Nitrate retention under sugarcane in wet tropical Queensland deep soil profiles

Nitrate leaching below the crop root-zone in variable charge soils may be adsorbed at anion exchange sites, thereby temporarily reducing the risk of contamination of water bodies. The objectives of this study were (i) to investigate whether nitrate adsorption, accumulation, and retention in the Johnstone River Catchment of Far North Queensland wet tropics is widespread; (ii) to assess the capacity of soil in the Johnstone River Catchment to retain nitrate; and (iii) to deduce the consequences of nitrate adsorption/desorption on contamination of water bodies. Soil cores ranging from 8 to 12.5 m depth were taken from 28 sites across the catchment, representing 9 Ferrosol soil types under sugarcane (Saccharum officinarum-S) cultivation for at least 50 years and from rainforest. The cores were segmented at 0.5-m depth increments and subsamples were analysed for nitrate-N, cation and anion exchange capacities, pH, exchangeable cations (Ca, Mg, K, Na), soil organic C, electrical conductivity, sulfate-S, and chloride. Nitrate-N concentration under sugarcane ranged from 0 to 72.5 mg/kg, compared with 0 to 0.31 mg/kg under rainforest, both Pin Gin soils. The average N load in 1-12 m depth across 19 highly oxidic profiles of the Pin Gin soil series was 1550 kg/ha, compared with 185 kg/ha under 8 non-Pin Gin soils and 11 kg/ha in rainforest on a Pin Gin soil. Most of the nitrate retention was observed at depth of 2-12 m, particularly at 4-10 m, indicating that the accumulation was well below the crop root-zone. The average maximum potential nitrate retention capacity was 10.8 t/ha for the Pin Gin and 4.7 t/ha for the non-Pin Gin soil. Compared with the current N load, the soils still possess a large capacity to adsorb and retain nitrate in profiles. Retention of large quantities of the leached nitrate deep in most of the profiles has reduced the risk of contamination of water bodies. However, computations show that substantial quantities of the nitrate leached below the root-zone were not adsorbed and remain unaccounted for. This unaccounted nitrate might have entered both on- and off-site water bodies and/or have been denitrified.

Surface diffusion of strongly adsorbing vapors in activated carbon by a differential permeation method

Conventional methods to determine surface diffusion of adsorbed molecules are proven to be inadequate for strongly adsorbing vapors on activated carbon. Knudsen diffusion permeability (B-k) for strongly adsorbing vapors cannot be directly estimated from that of inert gases such as helium. In this paper three models are considered to elucidate the mechanism of surface diffusion in activated carbon. The transport mechanism in all three models is a combination of Knudsen diffusion, viscous flow and surface diffusion. The collision reflection factor f (which is the fraction of molecules undergoing collision to the solid surface over reflection from the surface) of the Knudsen diffusivity is assumed to be a function of loading. It was found to be 1.79 in the limit of zero loading, and decreases as loading increases. The surface diffusion permeability increases sharply at very low pressures and then starts to decrease after it has reached a maximum (B(mum)s) at a threshold pressure. The initial rapid increase in the total permeability is mainly attributed to surface diffusion. Interestingly the B(mum)s for all adsorbates appear at the same volumetric adsorbed phase concentration, suggesting that the volume of adsorbed molecules may play an important role in the surface diffusion mechanism in activated carbon. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Molecular transport in nanopores

Simulation of the transport of methane in cylindrical silica mesopores have been performed using equilibrium and nonequilibrium molecular dynamics (NEMD) as well as dual control volume grand canonical molecular dynamics methods. It is demonstrated that all three techniques yield the same transport coefficient even in the presence of viscous flow. A modified locally averaged density model for viscous flow, combined with consideration of wall slip through a frictional condition, gives a convincing interpretation of the variation of the transport coefficient over a wide range of densities, and for various pore sizes and temperatures. Wall friction coefficients extracted from NEMD simulations are found to be consistent with momentum transfer arguments, and the approach is shown to be more meaningful than the classical slip length concept. (C) 2003 American Institute of Physics.

