Subsoil nitrogen mineralisation and its potential to contribute to NH4 accumulation in a Vertosol

High concentrations of NH4+ (up to 270 kg N/ha) have been observed in a Vertosol below 1 m depth in south-east Queensland. This study examined the possibility that mineralisation associated with the removal of native vegetation (Acacia harpophylla) for cropping was responsible for the production of NH4+. Particularly, the potential contribution of decomposing root material and/or dissolved organic nitrogen (DON) leached into the subsoil after clearing was investigated. The amount of N that was contained within native vegetation root material was determined from an area of native vegetation adjacent to the cleared site containing elevated NH4+ concentrations. In addition, the amount of NH4+ that could be mineralised in the native vegetation soil was determined by monitoring NH4+ concentrations over 360 days in intact cores, and by conducting waterlogged incubations. To determine the rate at which a source of DON leached into the subsoil would mineralise, soil was amended with glutamic acid at a rate of 250 mg N/kg and placed under waterlogged incubation. The possibility that the acidic pH of the subsoil, or the lack of a significant subsoil microbial population, was inhibiting mineralisation was also examined by increasing soil pH from 4.4 to 7.0, and inoculating the subsoil with surface soil microorganisms during waterlogged incubations. Low concentrations of N, approximately 90 kg N/ha between 1.2 and 3 m, were found in the native vegetation root material. In addition, no net N mineralisation was observed in either the extended incubation of intact cores or in the control samples of the waterlogged incubations. Net N mineralisation was also not detected when the subsoil was amended with a source of organic N. Results indicate that this lack of mineralisation is largely due to pH inhibition of the microbial population. It is concluded that the mineralisation of either in situ organic material, or DON transported to the subsoil during leaching events, is unlikely to have significantly contributed to the subsoil NH4 accumulation at the study site.

Efeitos da depleção de nitrogênio sobre a biomassa e produção lipídica lipídica de três espécies de microalgas fitoplânticas

O uso de lipídios obtidos a partir da biomassa de microalgas tem sido descrito como uma alternativa promissora para a indústria petro-diesel e envolve etapas como o cultivo de microalgas, separação da biomassa e extração de lipídios. Para viabilizar a produção em larga escala, é necessário selecionar as espécies mais produtivas, diminuir os custos de produção e determinar as condições ideais de cultivo. Os gêneros Chlorella, Desmodesmus e Ankistrodesmus apresentam características favoráveis à produção comercial, tendo sido então selecionada uma espécie de cada no presente trabalho. O objetivo do estudo foi avaliar diferentes condições de cultivo de Ankistrodesmus fusiformis, Chlorella vulgaris e Desmodesmus spinosus visando o aumento da produtividade em biomassa e lipídios totais. As algas foram identificadas e cultivadas em laboratório, em condições controladas de temperatura a 26ºC (±1), aeração por borbulhamento à pressão ambiente e luminosidade fornecida por lâmpadas fluorescentes, com intensidade de 47,25 μmol de fótons m-2.s-1 (3500 lux), fotoperiodo de 12h e pH 7, sob duas concentrações estressantes de nitrato de sódio (0,10 g/L e 0,05g/L). Os cultivos duraram em média 16 dias, sendo as curvas de crescimento construídas com dados de espectrofotometria óptica coletados a cada 48h, e a biomassa obtida ao final do cultivo por centrifugação e liofilização de cada unidade experimental. Para extração dos lipídios totais, foi utilizada a mistura de clorofórmio: metanol (1:2), segundo a metodologia de Bligh & Dyer (1959). Os tratamentos de estresse em D.spinosus resultaram em maior acúmulo lipídico, com aumento de até 149,7%, porém com drástica diminuição do crescimento e biomassa. Em C. vulgaris, nos tratamentos de estresse, verificou-se apenas ligeiro aumento do peso seco e teor de lipídios, não havendo diferença significativa entre os tratamentos e o controle. Da mesma forma, A.fusiformis não mostrou respostas significativas ao estresse pela redução de nitrato de sódio do meio, havendo ligeira diminuição do conteúdo lipídico e aumento do crescimento e biomassa. Com respostas diferentes para cada espécie estudada, evidencia-se a necessidade do conhecimento da fisiologia e autoecologia da cepa a ser cultivada em escala comercial visando à produção de ácidos graxos para fins de biodiesel.

