The journey of a ‘green’ micro-enterprise – The Green Planet

This teaching case explores the longitudinal evolution of a small environmental micro-enterprise, The Green Planet retail store. Exploring two decades of business history it analyses the development of this business as sustainability issues and greener consumer goods mainstreamed in society. The case presents one of the first explorations of the individual trade-offs that owners make between economic, environmental and social criteria, alongside an exploration of the role that the personal values of the owner played in the evolution of this business. Also presented is a sample of other environmental enterprises profiled alongside The Green Planet in the early 1990s. This additional dataset provides a rich resource for readers, and a number of indicative discussion themes are identified. Readers interested in topics such as marketing, business strategy, innovation, entrepreneurship, corporate social responsibility and environmental management will find this case a valuable addition to their teaching resources.

Approaches to the Implementation of the Water Framework Directive: Targeting Mitigation Measures at Critical Source Areas of Diffuse Phosphorus in Irish Catchments

The Water Framework Directive (WFD) has initiated a shift towards a targeted approach to implementation through its focus on river basin districts as management units and the natural ecological characteristics of waterbodies. Due to its role in eutrophication, phosphorus (P) has received considerable attention, resulting in a significant body of research, which now forms the evidence base for the programme of measures (POMs) adopted in WFD River Basin Management Plans (RBMP). Targeting POMs at critical sources areas (CSAs) of P could significantly improve environmental efficiency and cost effectiveness of proposed mitigation strategies. This paper summarises the progress made towards targeting mitigation measures at CSAs in Irish catchments. A review of current research highlights that knowledge related to P export at field scale is relatively comprehensive however; the availability of site-specific data and tools limits widespread identification of CSA at this scale. Increasing complexity of hydrological processes at larger scales limits accurate identification of CSA at catchment scale. Implementation of a tiered approach, using catchment scale tools in conjunction with field-by-field surveys could decrease uncertainty and provide a more practical and cost effective method of delineating CSA in a range of catchments. Despite scientific and practical uncertainties, development of a tiered CSA-based approach to assist in the development of supplementary measures would provide a means of developing catchment-specific and cost-effective programmes of measures for diffuse P. The paper presents a conceptual framework for such an approach, which would have particular relevance for the development of supplementary measures in High Status Waterbodies (HSW). The cost and resources necessary for implementation are justified based on HSWs’ value as undisturbed reference condition ecosystems.

The removal of bromate from potable water using granular activated carbon

Bromate in drinking water, at a level of microgrammes/litre, is a problem in ozonated waters but can be adsorbed, to a certain extent, by granular activated carbon. The adsorption capacity of granular activated carbon for bromate is significantly lowered when there are high concentrations of other anions, most notably chloride and sulphate, present in the water.

User behaviour, best practice and the risks of non-target exposure associated with anticoagulant rodenticide use

Usage of anticoagulant rodenticides (ARs) is an integral component of modern agriculture and is essential for the control of commensal rodent populations. However, the extensive deployment of ARs has led to widespread exposure of a range of non-target predatory birds and mammals to some compounds, in particular the second-generation anticoagulant rodenticides (SCARS). As a result, there has been considerable effort placed into devising voluntary best practice guidelines that increase the efficacy of rodent control and reduce the risk of non-target exposure. Currently, there is limited published information on actual practice amongst users or implementation of best practice. We assessed the behaviour of a typical group of users using an on-farm questionnaire survey. Most baited for rodents every year using SGARs. Most respondents were apparently aware of the risks of non-target exposure and adhered to some of the best practice recommendations but total compliance was rare. Our questionnaire revealed that users of first generation anticoagulant rodenticides rarely protected or checked bait stations, and so took little effort to prevent primary exposure of non-targets. Users almost never searched for and removed poisoned carcasses and many baited for prolonged periods or permanently. These factors are all likely to enhance the likelihood of primary and secondary exposure of non-target species. (C) 2010 Published by Elsevier Ltd.

EMAS and ISO 14001 in the German industry – complements or substitutes?