Solubility of selected esters in supercritical carbon dioxide

The solubility of ethyl propionate, ethyl butyrate, and ethyl isovalerate in supercritical carbon dioxide was measured at temperature ranging from 308.15 to 333.15 K and pressure ranging from 85 to 195 bar. At the same temperature, the solubility of these compounds increases with pressure. The crossover pressure region was also observed in this study. The experimental data were correlated by the semi-empirical Chrastil equation and Peng-Robinson equation of state (EOS) using several mixing rules. The Peng-Robinson EOS gives better solubility prediction than the empirical Chrastil equation. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Variation of the pore structure of coal chars during gasification

The variation of the pore structure of several coal chars during gasification in air and carbon dioxide was studied by argon adsorption at 87 K and CO2 adsorption at 273 K. It is found that the surface area and volume of the small pores (10 Å for air gasification is constant over a wide range of conversion (>20%), while for CO2 gasification similar results are obtained using the total surface area. However, in the early stages of gasification (

Preparação e caracterização de carvão ativado quimicamente a partir da casca de arroz

This work consists in a study about the chemical activation of charred rice hulls using NaOH as the activation agent. The influence of the naturally-occurring silica was particularly evidenced. X-ray diffraction patterns showed the formation of sodium carbonate and silicates in the activated samples, whereas thermogravimetric curves revealed a strong reduction in the ash content of these samples after washing with water. Nitrogen adsorption data indicated a microporosity development only in the washed samples, with BET surface area values of 450 and 1380 m2/g achieved for the samples activated at 800 °C starting from the precursor with or without silica, respectively.

Remoção do herbicida 2,4-D por meio do tratamento convencional da água e adsorção em carvão ativado granular em instalação piloto

O crescimento populacional empurra a produção agrícola em direção ao uso intensivo dos agrotóxicos que aumentam a produtividade. Porém, seu uso incorreto pode resultar em grave problema para as estações de tratamento da água e impactar negativamente na saúde pública. Segundo estudos em escala laboratorial, o tratamento convencional, um dos mais utilizados no Brasil, apresenta remoção insignificante do 2,4-D. A adsorção em carvão ativado tem se demonstrado como tecnologia eficiente na remoção de diversos contaminantes, dentre eles os agrotóxicos. Assim, foi avaliada a remoção dos herbicidas 2,4-D e 2,4,5-T e metabólito 2,4-DCP, utilizando o tratamento convencional e a adsorção em coluna de carvão ativado granular em instalação piloto. O carvão ativado granular empregado foi o derivado da casca de coco. A concentração dos herbicidas foi analisada por cromatografia líquida de alta eficiência com detector por arranjo de diodos e extração em fase sólida. A associação do tratamento convencional com a adsorção em carvão ativado granular apresentou elevada remoção do 2,4-D (99%) atingindo concentrações finais abaixo do limite da Portaria MS n° 2914/2011. O tratamento convencional, no entanto, também apresentou remoção do 2,4-D (35 a 59%), sendo o maior percentual obtido na decantação (30 a 52%), indicando que houve interação entre a matéria orgânica natural e o 2,4-D, contribuindo para sua remoção nessa etapa. O 2,4-DCP e 2,4,5-T apresentaram concentrações abaixo do limite de detecção.

Avaliação da adsorção do herbicida 2,4-D em carvão ativado em pó utilizando água com diferentes qualidades

O 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) é um dos herbicidas mais consumidos no Brasil e é preferencialmente usado devido a sua boa seletividade e baixo custo. Possui alta toxidade e baixa biodegradabilidade, oferecendo risco à saúde humana e ao meio ambiente, podendo ser encontrado em solos, águas superficiais e subterrâneas. Estudos mostram que o tratamento convencional da água possui baixa eficácia na remoção de microcontaminantes, com isso várias técnicas têm sido utilizadas na remoção de compostos em água, como a adsorção por carvão ativado. Apresenta-se a adsorção em carvão ativado tem se demonstrado como tecnologia eficiente na remoção de diversos contaminantes, dentre eles os agrotóxicos. Assim, o presente trabalho objetivou avaliar a adsorção do 2,4-D por três carvões ativados em pó (CAP) em água ultrapura e em água bruta do Rio Santa Maria da Vitória. A quantificação do herbicida foi analisada por cromatografia líquida de alta eficiência, após concentração da amostra pelo método de extração em fase sólida. Os ensaios de adsorção foram realizados com carvões ativados derivados da casca de coco (CAP-01), pinus (CAP-02) e palha de café (CAP-03), que foram caracterizados e avaliados na sua capacidade de remoção do 2,4-D nas duas matrizes de água. Dois modelos de isoterma de adsorção, Langmuir e Freundlich, foram aplicados para descrever os dados de adsorção, que indicaram o CAP-02 como o carvão que apresentou a melhor capacidade de adsorção do 2,4-D entre os carvões estudados, tanto em água ultrapura quanto em água bruta. Nos ensaios realizados em água bruta, houve redução da adsorção do 2,4-D para as três amostras de CAP, quando comparado com os ensaios realizados em água ultrapura, indicando interferência de compostos, como a matéria orgânica, no processo de adsorção.