Kinetics of solute leachate from imbibing Caesalpinia echinata Lam. (Brazilwood) seeds

The electrical conductivity of leachates from imbibing seeds has been used as a vigor test for several species. The adaptation of this methodology to different species requires knowledge on the leaching kinetics of electrolytes. For Brazilwood seeds, the classic method was not satisfactory and rapid tests are essential because they have low storage capacity at room temperature. Leaching kinetics during seed imbibition is a function of physiological quality, presence or absence of seed coat, imbibing temperature and the initial moisture content of seed. In this study, the electrolyte leaching rate of six different categories of seeds, from two regions, was evaluated in seeds with and without seed coat and incubated with different moisture contents and at different temperatures. The results showed that the electrolyte leaching rate in Brazilwood seeds is independent of the physiological quality, the presence or absence of seed coat and imbibition temperature, but these factors changed the total amount of electrolytes leached. The leaching rate increased in the first few minutes of imbibition, suggesting that the adjustment of the methodology must consider the reduction in imbibition time, reduction in temperature, use of a controlled and slower pre-imbibition, and replacement of the imbibition solution after the first few minutes.

Cytogenetic and identification of the nucleolus organizer region in Heliconia bihai (L.) L.

The genus Heliconia is not much studied and the number of existing species in this genus is still uncertain. It is known that this number relies between 150 to 250 species. In Brazil, about 40 species are native and known by many different names. The objective of this paper was to characterize morphometrically and to identify the NOR (active nucleolus organizer regions) by Ag-NOR banding of chromosomes of Heliconia bihai (L) L. Root meristems were submitted to blocking treatment in an amiprofos-methyl (APM) solution, fixed in methanol-acetic acid solution for 24 hours, at least. The meristems were washed in distilled water and submitted to enzymatic digestion with pectinase enzyme. The slides were prepared by dissociation of the root meristem, dried in the air and also on hot plate at 50°C. Subsequently, some slides were submitted to 5% Giemsa stain for karyotype construction and to a solution of silver nitrate (AgNO3) 50% for Ag-NOR banding. The species H. bihai has 2n = 22 chromosomes, 4 pairs of submetacentric chromosomes and 7 pairs of metacentric chromosomes, and graded medium to short (3.96 to 0.67 μM), with the presence of active NOR in pairs 1 and 2 and interphase cells with 2 nucleoli. These are the features of a diploid species.

Productivity of irrigated beans due to sources of stabilized nitrogen fertilizer and controlled release

ABSTRACT New nitrogen fertilizers are available in the market actually, however, does not have results on the efficiency of the Cerrado conditions. With that objective of this study was to evaluate the effect of urea including stabilized and controlled release urea on yield of irrigated common beans (Phaseolus vulgaris L) in no-tillage system. The experiment was conducted in the winter crop, at Embrapa Arroz e Feijão, in Santo Antônio de Goiás, State of Goiás, Brazil. The experimental design was randomized blocks, with five replicates. Treatments consisted of five N sources (urea, urea + NBPT, urea + polymer, ammonium sulphate, and ammonium nitrate) and a control (without N) being applied 20 kg ha-1 of N at sowing and 80 kg ha-1 onf N in topdressing. We evaluated the chlorophyll content in leaves of common beans, the leaf N content and dry mass weight (MSPA) in the flowering of common beans, the number of pods per plant, number of grains per pod, mass of 100 grains, grain yield and final stand of the common beans. The sources of nitrogen fertilizer did not influence, leaf N content, the mass of MSPA and the relative chlorophyll index of common beans. The use of polymerized urea and urea with urease inhibitor, did not produce increases in the number of grains per pod, number of pods per plant, mass of 100 grains and common beans yield compared to traditional sources of N, urea, ammonium sulfate and ammonium nitrate.

