex in TBT pollution monitoring

Os compostos de tributilestanho (TBT) foram utilizados como biocidas em tintas antivegetativas (AV) e amplamente aplicados, durante décadas, de forma a evitar a bioincrustação em superfícies submersas, principalmente em cascos de embarcações. Os seus efeitos deletérios em organismos não-alvo tornaram-se evidentes após o aparecimento de gastrópodes prosobrâquios com imposex – sobreposição de caracteres sexuais masculinos sobre o tracto reprodutivo das fêmeas. Desde então, a expressão do imposex em prosobrânquios tem sido amplamente utilizada como biomarcador da poluição por TBT. Um dos objectivos da presente tese é avaliar se as mais recentes restrições legais na utilização das tintas AV com compostos organoestânicos (OTs) resultaram numa redução da poluição pelos mesmos na costa continental Portuguesa. Para tal, foi levada a cabo a análise da variação temporal do imposex como biomarcador dos níveis ambientais de TBT e a validação de procedimentos, de modo a seguir de forma precisa a evolução da intensidade deste fenómeno ao longo do tempo. O trabalho de investigação teve início no momento em que a ineficácia da legislação anterior (Directiva 89/677/CEE) na redução da poluição por TBT no litoral Português era reportada na literatura e quando estavam já agendados instrumentos decisivos para a diminuição definitiva deste tipo de poluição: o Regulamento (CE) N.º 782/2003 do Parlamento e do Conselho da União Europeia (UE) que bania as tintas AV baseadas em TBT na sua frota a partir de 1 de Julho de 2003; a "Convenção Internacional sobre o Controlo de Sistemas Antivegetativos Nocivos em Navios” (Convenção AFS), adoptada em 2001 pela Organização Marítima Internacional (OMI), que procurava erradicar os OTs da frota mundial até 2008. Os níveis de imposex e as concentrações de OTs nos tecidos de fêmeas de Nucella lapillus foram medidos em 17 locais de amostragem ao longo da costa Portuguesa em 2003, a fim de se avaliarem os impactos do TBT nas populações desta espécie e de se criar uma base de dados para seguir a sua evolução futura. O índice da sequência do vaso deferente (VDSI), o índice do tamanho relativo do pénis (RPSI) e a percentagem de fêmeas afectadas por imposex (%I) foram utilizados na medição da intensidade deste fenómeno em cada local de amostragem e os seus valores variaram entre 0,20-4,04, 0,0- 42,2% e 16,7-100,0%, respectivamente. Foram encontradas fêmeas estéreis em 3 locais de amostragem, com percentagens a variar entre 4,0 e 6,2%. As concentrações de TBT e dibutilestanho (DBT) nas fêmeas variaram respectivamente entre 23-138 e <10-62 ng Sn.g-1 de peso seco, e o conteúdo em TBT nos tecidos revelou-se significativamente correlacionado com o imposex (nomeadamente com o RPSI e o VDSI). Os níveis de expressão do fenómeno e o conteúdo em OTs nos tecidos, foram superiores na proximidade de portos, confirmando as conclusões obtidas anteriormente por outros autores de que os navios e a actividade dos estaleiros são as principais fontes destes compostos no litoral Português. As infra-estruturas associadas ás principais fontes de OTs – portos, estaleiros e marinas – estão geralmente localizadas no interior de estuários, motivo pelo qual estas áreas têm vindo a ser descritas como as mais afectadas por estes poluentes. Por esta razão, foi levado a cabo o estudo pormenorizado da poluição por TBT na Ria de Aveiro, como caso de estudo representativo da poluição por estes compostos num sistema estuarino em Portugal continental. N. lapillus foi usada como bioindicador para avaliar a tendência temporal da poluição por TBT nesta área entre 1997 e 2007. Foi registada uma diminuição da intensidade do imposex após 2003, embora as melhorias mais evidentes tenham sido observadas entre 2005 e 2007, provavelmente devido à implementação do Regulamento (CE) N.