The two environmental management system (EMS) standards EMAS and ISO 14001 have been available in Europe for the last 15 years. ISO 14001 has been taken up at a much larger scale but many firms in the German automotive and engineering industry have certified their EMSs according to both standards. Two research questions are addressed: (i) What explains why companies adopt both EMAS and ISO 14001? (ii) Are EMAS and ISO 14001 complements or substitutes? Based on 21 interviews with industrial and institutional representatives, this study finds that, first, the two standards are adopted for completely different reasons: while ISO 14001 is often done as a response to external pressure, EMAS tends to be motivated internally. Second, it is argued that EMAS and ISO 14001 are likely in a situation of direct competition at present which may well turn into complementarity in the future.

Influence of solution chemistry on Cr(VI) reduction and complexation onto date-pits/tea-waste biomaterials

Tea waste (TW) and Date pits (DP) were investigated for their potential to remove toxic Cr(VI) ions from aqueous solution. Investigations showed that the majority of the bound Cr(VI) ions were reduced to Cr(III) after biosorption at acidic conditions. The electrons for the reduction of Cr(VI) may have been donated from the TW and DP biomasses. The experimental data obtained for Cr(VI)-TW and Cr(VI)-DP at different solution temperatures indicate a multilayer type biosorption, which explains why the Sips isotherm accurately represents the experimental data obtained in this study. The Sips maximum biosorption capacities of Cr(VI) onto TW and DP were 5.768 and 3.199 mmol/g at 333 K, respectively, which is comparatively superior to most other low-cost biomaterials. Fourier transform infrared spectroscopic analysis of the metal loaded biosorbents confirmed the participation of -COOH, -NH and O-CH groups in the reduction and complexation of chromium. Thermodynamic parameters demonstrated that the biosorption of Cr(VI) onto TW and DP biomass was endothermic, spontaneous and feasible at 303-333 K. The results evidently indicated that tea waste and date pits would be suitable biosorbents for Cr(VI) in wastewater under specific conditions.

Spatial allocation of material flow analysis in residential developments: a case study of Kildare County, Ireland

Studies of urban metabolism provide important insights for environmental management of cities, but are not widely used in planning practice due to a mismatch of data scale and coverage. This paper introduces the Spatial Allocation of Material Flow Analysis (SAMFA) model as a potential decision support tool aimed as a contribution to overcome some of these difficulties and describes its pilot use at the county level in the Republic of Ireland. The results suggest that SAMFA is capable of identifying hotspots of higher material and energy use to support targeted planning initiatives, while its ability to visualise different policy scenarios supports more effective multi-stakeholder engagement. The paper evaluates this pilot use and sets out how this model can act as an analytical platform for the industrial ecology–spatial planning nexus.

Dye adsorption onto mesoporous materials: PH influence, kinetics and equilibrium in buffered and saline media

Mesoporous materials were used as adsorbents for dye removal in different media: non-ionic, buffered and saline. The mesoporous materials used were commercial (silica gel) as well as as-synthesised materials (SBA-15 and a novel mesoporous carbon). Dye adsorption onto all the materials was very fast and the equilibrium was reached before 1h. The pH has a significant influence on the adsorption capacity for the siliceous materials since the electrostatic interactions are the driving forces. However, the influence of the pH on the adsorption capacity of the carbonaceous material was lower, since the van der Waals interactions are the driving forces. The ionic strength has a great impact on the siliceous materials adsorption capacity, being their adsorption capacity in a buffered medium six times higher than the corresponding to a non-ionic medium. Nevertheless, ionic strength does not influence on the dye adsorption on the mesoporous carbon. Overall, the as-synthesised carbon material presents a clear potential to treat dye effluents, showing high adsorption capacity (q_e≈200mg/g) in all the pH range studied (from 3 to 11); even at low concentrations (C_e≈10mg/L) and at short contact times (t_e<30min).

Mechanism of Alizarin Red S and Methylene Blue Biosorption onto Olive Stone: Isotherm study in Single and Binary Systems

The biosorption process of anionic dye Alizarin Red S (ARS) and cationic dye methylene blue (MB) as a function of contact time, initial concentration and solution pH onto olive stone (OS) biomass has been investigated. Equilibrium biosorption isotherms in single and binary systems and kinetics in batch mode were also examined. The kinetic data of the two dyes were better described by the pseudo second-order model. At low concentration, ARS dye appeared to follow a two-step diffusion process, while MB dye followed a three-step diffusion process. The biosorption experimental data for ARS and MB dyes were well suited to the Redlich-Peterson isotherm. The maximum biosorption of ARS dye, qmax = 16.10 mg/g, was obtained at pH 3.28 and the maximum biosorption of MB dye, qmax = 13.20 mg/g, was observed at basic pH values. In the binary system, it was indicated that the MB dye diffuses firstly inside the biosorbent particle and occupies the biosorption sites forming a monodentate complex and then the ARS dye enters and can only bind to untaken sites; forms a tridentate complex with OS active sites.

