UV dosimetry for solar water disinfection (SODIS) carried out in different plastic bottles and bags

Solar water disinfection (SODIS) is a well-established inexpensive means of water disinfection in developing countries, but lacks an indicator to illustrate its end-point. A study of the solar UV dosage required for SODIS, in order to achieve a bacteria concentration below the detection limit for: Escherichia coli, Enterococcus spp. and Clostridium perfringens, in water in PET bottles, PE and PE/EVA bags showed disinfection to be most efficient in PE bags, with a solar UV (290–385 nm) dose of 389 kJ m−2 required. In parallel to the disinfection experiments, a range of polyoxometalate, semiconductor photocatalysis and photodegradable dye-based solar UV dosimeter indicators were tested under the same solar UV irradiation conditions. All three types of dosimeter produced indicators that largely and significantly change colour upon exposure to 389 kJ m−2 solar UV; further indicators are reported which change colour at higher doses and hence would be suitable for the less efficient SODIS containers tested. All indicators tested were robust, easy to use and inexpensive so as not to add significantly to the attractive low cost of SODIS. Furthermore, whilst semiconductor photocatalyst and photodegradable dye based indicators are disposable, one-use systems, the polyoxometalate based indicators recover colour in the dark overnight, allowing them to be reused, and hence further decreasing the cost of using indicators during the implementation of the SODIS method.

In situ ATR-FTIR study of H2O and D2O adsorption on TiO2 under UV irradiation

The adsorption of water and deuterium oxide on TiO2 surfaces was investigated in the dark as well as under UV(A) irradiation using in situ ATR-FTIR spectroscopy under oxygen and oxygen free conditions. Adsorption of H2O-D2O mixtures revealed an isotopic exchange reaction occurring onto the surface of TiO2 in the dark. Under UV(A) irradiation, the amount of both OH and OD groups was found to be increased by the presence of molecular oxygen. Furthermore, the photocatalytic formation of hydroperoxide under oxygenated condition has been recorded utilizing Attenuated Total Reflection Fourier Transformed Infrared (ATR-FTIR) spectroscopy which appeared as new band at 3483 cm-1. Different possible mechanisms are discussed in terms of the source of hydroxyl groups formed and/or hydration water on the TiO2 surface for the photocatalytic reaction and photoinduced hydrophilicity.

Arsenic-glutathione complexes - Their stability in solution and during separation by different HPLC modes

Complexes of arsenic compounds and glutathione are believed to play an essential part in the metabolism and transport of inorganic arsenic and its methylated species. Up to now, the evidence of their presence is mostly indirect. We studied the stability and Chromatographic behaviour of glutathione complexes with trivalent arsenic: i.e. As^III(GS)₃, MA ^III(GS)₂ and DMA^III(GS) under different conditions. Standard ion chromatography using PRP X-100 and carbonate or formic acid buffer disintegrated the complexes, while all three complexes are stable and separable by reversed phase chromatography (0.1% formic acid/acetonitrile gradient). As^III(GS)₃ and MA^III(GS)₂ were more stable than DMA^III(GS), which even under optimal conditions tended to degrade on the column at 25 °C. Chromatography at 6 °C can retain the integrity of the samples. These results shed more light on the interpretation of a vast number of previously published arsenic speciation studies, which have used Chromatographic separation techniques with the assumption that the integrity of the arsenic species is guaranteed. © The Royal Society of Chemistry 2004.

The application of a novel fluidised photo reactor under UV-Visible and natural solar irradiation in the photocatalytic generation of hydrogen

