Integration of geochemical and biological modifications in mining areas: waters, sediments and diatoms

The development of mining activities over thousands of years in the region of Aljustrel is nowadays visible as a vast area of ore tailings, slag and host rocks of sulphides mineralization. The generation of acidic waters by the alteration of pyritic minerals - Acid Mine Drainage (AMD) - causes a significant impact on the river system both in the south of the village (Rib ª. Água Forte) and in the north of it (Rib ª. Água Azeda and Barranco do Farrobo), which is reflected in extremely low pH values (< 3) and high concentrations of As, Cd, Cu, Fe, Mn, Pb, Zn and sulphates. This study aimed to assess the environmental impacts extent, integrating geochemical (surface waters and stream sediments) and biological (diatoms) parameters. Three groups of sites were defined, based on sediments and water analysis, which integration with diatom data showed the same association of groups: Group 1- impacted, with acidic pH (1.9-5.1), high metal contents (0.4-1975 mg L-1) and Fe-Mg-sulphate waters, being metals more bioavailable in waters in cationic form (Me2+); mineralogically the sediments were characterized by phyllosilicates and sulphates/oxy-hydroxysulphate phases, easily solubilized, retaining a high amount of metals when precipitated; dominant taxon was Pinnularia aljustrelica (a new species); Group 2- slightly impacted, weak acid to neutral pH (5.0-6.8), metal contents not so high (0.2-25 mg L-1) and Fe-Mg-sulphate to Mg-chloride waters; dominant taxa were Brachysira neglectissima and Achnanthidium minutissimum; Group 3- unimpacted, alkaline pH (7.0-8.4), low metal contents (0-7 mg L-1) with Mg-chloride waters. In this group, metals were associated to the primary phases (e.g. sulphides), not so easily available; the existence of high chloride contents explained the presence of typical taxa of brackish/marine (e.g. Entomoneis paludosa) waters. Taxonomical aspects of the diatoms were studied (discovery of a new species: Pinnularia aljustrelica Luis, Almeida et Ector sp. nov.), as well as morphometric (size decrease of diatoms valves, as well as the appearance of deformed valves of Eunotia exigua in Group 1 and A. minutissimum in Group 2) and physiological (effective to assess the effects of metals/acidity in the photosynthetic efficiency through PAM Fluorometry) aspects. A study was carried out in an artificial river system (microcosm) that aimed to mimic Aljustrel’s extreme conditions in controlled laboratory conditions. The chronic effects of Fe, SO42- and acidity in field biofilms, inoculated in the artificial rivers, were evaluated as well as their contribution to the communities’ tolerance to metal toxicity, through acute tests with two metals (Cu and Zn). In general, the effects caused by low pH values and high concentrations of Fe and SO42- were reflected at the community level by the decrease in diversity, the predominance of acidophilic species, the decrease in photosynthetic efficiency and the increase of enzymatic (e.g. catalase, superoxide dismutase) and non-enzymatic activities (e.g. total glutathione and total phytochelatins). However, it was possible to verify that acidity performed a protective effect in the communities, upon Cu and Zn addition. A comparative study between Aljustrel mining area and New Brunswick mining area was carried out, both with similar mining and geological conditions, reflected in similar diatom communities in both mines, but in very different geographic and climatic areas.