Remoção do herbicida 2,4 diclorofenoxiacético (2,4-D) no tratamento convencional de água e associado à adsorção em carvão ativado em pó (CAP) em escala piloto

O aumento do uso de agrotóxicos no Brasil tem causado muitas preocupações, tanto em relação à questão ambiental quanto a saúde pública. Muitos desses compostos não são eficientemente removidos das águas por tratamento convencional, sendo necessárias alternativas que os removam das águas de abastecimento. Dentre as tecnologias existentes, a adsorção em CAP é considerada uma das mais efetivas e confiáveis, cujas vantagens incluem alta eficiência de remoção e facilidade de operação. O objetivo desta pesquisa é avaliar a remoção, em escala piloto, do agrotóxico 2,4-D e o seu principal metabólito 2,4-DCP em amostras de águas tratadas por adsorção em CAP associado ao tratamento convencional. Os testes foram realizados em instalação piloto na áreada ETA Carapina/CESAN. A água bruta foi a proveniente do rio Santa Maria da Vitória contaminadaatravés da adição de agrotóxico em sua fórmula comercial. Foram realizados quatro ensaios, dois sem adição de CAP e dois com adição de CAP junto à unidade de mistura rápida. Os agrotóxicos foram detectados e quantificados através da cromatografia líquida de alta eficiência, em metodologia validada. As amostras coletadas foram caracterizadas de acordo com os parâmetros: temperatura, turbidez, condutividade elétrica, absorbância em 254 nm, cor real, cor aparente, alcalinidade, carbono orgânico total, além e concentração dos agrotóxicos 2,4-D e ácido 2,4,5-T e do metabólito 2,4-DCP. Os diferentes ensaios foram avaliados em termos da taxa de remoção destes parâmetros. Como resultado no TCVcom adição de CAP o composto de interesse foi removido abaixo de 30 μg. L-1,Valor Máximo Permitido, estabelecido pela Portaria do MS n° 2.914/2011 para dosagem de 100μg.L-1e mostrou-se eficiente, também, na remoção de matéria orgânica. Em nenhum dos testes foi detectado o composto 2,4-DCP e 2,4,5-T.

Soil profile internal drainage for a central pivot fertigated coffee crop

Coffee cultivation via central-pivot fertigation can lead to fertilizer losses by soil profile internal drainage when water application is excessive and soils have low water retention and cation adsorption capacities. This study analyses the deep water losses from the top 1 m sandy soil layer of east Bahia, Brazil, cultivated with coffee at a high technology level (central-pivot fertigation), using above normal N fertilizer rates. The deep drainage (Q) estimation is made through the application of a climatologic water balance (CWB) program having as input direct measures of irrigation and rainfall, climatological data from weather stations, and measured soil water retention characteristics. The aim of the study is to contribute to the understanding of the hydric regime of coffee crops managed by central-pivot irrigation, analyzing three scenarios (Sc): i) rainfall only, ii) rainfall and irrigation full year, and iii) rainfall and irrigation dry season only. Annual Q values for the 2008/2009 agricultural year were: Sc i = 811.5 mm; Sc ii = 1010.5 mm; and Sc iii = 873.1 mm, so that the irrigation interruption in the wet season reduced Q by 15.7%, without the appearance of water deficit periods. Results show that the use of the CWB program is a convenient tool for the evaluation of Q under the cited conditions.