With advancements in the development of visible light responsive catalysts for H2 production frequently being reported, photocatalytic water splitting has become an attractive method as a potential ‘solar fuel generator’. The development of novel photo reactors which can enhance the potential of such catalyst, however, is rarely reported. This is particularly important as many reactor configurations are mass transport limited, which in term limits the efficiency of more effective photocatalysts in larger scale applications. This paper describes the performance of a novel fluidised photo reactor for the production of H2 over two catalysts under UV-Visible light and natural solar illumination. Catalysts Pt-C3N4 and NaTaO3.La were dispersed in the reactor and the rate of H2 was determined by GC-TCD analysis of the gas headspace. The unit was an annular reactor constructed from stainless steel 316 and quartz glass with a propeller located in the base to control fluidisation of powder catalysts. Reactor properties such as propeller rotational speed were found to enhance the photo activity of the system through the elimination of mass transport limitations and increasing light penetration. The optimum conditions for H2 evolution were found to be a propeller rotational speed of 1035 rpm and 144 W of UV-Visible irradiation, which produced a rate of 89 µmol h-1 g-1 over Pt-C3N4. Solar irradiation was provided by the George Ellery Hale Solar Telescope, located at the California Institute of Technology.

Simultaneous cellulose conversion and hydrogen production assisted by cellulose decomposition under UV-light photocatalysis

Photocatalytic conversion of cellulose to sugars and carbon dioxide with simultaneous production of hydrogen assisted by cellulose decomposition under UV or solar light irradiation was achieved upon immobilization of cellulose onto a TiO2 photocatalyst. This approach enables production of hydrogen from water without using valuable sacrificial agents, and provides the possibility for recovering sugars as liquid fuels.

Characterization of bioactive compounds of dealcoholized wine: valuation of distillation process