Development of membranes for purification of liquid effluents from stainless steel pickling

Este trabalho foi desenvolvido no âmbito de um projecto europeu intitulado: “Operational demonstration of innovative and sustainable nitrate elimination in stainless steel pickling by higher power biological denitrification technique” Projecto RESP-CT-2007-00047, tendo em vista o desenvolvimento de membranas para o tratamento de efluente resultante da decapagem do aço inox. Numa fase inicial foram desenvolvidas membranas compostas assimétricas pelo método de polimerização interfacial. Estas membranas foram produzidas utilizando uma membrana comercial de suporte em polietersulfona e os filmes selectivos de poliamiada foram formados por reacção entre 1,3,5-tri(clorocarboni)benzeno (TMC) e várias dinaminas: piperazina (PIP), N-(2-aminoetil)-piperazina (EAP), 1,4-bis(3-aminopropil)-piperazina (DAPP), 6-metil-1,3,5 triazina-2,4 diamina (MTC), Isoforodiamina (IPD) e Dietilenetriamina (DET). A elaboração de membranas de TFC (thin film composite) tinha como objectivo a retenção de sais do efluente resultante da decapagem do aço inox. No entanto, chegou-se a conclusão de que o principal problema do efluente não era a retenção dos sais, mas sim a retenção da matéria orgânica. Assim, já não era necessa´ria a produção de membranas compostas, mas apenas uma membrana suporte simples de microfiltração. Numa segunda fase procedeu-se a preparação da membrana suporte pelo método da inversão de fase, tendo-se testado vários tipos de polímeros: PVC (polyvinyl chloride), PEI (Polyetherimide) e um polímero termoplástico geral. A membrana seleccionada foi a de PEI, com base na sua permeabilidade à água destilada e ao efluente resultante das águas residuais da decapagem do aço inox. Todas as membranas elaboradas durante a realização deste trabalho foram testadas na célula de Berghof a uma pressão de 4bar e com agitação. O principal prâmetro estudado foi a permeabilidade da membrana.

Study of Pt/MCM-22 based catalysts in the transformation of n-hexane: effect of rare earth elements and mode of platinum introduction

The bifunctional transformation of n-hexane was carried out over Pt/MCM-22 based catalysts. MCM-22 was synthesized and submitted to ion exchange with rare earth nitrate solutions of La, Nd and Yb, followed by Pt introduction. Three different methods were used to introduce about 1 wt% of Pt in the zeolite: ion exchange, incipient wetness impregnation and mechanical mixture with Pt/Al(2)O(3). The bifunctional catalysts were characterized by transmission electron microscopy and by the model reaction of toluene hydrogenation. These experiments showed that, in the ion exchanged sample, Pt is located both within the inner micropores and on the outer surface, whereas in the impregnated one, the metal is essentially located on the outer surface under the form of large particles. The presence of RE elements increases the hydrogenating activity of Pt/MCM-22 since the location of these species at the vicinity of metal particles causes modification on its electronic properties. Whatever the mode of Pt introduction, a fast initial decrease in conversion is observed for n-hexane transformation, followed by a plateau related to the occurrence of the catalytic transformations at the hemicages located at the outer surface of the crystals. The effect of rare earth elements on the hydrogenating function leads to a lower selectivity in dibranched isomers and increased amounts of light products.

Avaliação do efeito da luz e temperatura no crescimento in vitro de Ulva rigida C. Agardh (Chlorophyta, Chlorophyceae)

Dissertação de Mestrado em Biodiversidade e Biotecnologia Vegetal

Crescimento de Ulva rigida C. Agardh em condições de stress de macronutrientes

Dissertação de Mestrado em Biodiversidade e Biotecnologia Vegetal

Produção de biodiesel via catálise heterogénea básica

Mestrado em Engenharia Química. Ramo Tecnologias de Protecção Ambiental.

Efeito das condições ambientais na produtividade lipídica da Dunaliella tertiolecta