Cartografia geoquímica da ilha de Santiago com uma densidade de amostragem média/baixa

A ilha de Santiago é a maior do arquipélago de Cabo Verde, apresenta uma área de 991 km2, com um comprimento e largura máximos de 54,9 km e 29 km, respectivamente, e 1392 m de maior altitude. As condições climáticas e a erosão são alguns dos problemas naturais do arquipélago de Cabo Verde. Além disso, a intervenção humana no ambiente superficial revela-se muitas vezes inadequada e com forte impacto. A construção em solos com aptidão agrícola ou florestal, as actividades industriais, a deposição de materiais sólidos ou líquidos de forma inadequada, as práticas agrícolas incorrectas e intensivas, o uso abusivo de pesticidas e fertilizantes, a rega com água contaminada, a sobreexploração de aquíferos que levam muitas vezes à salinização, etc. têm enorme impacto em termos de contaminação de solos, águas superficiais e subterrâneas nas áreas envolventes. Por conseguinte, o conhecimento da variabilidade geoquímica natural é fundamental para a resolução de questões de índole económica, ambiental e de ordenamento do território, médica, e jurídica. A necessidade de construir uma base de dados de geoquímica georeferenciada que caracterize o ambiente superficial da ilha de Santiago foi a principal motivação para a realização deste estudo. Realizou-se um levantamento geoquímico de 337 amostras de sedimentos de corrente e 249 amostras de solos na ilha de Santiago, tendo sido seguidas as recomendações do Projecto Internacional IGCP 259 não só na fase de amostragem, mas também nas fases seguintes de preparação, análise, tratamento dos dados e elaboração de mapas. Determinaram-se os teores, na fracção < 2 mm, para 36 elementos – 9 elementos maiores (Al, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, Ti) e 27 elementos vestigiais (Ag, As, Au, B, Ba, Bi, Cd, Co, Cr, Cu, Ga, Hg, La, Mo, Ni, Pb, S, Sb, Sc, Se, Sr, Th, Tl, U, V, W, Zn). Efectuou-se ainda a análise textural e estudou-se a composição mineralógica de cerca de 25% das amostras. Analisaram-se, também, 103 amostras de rochas, colhidas nas várias formações da ilha de Santiago, tendo sido determinados os teores de K2O, Na2O, Fe2O3(T), MnO, Sc, Cr, Co, Zn, Ga, As, Br, Rb, Zr, Sb, Cs, Ba, Hf, Ta, W, Th e U e REE, a fim de se fazer uma comparação com os teores destes elementos encontrados nos solos e sedimentos de corrente, averiguando se a sua variação é ou não essencialmente condicionada pela geoquímica da rocha-mãe. Os padrões geoquímicos obtidos através dos mapas de distribuição espacial foram correlacionados com a natureza da rocha mãe, o tipo de solo, e ainda com algumas fontes de contaminação. A interpretação dos resultados foi realizada não só pela observação dos mapas geoquímicos, mas também após análise estatística dos conjuntos de dados obtidos, e apoiada em informação diversa disponível. A utilização da Análise de Componentes Principais permitiu distinguir associações entre elementos químicos, quer de origem geogénica quer antropogénica. Foram ainda elaborados mapas de distribuição espacial de vários índices multielementares de importância ambiental, como o Índice de Acidificação Al/(Ca+Mg+K), Índice de Combi, Índice de Avaliação de Risco Ambiental e Índices de Enriquecimento/Contaminação para vários grupos de elementos considerados como “primary pollutant metals”.