º 782/2003 que proibiu a aplicação de tintas AV com TBT em navios com a bandeira da UE. Apesar desses progressos, as análises ao conteúdo em OTs nos tecidos de fêmeas de N. lapillus e em amostras de água colhidas em 2006 indicaram contaminação recente por TBT na área de estudo, evidenciando assim a permanência de fontes de poluição. A utilização de N. lapillus como bioindicador da poluição por TBT na Ria de Aveiro apresenta algumas limitações uma vez que a espécie não ocorre nas áreas mais interiores da Ria e não vive em contacto com sedimentos. Assim, a informação obtida a partir da sua utilização como bioindicador é fundamentalmente relativa aos níveis de TBT na coluna de água. Foi então necessário recorrer a um bioindicador complementar – Hydrobia ulvae – para melhor avaliar a evolução temporal da poluição por TBT no interior deste sistema estuarino e estudar a persistência de TBT nos sedimentos. Não foi registada uma diminuição dos níveis de imposex em H. ulvae na Ria de Aveiro entre 1998 e 2007, apesar da aplicação do Regulamento (CE) N.º 782/2003. Pelo contrário, houve um aumento global significativo da percentagem de fêmeas afectadas por imposex e um ligeiro aumento do VDSI, contrastando com o que tem sido descrito para outros bioindicadores na Ria de Aveiro no mesmo período. Estes resultados mostram que a diferente biologia/ecologia das espécies indicadoras determina vias distintas de acumulação de TBT, apontando a importância da escolha do bioindicador dependendo do compartimento a ser monitorizado (sedimento versus água). A ingestão de sedimento como hábito alimentar em H. ulvae foi discutida como sendo a razão para a escolha da espécie como indicadora da contaminação dos sedimentos por TBT. Foram também estudados os métodos mais fiáveis para reduzir a influência de variáveis críticas na medição dos níveis de imposex em H. ulvae. As comparações de parâmetros do imposex baseados em medições do pénis devem ser sempre realizadas sob condições de narcotização bem standardizadas uma vez que este procedimento provoca um aumento significativo do comprimento do pénis (PL) em ambos os sexos. O VDSI, a % e o PL em ambos os sexos revelaram ser fortemente influenciados pelo tamanho dos espécimes: a utilização de fêmeas mais pequenas conduz à subestimação do VDSI, da %I e do PL, enquanto que diferenças no tamanho dos machos provocam variações no índice do comprimento relativo do pénis (RPLI), independentemente dos níveis de poluição por TBT. Existe, portanto, a necessidade de controlar algumas variáveis envolvidas na análise do imposex que mostraram afectar a fiabilidade dos resultados. Uma vez que N. lapillus é o principal bioindicador dos efeitos biológicos específicos do TBT para a área da OSPAR, foi também estudada a influência de algumas variáveis na avaliação dos níveis de imposex nesta espécie, especificamente as relacionadas com o ciclo reprodutor e o tamanho dos espécimes. O estudo do ciclo reprodutor e a variação sazonal/espacial do comprimento do pénis do macho (MPL) incidiu num único local no litoral Português (Areão – região de Aveiro) de forma a avaliar se o RPSI varia sazonal e espacialmente na mesma estação de amostragem e se tais variações influenciam os resultados obtidos em programas de monitorização do imposex. Nos meses de Dezembro de 2005 a Junho de 2007, foram encontrados espécimes de N. lapillus sexualmente maturos e potencialmente aptos para a reprodução. Contudo, foi também evidente um padrão sazonal do ciclo reprodutor – o estado de desenvolvimento da gametogénese nas fêmeas variou sazonalmente e ocorreu uma diminuição do volume da glândula da cápsula e do factor de condição no final do Verão / início do Outono. Contrariamente, a gametogénese nos machos não apresentou variação sazonal significativa, embora os valores mais baixos do factor de condição, do comprimento do pénis e dos volumes de esperma e da próstata tenham também sido registados no final do Verão / início do Outono. Além disso, o MPL mostrou variar, no mesmo local de amostragem, inversamente com a distância aos ninhos de cápsulas ovígeras; um aumento dos valores do MPL foi também observado em espécimes de maior tamanho. Todas estas variações no MPL introduzem desvios nos resultados da avaliação do imposex quando é usado o RPSI. A magnitude do erro envolvido foi quantificada e revelou-se superior em locais com níveis mais elevados de poluição por TBT. Apesar do RPSI ser um índice que fornece informação importante sobre os níveis de poluição por TBT, a sua interpretação deve ser