Este trabalho teve como objectivo a optimização das condições de crescimento de biomassa algal tendo em vista a sua utilização como fonte de lípidos para biocombustíveis. Assim, procedeu-se à inoculação de duas estirpes, a Dunaliella tertiolecta (água salgada) e a Tetraselmis subcordiformis (água salobra), seleccionando-se a Dunaliella tertiolecta uma vez que esta apresentou um crescimento mais rápido. Escolhida a estirpe a usar, avaliou-se a influência da composição do meio de cultura da espécie, variando-se a concentração de macronutrientes (Magnésio, Potássio, Azoto, Fósforo) e de micronutrientes (Manganês, Zinco, Ferro, Cobalto) presentes no meio em 10 e 20 vezes, comparativamente à do meio de cultura padrão, o meio Artificial Seawater Medium with Vitamins. Avaliou-se o crescimento algal, a uma temperatura de 25 ºC ± 2 ºC, com uma intensidade de iluminação de 5000 lux (lâmpadas luz dia) e fotoperíodos 12:12 h, controlando possíveis contaminações nas culturas em estudo. Para os ensaios realizados com a Dunaliella tertiolecta, os melhores resultados para a produtividade média e máxima de biomassa, 63,06 mgbiomassa seca/L.dia e 141,79 mgbiomassa seca/L.dia, respectivamente, foram obtidos no ensaio em que se fez variar 10 vezes a concentração de azoto (sob a forma de nitrato). Os resultados mais satisfatórios para o teor lípidico e para a produtividade lipídica máxima, 33,45% e 47,43 mgóleo/L.dia respectivamente, também foram obtidos no ensaio em que se fez variar 10 vezes a concentração de azoto (sob a forma de nitrato), (com extracção dos lípidos usando o método de Bligh e Dyer). Foram testados dois solventes para a extracção de lipídos, o clorofórmio e o hexano, tendose obtido resultados superiores com o clorofórmio, comparativamente aos obtidos quando se usou hexano, com excepção do ensaio em que se aumentou 20 vezes a concentração de fósforo no meio de cultura das microalgas. Verificou-se que, em todos os ensaios foi atingido o estado estacionário sensivelmente na mesma altura, isto é, decorridos cerca de 25 dias após o início do estudo, excepto os ensaios em que se fez variar a concentração de cobalto, para os quais as culturas não se adaptaram às alterações do meio, acabando por morrer passados 15 dias. A adição dos macronutrientes e micronutrientes usados nos ensaios, nas quantidades testadas, não influenciou significativamente a produtividade lipídica, com excepção do azoto e ferro. Conclui-se que o aumento da concentração de azoto para 10x o valor padrão potencia o aumento da produtividade lipídica máxima para mais do dobro (3,6 vezes – Padrão: 13,25 mgóleo/L.dia; 10x N: 47,43 mgóleo/L.dia) e que o aumento da concentração de ferro para 10x o valor padrão potencia o aumento da produtividade lipídica máxima para aproximadamente o dobro (1,9 vezes - Padrão: 14,61 mgóleo/L.dia; 10x Fe: 28,04 mgóleo/L.dia). Nos ensaios realizados com adição de azoto ou ferro, os resultados obtidos para a concentração, teor lípidico e produtividade lipídica máxima, foram sempre superiores aos do padrão correspondente, pelo que se pode concluir que estes ensaios se apresentam como os mais promissores deste estudo, embora o ensaio mais satisfatório tenha sido aquele em que se promoveu a alteração da concentração de azoto para 10 vezes o valor padrão.

Otimização das condições de cultivo de Ulva lactuca (Chlorophyta, Chlorophyceae) para alimentação de Haliotis tuberculata

Dissertação de Mestrado, Estudos Integrados dos Oceanos, 26 Fevereiro de 2016, Universidade dos Açores.