Genotoxicity in humans and indicator species exposed to uranium wastes

Os riscos dos resíduos provenientes da extração do urânio estão associados ao seu conteúdo em metais e radionuclídeos, o que levanta preocupações às autoridades governamentais e à população em geral. As populações humanas e outras espécies animais que vivem em zonas de exploração de urânio poderão estar expostas à radiação através de resíduos e poeiras radioactivase também através de água e alimentos contaminados. A determinação dos riscos deste tipo de contaminantes é feita, principalmente, através da análise química de amostras ambientais, dando-se menos importância à determinação de efeitos biológicos. A determinação de efeitos biológicos causados pela exposição a poluentes, tem-se revelado muito importante para uma avaliação da qualidade ambiental, de modo a providenciar indicações acerca dos efeitos negativos nos seres vivos e também para complementar a informação dada pelas análises químicas de amostras ambientais. Este facto levou ao estabelecimento de biomarcadores, que consistem em respostas biológicas adversas que são específicas de uma exposição a toxinas ambientais, para serem usadas como ferramentas de avaliação da qualidade ambiental. Neste trabalho foram analisadas respostas a nível molecular e celular, em minhocas, ratinhos do campo e humanos, a fim de determinar o risco químico e radiológico dos resíduos provenientes da mina de urânio da Cunha Baixa. Este trabalho teve também como objectivo a clarificação das respostas subjacentes à exposição a metais e radionuclídeos, a fim de permitir o desenvolvimento de potenciais novos biomarcadores moleculares. Durante este trabalho foram efectuados ensaios com minhocas, em que estas foram expostas durante 56 dias a solo contaminado proveniente da mina de urânio da Cunha Baixa, em laboratório e in situ. Durante a exposição foram analisados vários parâmetros, como o crescimento, reprodução, bioacumulação de metais e radionuclídeos, histopatologia, danos no DNA, citotoxicidade e perfil de expressão genética. Para além disso, foram amostrados ratinhos do campo na mina de urânio da Cunha Baixa e numa área de referência para determinação de danos no DNA, níveis de expressão e mutações em genes supressores de tumores e também bioacumulação de metais. Por fim, foram recolhidas amostras de sangue em voluntários saudáveis pertencentes à população da aldeia da Cunha Baixa, para determinação de danos no DNA, imunofenotipagem e quantificação de metais no sangue. Os resultados revelaram que as minhocas assim como os ratinhos do campo foram negativamente afetados pela exposição aos resíduos mineiros em todos os níveis de organização biológica aqui analisados, o que faz destes organismos bons indicadores para a determinação do risco destas áreas contaminadas, evidenciando o potencial risco da exposição a estes contaminantes. Para além disso, o estudo feito à população da Cunha Baixa revelou danos no ADN e diminuição de populações importantes de células imunitárias (nomeadamente linfócitos T e NK), o que poderá resultar da exposição aos resíduos da mina, tornando as pessoas mais susceptíveis ao desenvolvimento de processos de carcinogénese. O presente estudo contribuiu significativamente para a caracterização dos riscos da exposição a resíduos provenientes de minas de urânio abandonadas, evidenciando os seus efeitos negativos a nível molecular e celular, que potencialmente poderão causar instabilidade genómica e aumentar o risco de desenvolvimento de doenças genéticas.

Toxicidade de químicos em mistura: o caso da albufeira do Alqueva

In the environment humans and biota are generally exposed to chemical mixtures rather than individual chemicals. Therefore, when assessing the environmental risk of chemicals, it is important to consider chemical mixtures and their possible interactions. The main objective of this work focused on the environmental risk assessment of pesticides found in the water of the Alqueva reservoir and their binary combinations. In this aquatic ecosystem several pesticides were above of the environmental quality standards. But in addition, there were several sampling points of the reservoir where ecotoxicity was observed despite the presence of these contaminants at low concentrations. Here, a component-based approach was used to assess the effects of the pesticide mixtures. The effects of the binary combinations of four herbicides, atrazine (ATR), terbuthylazine (TER), simazine (SIM) and metolachlor (MET), on the growth rate of the microalgae Pseudokirchneriella subcapitata and the effects of the binary combinations of the s-triazine herbicides ATR and TER and the insecticide chlorpyrifos (CPF) on the swimming behaviour and acetylcholinesterase (AChE) activity of the zebrafish Danio rerio were assessed using the two reference models of concentration addition (CA) and independent action (IA). Moreover, the combined effects of the herbicides (ATR, TER and MET) and the insecticide CPF were also tested on the swimming behaviour and AChE activity of the aquatic midge Chironomus riparius after the cholinesterases characterization. In this risk characterization, the calculated risk quotients for the herbicides ATR, TER, SIM and MET were higher than 1, meaning that these herbicides present a high risk for the Alqueva ecosystem. As expected, the microalgae P. subcapitata was the most sensitive species to the herbicides. However, despite these herbicides pose no or low risk to other aquatic organisms tested in this study, with EC50 values much higher than the concentrations found in this aquatic ecosystem, they are able to increase the toxic effects of CPF when they are tested in binary mixtures. Moreover, the risk quotients of mixtures of these herbicides present simultaneously in three different locations of the reservoir were also higher than 1, so this confirms the fact that these herbicides when present in mixtures, present a greater risk for this ecosystem than the expected considering each single chemical by its own.