cuidadosa e realizada complementarmente com os outros índices, destacando-se o VDSI como índice mais fiável e com significado biológico mais expressivo. Novas campanhas de monitorização do imposex em N. lapillus foram realizadas ao longo da costa Portuguesa em 2006 e 2008, e os resultados subsequentemente comparados com a base de dados criada em 2003,de forma a avaliar a evolução da poluição por TBT no litoral Português naquele período. Nestes estudos foram aplicados novos procedimentos na monitorização e tratamento dos dados, de forma a minimizar a variação nos índices de avaliação do imposex induzida pelos factores acima descritos, para seguir com maior consistência a tendência da poluição por TBT entre 2003 e 2008. Foi observado um declínio global significativo na intensidade de imposex na área de estudo durante o referido período e a qualidade ecológica da costa Portuguesa, segundo os termos definidos pela Comissão OSPAR, revelou melhorias notáveis após 2003 confirmando a eficácia do Regulamento (CE) N.º 782/2003. Não obstante, as populações de N. lapillus revelaram-se ainda amplamente afectadas por imposex, tendo sido detectadas emissões de TBT na água do mar ao longo da costa em 2006, apesar da restrição anteriormente referida. Estes inputs foram atribuídos principalmente aos navios que à data ainda circulavam com tintas AV com TBT aplicadas antes de 2003, uma vez que a sua utilização nas embarcações foi apenas proibida em 2008. Considerando que o Regulamento (CE) N.º 782/2003 constitui uma antecipação da proibição global da OMI que entrou em vigor em Setembro de 2008, prevê-se, por analogia, que haja uma rápida diminuição da poluição por TBT à escala mundial num futuro próximo. Na sequência desta previsão, é apresentada uma discussão teórica preliminar relativamente ás possíveis estratégias usadas por N. lapillus na recolonização de locais onde, no passado, as populações terão aparentemente sido extintas devido a níveis extremamente elevados de TBT. Estes locais são tipicamente zonas abrigadas junto de infra-estruturas portuárias, cuja recolonização por esta espécie será provavelmente muito lenta dada a mobilidade reduzida dos adultos e o ciclo de vida não apresentar fase larvar pelágica. Foram então equacionadas duas hipotéticas vias de recolonização de zonas abrigadas por espécimes provenientes de populações de costa aberta/exposta: a migração de adultos e/ou a dispersão de juvenis. No entanto, em ambos os casos, estaria implicada a transposição de um problema amplamente descrito na bibliografia: as populações de N. lapillus de costa aberta podem apresentar um fenótipo muito diferente das de zonas abrigadas, podendo inclusivamente variar no número de cromossomas. A recolonização pode portanto não ter sucesso pelo simples facto dos novos recrutas não estarem bem adaptados aos locais a recolonizar. Para analisar este problema, foram estudados tanto a forma da concha de espécimes de N. lapillus ao longo da costa Portuguesa como o respectivo número de cromossomas. Embora a forma da concha tenha revelado diferenças, de acordo com o grau de hidrodinamismo entre as populações de N. lapillus avaliadas, o cariótipo 2n = 26, típico de zonas expostas, foi registado em todos os locais amostrados. Por outro lado, foi também testada em laboratório a possível mortalidade de juvenis em dispersão no interior menos salino dos estuários. Foi então verificada a ocorrência de mortalidade elevada de juvenis expostos a salinidades baixas (=100% após 1 hora a salinidades ≤9 psu), o que também pode comprometer a recolonização de zonas estuarinas menos salinas por esta via. Mesmo assim, os juvenis mostraram um comportamento de flutuação à superfície da água em condições laboratoriais, que pode ser considerado um benefício específico na colonização de áreas mais internas dos estuários, se tal facto vier a ser confirmado em estudos de campo. As conclusões deste estudo contribuem certamente para a descrição do final da “história do TBT” dado que, uma vez controlados alguns factores determinantes no uso do imposex como biomarcador, a avaliação do declínio da poluição por estes compostos, agora esperado à escala global, se torna mais rigorosa.