O vinho tinto é uma importante fonte de compostos fenólicos com atividade antioxidante e que estão relacionados com a prevenção de doenças cardiovasculares e cancro. Estes compostos são um sub-produto do processo de destilação vínica utilizado para produzir aguardente necessária para a produção de Vinho do Porto. Esta tese tem como objetivo valorizar os compostos fenólicos resultantes das destilarias de vinho, através do estudo da sua composição, das interações com o material polimérico do vinho, da sua estabilidade durante o armazenamento e avaliação dos seus potenciais efeitos biológicos in vitro. Isto irá permitir definir aplicações para estes compostos como ingredientes alimentares com propriedades funcionais. Dois vinhos tintos (RW1 e RW2) foram utilizados como fonte de compostos fenólicos. A fim de estudar estes compostos, cada vinho foi evaporado à pressão atmosférica, permitindo obter o respetivo vinho desalcolizado (DW1 e DW2). Os polissacarídeos e compostos fenólicos presentes nos vinhos desalcolizados foram fracionados por extração em fase sólida utilizando cartuchos C18 sep-pak. A fração hidrofóbica, rica em compostos fenólicos, foi separada em frações ricas em ácidos fenólicos, em procianidinas e em antocianinas, as quais foram usadas para avaliar a sua contribuição para a atividade antioxidante total e caracterização fenólica detalhada dos DW. Foram obtidas quantidades comparáveis de compostos fenólicos totais (1.3 g/L para RW1 e DW1, e 3.1 para RW2 e DW2), de taninos (1.2 g/L para RW1 e DW1 e 1.6 para RW2 e DW2) e de antocianinas (0.24 g/L para RW1 e DW1 e 0.41 para RW2 e DW2) para os vinhos e para os respetivos vinhos desalcolizados. A determinação da atividade antioxidante de RW e DW pelos métodos do DPPH e ABTS também originou valores semelhantes, permitindo inferir que o processo de destilação realizado não promoveu uma perda relevante de compostos fenólicos. A atividade antioxidante total de vinho deveu-se essencialmente à fração rica em antocianinas. Os dois DW foram dialisados para se obter o material polimérico dos vinhos (WPM1 e WPM2). O WPM1 e WPM2 apresentavam 1.1 e 1.3 g/L de material sólido, respetivamente. O WPM (WPM1 e WPM2) era composto por polissacarídeos (31 e 36%), proteínas (10 e 12%) e também por compostos fenólicos (32 e 43%). A análise de açúcares mostrou que as manoproteínas e as arabinogalactanas eram os principais polissacarídeos presentes. A extração do WPM com metanol deu origem a um material insolúvel em metanol (PMi) e a uma fração solúvel em metanol, que continuava a conter hidratos de carbono e compostos fenólicos, mostrando uma forte interação entre estes compostos. Para determinar a energia de ativação (Ea) da libertação dos compostos fenólicos de fracções de material polimérico do vinho, foram realizadas diálises do DW, WPM e PMi, utilizando-se quatro concentrações diferentes, a cinco temperaturas (5-40 °C). O valor da Ea foi 25 para o WPM e 61 kJ/mol para o PMi, mostrando que os compostos fenólicos do vinho podem estar associados de forma diferente à matriz polimérica e que uma fração pode estar, ainda, fortemente associada a esta matriz. A fim de avaliar a possível existência de interações seletivas com os compostos fenólicos, o WPM foi fracionado, permitindo a obtenção de uma fração rica em manoproteínas (MP), através de uma cromatografia de afinidade com concanavalina A e 3 frações ricas em arabinogalactanas (AG0, AG1 e AG2) obtidas por cromatografia de troca aniónica. Foi avaliada a difusão de nove antocianinas monoméricas através de uma membrana de diálise, em presença do WPM, e das frações ricas em MP e em AG. A diálise dos compostos fenólicos livres do vinho foi realizada como ensaio em branco. Todas as frações poliméricas mostraram capacidade para reter as antocianinas, embora em diferente extensão. Foi observada uma capacidade de retenção maior para as antocianinas acilglucosiladas do que para as antocianinas glucosiladas. A fração rica em AG teve uma maior contribuição para a capacidade de retenção das antocianinas pelo material polimérico vinho do que a fração rica em MP, principalmente quando as antocianinas estavam acetiladas. Com o objetivo de estudar formas para preservar, a longo prazo, as propriedades antioxidantes dos compostos fenólicos, o extrato de compostos fenólicos (PCE), em pó, foi armazenado em diferentes condições de luz e atmosfera, à temperatura ambiente durante 1 ano. Observou-se que o PCE armazenado no escuro, dentro de um exsicador sob atmosfera de azoto, preservou 95% da atividade antioxidante inicial. Também foram avaliadas as melhores condições para preservar as antocianinas quando em solução, armazenadas a duas temperaturas (5 e 30 ºC) durante 3 meses. A adição de 0.5 g/L de uma fração rica em polissacarídeos a um vinho armazenado a 30 ºC promoveu a proteção das antocianinas, especialmente das antocianinas cumaroiladas. Os potenciais efeitos biológicos dos compostos fenólicos foram avaliados em diferentes sistemas celulares in vitro utilizando as seguintes frações: WPM, WPS (polissacarídeos do vinho), WPC (compostos fenólicos do vinho), PA-E (fração rica em ácidos fenólicos), PR-E (fração rica em procianidinas) e APP-E (fração rica em antocianinas e procianidinas poliméricas). Foi observada uma maior viabilidade celular quando as células do carcinoma do cólon HT-29 foram expostas a dois agentes oxidantes (radiação UV e H2O2) em presença das frações PR-E e APP-E. Além disso, os extratos WPS, WPC, PR-E e APP-E mostraram propriedades anti-inflamatórias, avaliadas pela inibição da produção de NO por células de macrófagos RAW264.7, sendo o extrato APP-E (0.19 mg/mL) o que exibiu a maior capacidade anti-inflamatória. A fim de elucidar as propriedades antioxidantes dos extratos do vinho em células humanas, os glóbulos vermelhos (RBC) foram selecionados como um modelo metabolicamente simples. Os extratos WPM, WPS, WPC, PR-E, e APP-E mostraram efeito anti-hemolítico para a hemólise dos RBC provocada pelo peróxido de hidrogénio (H2O2) e pelo di-hidrocloreto de 2,2'-azo-bis(2-diaminopropano) (AAPH). Os resultados obtidos permitem concluir que o processo de desalcoolização dos vinhos à pressão atmosférica, preservou as principais características antioxidantes dos compostos fenólicos. Estes compostos podem contribuir para a defesa das células contra agentes oxidantes, nomeadamente por terem um potencial de atividades anti-inflamatória e anti-hemolítica, promovendo a viabilidade celular. A interação dos compostos fenólicos do vinho com o material polimérico permite inferir uma dosagem contínua e gradual das antocianinas vinho tinto após a sua ingestão, contribuindo para um período mais longo da sua exposição e, como consequência, dos seus potenciais benefícios para a saúde.