Reclamações em matéria de ambiente nos municípios envolventes à ria de Aveiro

O presente trabalho de investigação centra-se no estudo das reclamações em matéria de ambiente submetidas às Câmaras dos municípios envolventes à Ria de Aveiro entre os anos de 2000 e 2007. Pretendeu compreender-se de que forma podem ser caracterizadas as reclamações, nomeadamente a análise temporal, os principais atores envolvidos na apresentação e na resolução das reclamações, os imputados pelos problemas ambientais levantados, as tipologias de problemas de ambiente associadas às reclamações, o padrão territorial que assumem e as resoluções aplicadas. Procurou ainda compreender-se até que ponto a existência de um ecossistema em comum aos municípios, a Ria de Aveiro, influencia os tipos de problemas ambientais que têm sido alvo de reclamações e quais são os fatores que determinam as semelhanças e as diferenças encontradas no estudo das reclamações por municípios. A metodologia do trabalho consistiu, sumariamente, na revisão da literatura da especialidade com o objetivo de identificar o que tem sido desenvolvido nesse ramo de investigação, na caracterização da área de estudo e no desenvolvimento de uma estrutura metodológica para a identificação e a análise das reclamações e para a ponderação dos resultados com as perceções dos líderes locais através da realização de entrevistas. O enquadramento teórico do estudo salientou os principais aspetos referidos no domínio dos protestos ambientais e das reclamações do público sobre o ambiente, bem como o quadro concetual relativo à governação ambiental local. Adicionalmente, descreveram-se um breve panorama dos protestos ambientais em Portugal, dos quadros legislativos Europeu e nacional assentes no direito de acesso à informação ambiental e no princípio da participação, bem como os procedimentos locais para a apresentação de reclamações ambientais. Apresentou-se também a caracterização dos municípios abrangidos, destacando-se os principais aspetos socioeconómicos, ambientais, de infraestruturação, os instrumentos de planeamento e de gestão do território e do ambiente e o enquadramento institucional relativo à gestão ambiental nos municípios, constituindo informações relevantes para o enquadramento da área de estudo e um suporte útil para a análise e a interpretação dos resultados. Os resultados obtidos permitiram evidenciar que, no geral, há um aumento do número de reclamações ao longo dos anos. Como principais atores envolvidos, foi possível destacar os munícipes como os mais participativos, tendo se revelado também como os principais responsáveis pelos problemas ambientais observados. Para além das Câmaras Municipais, as instituições policiais surgem como as principais entidades requeridas na resolução dos problemas. As reclamações refletem sobretudo problemas localizados e que interferem com o quotidiano dos cidadãos, tais como a limpeza de terrenos, os depósitos de lixo a céu aberto ou o saneamento básico. Os problemas enunciados tendem a concentrar-se nas áreas mais urbanizadas e com maior densidade populacional. A intensidade, a tipologia e a distribuição territorial das reclamações são também determinadas pelas fronteiras administrativas. Contrariamente ao esperado, a Ria não constitui um fator mobilizador de reclamações ambientais dirigidas às Câmaras Municipais. Os diferentes mecanismos de submissão de reclamações, as políticas e prioridades de gestão ambiental local, a par da perceção ambiental das populações, influenciam esses resultados. A análise da resolução das reclamações mostrou que, embora a maior parte tenha sido equacionada pelos governos locais, uma percentagem significativa permaneceu em aberto. Apesar de ter sido detetada uma relevante concordância entre os principais problemas de ambiente referidos nos planos municipais de ambiente ou das Agendas 21 Locais existentes, as reclamações informam sobre problemas que nem sempre estão considerados naqueles instrumentos e que requerem atenção por parte dos governos locais. Adicionalmente, a ponderação entre os resultados obtidos a partir do estudo as reclamações e as perceções dos líderes locais acerca das exposições do público mostra que, apesar de uma perceção consistente sobre os problemas ambientais dominantes, há ainda um caminho relevante a percorrer para consolidar os sistemas municipais de receção, tratamento e análise das reclamações. O estudo desenvolvido ressalta o potencial que as reclamações ambientais incorporam enquanto fontes de informação sobre a tipologia de problemas ambientais persistentes, a sua localização e os principais atores envolvidos. Essa informação é crucial no momento em que se desenvolvem ou reveem instrumentos locais de gestão e de planeamento ambiental. Ao destacar o potencial das reclamações em matéria de ambiente, o trabalho propõe um conjunto de recomendações que permitem às Câmaras Municipais enriquecerem o sistema de gestão da informação proporcionada pelas reclamações, a sua utilização, e, em consequência, melhorar as relações de confiança entre o público e a Autarquia e a própria a governação ambiental local.