Templated synthesis of carbon materials mediated by porous clay heterostructures

Mesoporous carbon materials were prepared through template method approach using porous clay heterostructures (PCHs) as matrix and furfuryl alcohol as carbon precursor. Three PCHs prepared using amines with 8, 10 and 12 carbon atoms were used. The effect of several impregnation-polymerization cycles of the carbon precursor, the carbonization temperature and the need of a previous surface alumination were evaluated. The presence of two porosity domains was identified in all the carbon materials. These two domains comprise pores resulting from the carbonization of the polymer film formed in the inner structure of the PCH (domain I) and larger pores created by the clay particles aggregation (domain II). The predominance of the porosity associated to domain I or II can be achieved by choosing a specific amine to prepare the PCH matrix. Carbonization at 700 C led to the highest development of pores of domain I. In general, the second impregnation-polymerization cycle of furfuryl alcohol resulted in a small decrease of both types of porosity domains. Furthermore the previous acidification of the surface to create acidic sites proved to be unnecessary. The results showed the potential of PCHs as matrices to tailor the textural properties of carbons prepared by template mediated synthesis.

Modification of MOR by desilication treatments: Structural, textural and acidic characterization

The effect of several desilication experimental parameters (base concentration, temperature and time) on the characteristics of MOR zeolite was studied. The samples were characterized by X-ray diffraction, Al-27 and Si-29 MAS-NMR, chemical analysis, and FTIR (framework vibration region). The textural characterization was made by N-2 adsorption and the acidity was evaluated by pyridine adsorption followed by FTIR and by the catalytic model reaction of n-heptane cracking. The alkaline treatments promoted the Si extraction from the zeolite framework, without considerable loss of crystallinity and, as it was envisaged, an important increase of the mesoporous structure was attained. A linear correlation between the number of framework Si per unit cell. N-Si and the asymmetric stretching wavenumber, nu(i), was observed. The acidity characterization shows that the desilicated samples exhibit practically the same acid properties than the parent HMOR zeolite. The optimum desilication conditions were those used to obtain sample M/0.2/85/2, i.e., sample treated with 0.2 M NaOH solution at 85 degrees C for 2 h.

Síntese e fotosensibilização de nanotubos de titanatos

Nesta tese é descrita a preparação de nanotubos de titanatos (TNT) via síntese hidrotérmica alcalina, usando uma nova metodologia que evita a utilização de TiO2 cristalino como precursor. Foi estudada a influência da substituição sódio/protão na estrutura, morfologia e propriedades ópticas dos materiais preparados. Os resultados mostraram que a substituição Na+ → H+ resulta numa redução na distância intercamadas dos TNTs, tendo sido medidos valores entre 1.13±0.03 nm e 0.70±0.02 nm para aquele parâmetro. O comportamento óptico dos TNTs foi estudado na região UV-vis, estimando-se um hiato óptico de energia 3.27±0.03 eV para a amostra com maior teor de sódio enquanto que para a amostra protonada foi determinado um valor de 2.81±0.02 eV. Estes valores mostram que a troca iónica Na+ → H+ teve influência no desvio da banda de absorção dos TNTs para a região do visível próximo. A actividade fotocatalítica dos TNTs na degradação do corante rodamina 6G (R6G) foi posteriormente estudada. Verificou-se que, apesar de a amostra com maior teor de sódio ter sido a que exibiu maior capacidade para adsorver o R6G, foi a amostra protonada que apresentou a actividade catalítica mais elevada na fotodegradação deste corante. Numa segunda fase, e com o objectivo de preparar novos materiais nanoestruturados fotosensíveis, procedeu-se à decoração dos TNTs protonados com semicondutores (SC) nanocristalinos usando um método novo. Para o efeito os TNTs foram decorados com nanocristalites de ZnS, CdS e Bi2S3. Foi estudada a influência do tipo de semicondutor na estrutura, morfologia e propriedades ópticas dos SC/TNTs obtidos. Verificou-se que, para qualquer dos semicondutores usados no processo de decoração, a estrutura dos TNTs é preservada e não ocorre segregação do SC. Verificou-se ainda que a morfologia dos nanocompósitos preparados depende fortemente da natureza do semicondutor. No que respeita ao comportamento óptico destes materiais, foram determinados hiatos ópticos de energia 3.67±0.03 eV, 2.47±0.03 eV e 1.35±0.01 eV para as amostras ZnS/TNT, CdS/TNT e Bi2S3/TNT, respectivamente. Estes resultados mostram que através do processo de decoração de TNTs com semicondutores podem ser preparados materiais nanocompósitos inovadores, com propriedades ópticas novas e/ou pré-definidas numa gama alargada do espectro electromagnético.