Aquacultura: estudo das condições ambientais internas de uma instalação

A aquacultura desempenha, actualmente, um papel fundamental no abastecimento de proteína animal de elevada qualidade. Nesta dissertação foi elaborado um projecto de uma unidade de piscicultura semi-intensiva de enguia, robalo, dourada e linguado e em regime extensivo a ostra. A unidade está localizada na Ria de Aveiro, na propriedade Ilha do Poço, com uma área total de 54,3 hectares. A execução de um projecto de aquacultura é um trabalho multidisciplinar que necessita a mobilização de diferentes recursos e conhecimentos. Os projectos de aquicultura estão directamente relacionados com o local de instalação da unidade e podem ser negativamente afectados pela poluição, por factores económicos locais ou por factores sociais que coloquem em risco o sucesso desta actividade económica. O principal objectivo desta dissertação foi o estudo de crescimento das espécies, taxa de alimentação, qualidade da água à entrada e saída da aquicultura, o consumo de oxigénio pelas espécies e o oxigénio necessário para oxidar a amónia em nitrato, o estudo de arejamento pelo vento, a necessidade de arejamento mecânico nos tanques de engorda e por fim a análise de investimento do projecto. Os valores obtidos para o tempo de crescimento das espécies até atingir o peso comercial foram, para a enguia 2,25anos, para a dourada 1,5 anos, para o robalo 2 anos, para o linguado 2,25 anos e para a ostra 1ano. Os índices de conversão alimentar (ICA) obtidos para as espécies foram os seguintes: 1 para a enguia, 1,24 para o robalo, 1,2 para a dourada e 1,58 para o linguado. Relativamente à concentração de amónia nos tanques de engorda, a espécie robalo apresenta o maior valor (0,3mg/L) por tanque. O arejamento natural dos tanques apenas é conseguido se o vento tiver uma velocidade de 20m/s. Por essa razão, e para garantir o arejamento requerido, serão necessários pelo menos 46 arejadores mecânicos com potência de 6kW a funcionar 24/24 horas. Para a taxa ponderada obteve-se um valor de 11,80%. O valor obtido para o VAL foi de 2.036.862 € e para a TIR, de 27,95%. O tempo necessário para que o investidor efectue o reembolso do capital investido no projecto é de 5,5 anos. O índice de rentabilidade tem um valor de 1,83 o que significa que o projecto é rentável.

Determination of tartaric acid in wines by FIA with tubular tartrate-selective electrodes

A flow injection analysis (FIA) system comprising a tartrate- (TAT) selective electrode has been developed for determination of tartaric acid in wines. Several electrodes constructed for this purpose had a PVC membrane with a complex of quaternary ammonium and TAT as anion exchanger, a phenol derivative as additive, and a more or less polar mediator solvent. Characterization of the electrodes showed behavior was best for membranes with o-nitrophenyl octyl ether as solvent. On injection of 500 μL into a phosphate buffer carrier (pH = 3.1; ionic strength 10–2 mol/L) flowing at 3 mL/min, the slope was 58.06 ± 0.6 with a lower limit of linear range of 5.0 × 10–4 mol/L TAT and R2 = 0.9989. The interference of several species, e.g. chloride, bromide, iodide, nitrate, gallic acid, tannin, sucrose, glucose, fructose, acetate, and citrate, was evaluated in terms of potentiometric selectivity coefficients. The Hofmeister series was followed for inorganic species and the most interfering organic ion was citrate. When red and white wines were analyzed and the results compared with those from an independent method they were found to be accurate, with relative standard deviations below 5.0%.

Citrate selective electrodes for the flow injection analysis of soft drinks, beers and pharmaceutical products

Aiming the establishment of simple and accurate readings of citric acid (CA) in complex samples, citrate (CIT) selective electrodes with tubular configuration and polymeric membranes plus a quaternary ammonium ion exchanger were constructed. Several selective membranes were prepared for this purpose, having distinct mediator solvents (with quite different polarities) and, in some cases, p-tert-octylphenol (TOP) as additive. The latter was used regarding a possible increase in selectivity. The general working characteristics of all prepared electrodes were evaluated in a low dispersion flow injection analysis (FIA) manifold by injecting 500µl of citrate standard solutions into an ionic strength (IS) adjuster carrier (10−2 mol l−1) flowing at 3ml min−1. Good potentiometric response, with an average slope and a repeatability of 61.9mV per decade and ±0.8%, respectively, resulted from selective membranes comprising additive and bis(2-ethylhexyl)sebacate (bEHS) as mediator solvent. The same membranes conducted as well to the best selectivity characteristics, assessed by the separated solutions method and for several chemical species, such as chloride, nitrate, ascorbate, glucose, fructose and sucrose. Pharmaceutical preparations, soft drinks and beers were analyzed under conditions that enabled simultaneous pH and ionic strength adjustment (pH = 3.2; ionic strength = 10−2 mol l−1), and the attained results agreed well with the used reference method (relative error < 4%). The above experimental conditions promoted a significant increase in sensitivity of the potentiometric response, with a supra-Nernstian slope of 80.2mV per decade, and allowed the analysis of about 90 samples per hour, with a relative standard deviation <1.0%.