Study of multiferroic materials

The present PhD work aims the research and development of materials that exhibit multiferroic properties, in particular having a significant interaction between ferromagnetism and ferroelectricity; either directly within an intrinsic single phase or by combining extrinsic materials, achieving the coupling of properties through mechanic phenomena of the respective magnetostriction and piezoelectricity. These hybrid properties will allow the cross modification of magnetic and electric polarization states by the application of cross external magnetic and/or electric fields, giving way to a vast area for scientific investigation and potential technological applications in a new generation of electronic devices, such as computer memories, signal processing, transducers, sensors, etc. Initial experimental work consisted in chemical synthesis of nano powders oxides by urea pyrolysis method: A series of ceramic bulk composites with potential multiferroic properties comprised: of LuMnO3 with La0.7Sr0.3MnO3 and BaTiO3 with La0.7Ba0.3MnO3; and a series based on the intrinsic multiferroic LuMn1-zO3 phase modified with of Manganese vacancies. The acquisition of a new magnetron RF sputtering deposition system, in the Physics Department of Aveiro University, contributed to the proposal of an analogous experimental study in multiferroic thin films and multilayer samples. Besides the operational debut of this equipment several technical upgrades were completed like: the design and construction of the heater electrical contacts; specific shutters and supports for the magnetrons and for the substrate holder and; the addition of mass flow controllers, which allowed the introduction of N2 or O2 active atmosphere in the chamber; and the addition of a second RF generator, enabling co-deposition of different targets. Base study of the deposition conditions and resulting thin films characteristics in different substrates was made from an extensive list of targets. Particular attention was given to thin film deposition of magnetic phases La1-xSrxMnO3, La1-xBaxMnO3 and Ni2+x-yMn1-xGa1+y alloy, from the respective targets: La0.7Sr0.3MnO3, La0.7Ba0.3MnO3; and NiGa with NiMn. Main structural characterization of samples was performed by conventional and high resolution X-Ray Diffraction (XRD); chemical composition was determined by Electron Dispersion Spectroscopy (EDS); magnetization measurements recur to a Vibrating Sample Magnetometer (VSM) prototype; and surface probing (SPM) using Magnetic-Force (MFM) and Piezo-Response (PFM) Microscopy. Results clearly show that the composite bulk samples (LuM+LSM and BTO+LBM) feat the intended quality objectives in terms of phase composition and purity, having spurious contents below 0.5 %. SEM images confirm compact grain packaging and size distribution around the 50 nm scale. Electric conductivity, magnetization intensity and magneto impedance spreading response are coherent with the relative amount of magnetic phase in the sample. The existence of coupling between the functional phases is confirmed by the Magnetoelectric effect measurements of the sample “78%LuM+22%LSM” reaching 300% of electric response for 1 T at 100 kHz; while in the “78%BTO+22%LBM” sample the structural transitions of the magnetic phase at ~350 K result in a inversion of ME coefficient the behavior. A functional Magneto-Resistance measurement system was assembled from the concept stage until the, development and operational status; it enabled to test samples from 77 to 350 K, under an applied magnetic field up to 1 Tesla with 360º horizontal rotation; this system was also designed to measure Hall effect and has the potential to be further upgraded. Under collaboration protocols established with national and international institutions, complementary courses and sample characterization studies were performed using Magneto-Resistance (MR), Magneto-Impedance (MZ) and