UV-induced stress in bacterioneuston : mechanisms and ecological implications

As bactérias desempenham um papel chave na reciclagem de energia e matéria nas teias tróficas aquáticas. No entanto, as suas pequenas dimensões, curto tempo de geração e o facto de os seus genomas constituírem uma grande porção do seu volume celular, tornam as bactérias mais suscetíveis às alterações ambientais que os organismos superiores. O aumento dos níveis de radiação UVB (280-320 nm) constitui uma ameaça particularmente importante para as comunidades bacterianas dos sistemas aquáticos, uma vez que a radiação consegue penetrar até profundidades consideráveis. No entanto, os mecanismos através dos quais a radiação causa danos nas bactérias ainda não são claros, o que impede a modelação precisa dos efeitos da radiação UV nas comunidades bacterianas naturais. O bacterioneuston habita a microcamada superficial (primeiro milímetro da coluna de água), estando naturalmente exposto a níveis de radiação UV superiores aos que o bacterioplâncton está exposto. Deste modo, a microcamada superficial pode ser vista como um nicho ecológico modelo para estudar as interações entre as bactérias e a radiação UV. Os objetivos deste trabalho foram (i) avaliar a influência do nível de exposição natural à radiação das comunidades bacterianas na sua sensibilidade à radiação UV, através da comparação das respostas fotobiológicas do bacterioneuston e bacterioplâncton; (ii) aprofundar o conhecimento acerca dos mecanismos através dos quais a radiação UV causa danos, bem como dos fatores que afetam a interação entre a radiação UV e as bactérias; e (iii) avaliar o potencial da proteína RecA, que medeia a resposta SOS das bactérias, para ser usada como marcador de danos induzidos por UV nas comunidades bacterianas. Verificou-se que o bacterioneuston é mais resistente à radiação UVB que o bacterioplâncton e recupera de modo mais eficiente dos danos induzidos por UV, particularmente em condições de escassez de nutrientes, indicando assim que o nível de exposição natural das comunidades bacterianas à radiação afeta a sua sensibilidade à radiação UV. Os resultados das análises independentes do cultivo revelaram o potencial da radiação UV para afetar a estrutura das comunidades bacterianas ao selecionar bactérias resistentes. A análise do perfil de utilização de fontes de carbono usando o sistema de Ecoplacas Biolog ® e a determinação das taxas de incorporação de leucina e timidina permitiu também verificar que a radiação UV modifica o funcionamento das comunidades bacterianas. Os resultados obtidos indicam a possibilidade do bacterioneuston conter um conjunto de estirpes resistentes a UV que, mediante as condições meteorológicas apropriadas, podem ser selecionadas aquando da exposição à radiação.

A radiação UV-B na Ria Formosa: incidência e impactes biológicos

Tese de dout., Ciências e Tecnologias do Ambiente, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2010

Avaliação da iluminação UV-C como sistema de desinfeção eco-inovador em laranja minimamente processada

Dissertação de mest., Engenharia Biológica, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2011

Validação de um método de cromatografia líquida de alta resolução (HPLC) para doseamento da vitamina D em géneros alimentícios: aplicação do método em diferentes matrizes alimentares

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica

Determination of ametryn in soils via microwave-assisted solvent extraction coupled to anodic stripping voltammetry with a gold ultramicroelectrode

An extraction-anodic adsorptive stripping voltammetric procedure using microwave-assisted solvent extraction and a gold ultramicroelectrode was developed for determining the pesticide ametryn in soil samples. The method is based on the use of acetonitrile as extraction solvent and on controlled adsorptive accumulation of the herbicide at the potential of 0.50 V (vs. Ag/AgCl) in the presence of Britton-Robinson buffer (pH 3.3). Soil sample extracts were analysed directly after drying and redissolution with the supporting electrolyte but without other pre-treatment. The limit of detection obtained for a 10 s collection time was 0.021 µg g-1. Recovery experiments for the global procedure, at the 0.500 µg g-1 level, gave satisfactory mean and standard deviation results which were comparable to those obtained by HPLC with UV detection.