The effects of chemicals in isopods : a multi-organizational evaluation

The global aim of this thesis was to evaluate and assess the effects of a pesticide (dimethoate) and a metal (nickel), as model chemicals, within different organization levels, starting at the detoxification pathways (enzymatic biomarkers) and energy costs associated (energy content quantification, energy consumption and CEA) along with the physiological alterations at the individual and population level (mortality), leading to a metabolomic analysis (using liquid 1H-NMR) and finally a gene expression analysis (transcriptome and RT-qPCR analysis). To better understand potential variations in response to stressors, abiotic factors were also assessed in terrestrial isopods such as temperature, soil moisture and UV radiation. The evaluation performed using biochemical biomarkers and energy related parameters showed that increases in temperature might negatively affect the organisms by generating oxidative stress. It also showed that this species is acclimated to environments with low soil moisture, and that in high moisture scenarios there was a short gap between the optimal and adverse conditions that led to increased mortality. As for UV-R, doses nowadays present have shown to induce significant negative impact on these organisms. The long-term exposure to dimethoate showed that besides the neurotoxicity resulting from acetylcholinesterase inhibition, this stressor also caused oxidative stress. This effect was observed for both concentrations used (recommended field dose application and a below EC50 value) and that its combination with different temperatures (20ºC and 25ºC) showed different response patterns. It was also observed that dimethoate’s degradation rate in soils was higher in the presence of isopods. In a similar study performed with nickel, oxidative stress was also observed. But, in the case of this stressor exposure, organisms showed a strategy where the energetic costs necessary for detoxification (biomarkers) seemed to be compensated by positive alterations in the energy related parameters. In this work we presented for the first time a metabolomic profile of terrestrial isopods exposed to stressors (dimethoate and niquel), since until the moment only a previous study was performed on a metabolomic evaluation in nonexposed isopods. In the first part of the study we identify 24 new metabolites that had not been described previously. On the second part of the study a metabolomic profile variation of abstract non-exposed organism throughout the exposure was presented and finally the metabolomic profile of organisms exposed to dimethoate and nickel. The exposure to nickel suggested alteration in growth, moult, haemocyanin and glutathione synthesis, energy pathways and in osmoregulation. As for the exposure to dimethoate alterations in osmoregulation, energy pathways, moult and neurotransmission were also suggested. In this work it was also presented the first full body transcriptome of a terrestrial isopod from the species Porcellionides pruinosus, which will complement the scarce information available for this group of organisms. This transcriptome also served as base for a RNA-Seq and a RT-qPCR analysis. The results of the RNA-Seq analysis performed in organisms exposed to nickel showed that this stressor negatively impacted at the genetic and epigenetic levels, in the trafficking, storage and elimination of metals, generates oxidative stress, inducing neurotoxicity and also affecting reproduction. These results were confirmed through RT-qPCR. As for the impact of dimethoate on these organisms it was only accessed through RT-qPCR and showed oxidative stress, an impact in neurotransmission, in epigenetic markers, DNA repair and cell cycle impairment. This study allowed the design of an Adverse Outcome Pathway draft that can be used further on for legislative purposes.