Magneto-Electric (ME) measurements; Raman and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS); SQUID and VSM magnetization; Scanning Electron Microscopy (SEM) and Rutherford Back Scattering (RBS); Scan Probe Microscopy (SPM) with Band Excitation Probe Spectroscopy (BEPS); Neutron Powder Diffraction (NPD) and Perturbed Angular Correlations (PAC). Additional collaboration in research projects outside the scope of multiferroic materials provided further experience in sample preparation and characterization techniques, namely VSM and XPS measurements were performed in cubane molecular complex compounds and enable to identify the oxidation state of the integrating cluster of Ru ions; also, XRD and EDS/SEM analysis of the acquired targets and substrates implied the devolution of some items not in conformity with the specifications. Direct cooperation with parallel research projects regarding multiferroic materials, enable the assess to supplementary samples, namely a preliminary series of nanopowder Y1-x-yCaxØyMn1O3 and of Eu0.8Y0.2MnO3, a series of micropowder composites of LuMnO3 with La0.625Sr0.375MnO3 and of BaTiO3 with hexagonal ferrites; mono and polycrystalline samples of Pr1-xCaxMnO3, La1-xSrxMnO3 and La1-xCaxMnO3.

Genotoxic risk of herbicides to Anguilla anguilla L.

No contexto dos contaminantes aquáticos, os herbicidas são considerados como um dos grupos mais perigosos. Uma vez aplicados, estes são facilmente transportados para cursos de água, quer devido a uma pulverização pouco cuidada ou devido a fenómenos de escorrência superficial e/ou subterrânea. A presença destes agroquímicos no ambiente tem vindo a ser associada a efeitos nefastos em organismos não-alvo, como é o caso dos peixes. Contudo, existe ainda uma grande lacuna no que diz respeito à informação científica relacionada com o seu impacto genotóxico. Deste modo, a presente tese foi delineada com o intuito de avaliar o risco genotóxico em peixes de duas formulações de herbicidas: o Roundup®, que tem como princípio activo o glifosato, e o Garlon®, que apresenta o triclopir na base da sua constituição, produtos estes largamente utilizados na limpeza de campos agrícolas, assim como em florestas. Foi ainda planeado desenvolver uma base de conhecimento no que diz respeito aos mecanismos de dano do ADN. Como último objectivo, pretendeu-se contribuir para a mitigação dos efeitos dos agroquímicos no biota aquático, nomeadamente em peixes, fornecendo dados científicos no sentido de melhorar as práticas agrícolas e florestais. Este estudo foi realizado adoptando a enguia europeia (Anguilla anguilla L.) como organismo-teste, e submetendo-a a exposições de curta duração (1 e 3 dias) dos produtos comerciais mencionados, em concentrações consideradas ambientalmente realistas. Para a avaliação da genotoxicidade foram aplicadas duas metodologias: o ensaio do cometa e o teste das anomalias nucleares eritrocíticas (ANE). Enquanto o ensaio do cometa detecta quebras na cadeia do ADN, um dano passível de ser reparado, o aparecimento das ANE revela lesões cromossomais, sinalizando um tipo de dano de difícil reparação. O ensaio do cometa foi ainda melhorado com uma nova etapa que incluiu a incubação com enzimas de reparação (FPG e EndoIII), permitindo perceber a ocorrência de dano oxidativo no ADN. No que diz respeito ao Roundup®, o envolvimento do sistema antioxidante como indicador de um estado próoxidante foi também alvo de estudo. Uma vez que as referidas formulações se apresentam sob a forma de misturas, o potencial genotóxico dos seus princípios activos foi também avaliado individualmente. No caso particular do Roundup®, também foram estudados o seu surfactante (amina polietoxilada; POEA) e o principal metabolito ambiental (ácido aminometilfosfórico; AMPA). Os resultados obtidos mostraram a capacidade do Roundup® em induzir tanto dano no ADN (em células de sangue, guelras e fígado) como dano cromossómico (em células