Nematic wetting and filling of crenellated surfaces

We investigate nematic wetting and filling transitions of crenellated surfaces (rectangular gratings) by numerical minimization of the Landau-de Gennes free energy as a function of the anchoring strength, for a wide range of the surface geometrical parameters: depth, width, and separation of the crenels. We have found a rich phase behavior that depends in detail on the combination of the surface parameters. By comparison to simple fluids, which undergo a continuous filling or unbending transition, where the surface changes from a dry to a filled state, followed by a wetting or unbinding transition, where the thickness of the adsorbed fluid becomes macroscopic and the interface unbinds from the surface, nematics at crenellated surfaces reveal an intriguingly rich behavior: in shallow crenels only wetting is observed, while in deep crenels, only filling transitions occur; for intermediate surface geometrical parameters, a new class of filled states is found, characterized by bent isotropic-nematic interfaces, which persist for surfaces structured on large scales, compared to the nematic correlation length. The global phase diagram displays two wet and four filled states, all separated by first-order transitions. For crenels in the intermediate regime re-entrant filling transitions driven by the anchoring strength are observed.

Caracterização do papel da adrenalina na maturação dos adrenorreceptores B2

As respostas pós-juncionais mediadas por adrenorreceptores β2 (ARβ2), responsáveis pelo relaxamento do músculo liso, na veia safena do cão, estão ausentes à nascença. Pelo contrário, no rato recém-nascido já se verifica a estimulação da adenilil ciclase pela activação dos ARβ2. Não existem ainda estudos no coelho recém-nascido. O principal objectivo deste trabalho é avaliar as respostas pós-juncionais mediadas pelos ARβ2 em coelhos recém-nascidos e jovens e relacionar essas respostas com a adrenalina produzida nas glândulas supra-renais. Traçaram-se curvas de dose-resposta à isoprenalina (agonista β) utilizando-se anéis de aorta montados em banho de órgãos isolados ligado a um transdutor de força isométrica. As catecolaminas das supra-renais foram quantificadas por RP-HPLC-ED. Em aortas pré-contraídas com fenilefrina (agonista α1), a isoprenalina causou relaxamento total apenas em coelhos recém-nascidos (n=10). O relaxamento máximo nos coelhos jovens foi de 21±4% (n=23). A potência da isoprenalina foi maior nos recém-nascidos (EC50=1.15×10-8±7.2×10-10 M, n=10) do que nos coelhos jovens (EC50=1.29×10-7 ±4.7×10-9 M, n=23). O relaxamento máximo com isoprenalina, em aortas pré-contraídas com prostaglandina F2α (PGF2α), no grupo de coelhos recém-nascidos foi de 95±3.6% (n=16). O relaxamento máximo nos coelhos jovens foi de 43.7±8.6% (n=9). Na pré-contracção com PGF2α a potência da isoprenalina registou-se maior nos recémnascidos (EC50=9.59×10-9±4.0×10-10 M, n=16) do que nos coelhos jovens (EC50=2.13×10- 8±3.8×10-9 M, n=9), estando concordante com os resultados da pré-contracção com fenilefrina. Nas supra-renais dos recém-nascidos, o conteúdo de noradrenalina foi de 586±128 nmol/mg e da adrenalina foi de 1915±356 nmol/mg (n=4) e nos coelhos jovens foi de 112±12 nmol/mg e de 3644±403 nmol/mg (n=6), respectivamente. As respostas mediadas por ARβ2 no coelho desenvolvem-se mais cedo do que no cão, pois já estão presentes no nascimento. Tal como no rato, no coelho a adrenalina é já a catecolamina em maior quantidade à nascença, enquanto no cão é vestigial. Há uma relação temporal entre a síntese da adrenalina, a única catecolamina biogénica com alta afinidade para os ARβ2 e a maturação das respostas pós-juncionais mediadas por esses receptores. Um protocolo para experiências futuras destinadas a testar esta hipótese, com base no knockdown da Feniletanolamina-N-metiltransferase por RNAi foi elaborado e incluído neste documento.