de sangue). A investigação sobre o possível envolvimento do stresse oxidativo demonstrou que o tipo de dano no ADN varia com as concentrações testadas e com a duração da exposição. Deste modo, com o aumento do tempo de exposição, os processos relacionados com o envolvimento de espécies reactivas de oxigénio (ERO) ganharam preponderância como mecanismo de dano no ADN, facto que é corroborado pela activação do sistema antioxidante observado nas guelras, assim como pelo aumento dos sítios sensíveis a FPG em hepatócitos. O glifosato e o POEA foram também considerados genotóxicos. O POEA mostrou induzir uma maior extensão de dano no ADN, tanto comparado com o glifosato como com a mistura comercial. Apesar de ambos os componentes contribuirem para a genotoxicidade da formulação, a soma dos seus efeitos individuais nunca foi observada, apontando para um antagonismo entre eles e indicando que o POEA não aumenta o risco associado ao princípio activo. Deste modo, realça-se a necessidade de regulamentar limiares de segurança para todos os componentes da formulação, recomendando, em particular, a revisão da classificação do risco do POEA (actualmente classificado com “inerte”). Uma vez confirmada a capacidade do principal metabolito do glifosato – AMPA – em exercer dano no ADN assim como dano cromossómico, os produtos da degradação ambiental dos princípios activos assumem-se como um problema silencioso, realçando assim a importância de incluir o AMPA na avaliação do risco relacionado com herbicidas com base no glifosato. A formulação Garlon® e o seu princípio activo triclopir mostraram um claro potencial genotóxico. Adicionalmente, o Garlon® mostrou possuir um potencial genotóxico mais elevado do que o seu princípio activo. No entanto, a capacidade de infligir dano oxidativo no ADN não foi demonstrada para nenhum dos agentes. No que concerne à avaliação da progressão do dano após a remoção da fonte de contaminação, nem os peixes expostos a Roundup® nem os expostos a Garlon® conseguiram restaurar completamente a integridade do seu ADN ao fim de 14 dias. No que concerne ao Roundup®, o uso de enzimas de reparação de lesões específicas do ADN associado ao teste do cometa permitiu detectar um aparecimento tardio de dano oxidativo, indicando deste modo um decaimento progressivo da protecção antioxidante e ainda uma incapacidade de reparar este tipo de dano. O período de pós-exposição correspondente ao Garlon® revelou uma tendência de diminuição dos níveis de dano, apesar de nunca se observar uma completa recuperação. Ainda assim, foi evidente uma intervenção eficiente das enzimas de reparação do ADN, mais concretamente as direccionadas às purinas oxidadas. A avaliação das metodologias adoptadas tornou evidente que o procedimento base do ensaio do cometa, que detecta apenas o dano nãoespecífico no ADN, possui algumas limitações quando comparado com a metodologia que incluiu a incubação com as enzimas de reparação, uma vez que a última mostrou reduzir a possibilidade de ocorrência de resultados falsos negativos. Os dois parâmetros adoptados (ensaio do cometa e teste das ANE) demonstraram possuir aptidões complementares, sendo assim recomendado a sua utilização conjunta com vista a efectuar uma avaliação mais adequada do risco genotóxico. Globalmente, os resultados obtidos forneceram indicações de grande utilidade para as entidades reguladoras, contribuindo ainda para a (re)formulação de medidas de conservação do ambiente aquático. Neste sentido, os dados obtidos apontam para a importância da avaliação de risco dos herbicidas incluir testes de genotoxicidade. A magnitude de risco detectada para ambas as formulações adverte para a necessidade de adopção de medidas restritivas em relação à sua aplicação na proximidade de cursos de água. Como medidas mitigadoras de impactos ambientais, aponta-se o desenvolvimento de formulações que incorporem adjuvantes selecionados com base na sua baixa toxicidade.