F. G. Teixeira e a comunidade matemática europeia nos séculos XIX-XX

Esta dissertação descreve o processo de integração dos matemáticos portugueses na comunidade matemática internacional no final do século XIX e início do século XX, focando-se na vida e obra do matemático Francisco Gomes Teixeira (1851-1933). Tenciona a ser mais um contributo para o reconhecimento nacional e internacional do matemático Gomes Teixeira analisando a sua obra como matemático e organizador científico em Portugal através de fontes, parcialmente ainda não conhecidas. Para esse efeito analisou-se a evolução histórica que ocorreu no mundo científico daquela época, em particular a formação da comunidade matemática através de iniciativas individuais ou coletivas, muitas vezes acompanhadas pela fundação de revistas e elaboração de manuais que contribuíram para a internacionalização e, de certa forma, para uma estandardização do estudo universitário básico. Em particular foi estudada a situação em Portugal, onde o papel de liderança foi assumido por Gomes Teixeira. Mostra-se como Gomes Teixeira, graças ao seu trabalho, ao seu talento como matemático e à sua atividade como organizador académico, conseguiu reduzir significativamente o isolamento científico de Portugal na área da matemática. Estudou-se em extensão a fundação de revistas científicas em diferentes países, acompanhando a sua evolução desde de revistas nacionais até revistas internacionais. Focando-nos no Jornal de Sciencias Matemáticas e Astronómicas, fundado em 1877 por Gomes Teixeira (mais tarde conhecido internacionalmente como Teixeira’s Journal), acompanhamos detalhadamente a sua transformação de uma revista nacional numa revista internacional, sendo esta transformação comum naquela época à maioria de revistas científicas importantes de outros países como, por exemplo, no caso do Jornal de Crelle, do Jornal de Liouville, ou outros. Estudou-se igualmente o reconhecimento a nível internacional, através de referências estrangeiras, da abordagem original de Gomes Teixeira à Análise Infinitesimal patente nos seus manuais. O interesse de Gomes Teixeira pela teoria das funções analíticas e pelos seus diferentes desenvolvimentos em série manifestou-se no grande número de artigos publicados sobre este tema e encontrou reconhecimento justo pela designação de um teorema que completa resultados de Lagrange e de Laurent como Teorema de Teixeira. Na sua análise do mérito científico de Gomes Teixeira esta dissertação restringiu-se conscientemente nesta área da Análise Matemática, uma vez que um estudo abrangente de toda a obra ultrapassasse o nosso objetivo. Foi também discutido o intenso intercâmbio científico levado a cabo por Gomes Teixeira através de correspondência e troca de publicações ou permuta de revistas com os matemáticos de diferentes países. Esta análise permitiu verificar um aumento da popularidade dos matemáticos portugueses através do incremento do número de artigos publicados no estrangeiro durante quase 30 anos. Uma fonte imprescindível nesta análise foi o Jahrbuch über die Fortschritte der Mathematik, cujas referências (em geral na língua alemã e por isso até agora quase nunca usadas na literatura Portuguesa) documentaram as publicações em quase todas as revistas matemáticas durante os anos da sua existência entre 1868 e 1942. Descreve-se a colaboração de Gomes Teixeira com diferentes organizações internacionais e documenta-se o apreço internacional por parte do mundo académico. Novos documentos traçam o processo de eleição como membro da Academia das Ciências Alemã Leopoldina, sob proposta de Georg Cantor e outros matemáticos alemães. Finalmente, incluí-se uma breve descrição das atividades levadas a cabo na Rússia, em Espanha e na Grécia em prol do processo de internacionalização da comunidade matemática europeia tendo em vista uma melhor contextualização do contributo de Gomes Teixeira para a integração de Portugal neste processo.

Pregnancy and newborns disorders followed by urine metabolomics

Chapter 1 introduces the scope of the work by identifying the clinically relevant prenatal disorders and presently available diagnostic methods. The methodology followed in this work is presented, along with a brief account of the principles of the analytical and statistical tools employed. A thorough description of the state of the art of metabolomics in prenatal research concludes the chapter, highlighting the merit of this novel strategy to identify robust disease biomarkers. The scarce use of maternal and newborn urine in previous reports enlightens the relevance of this work. Chapter 2 presents a description of all the experimental details involved in the work performed, comprising sampling, sample collection and preparation issues, data acquisition protocols and data analysis procedures. The proton Nuclear Magnetic Resonance (NMR) characterization of maternal urine composition in healthy pregnancies is presented in Chapter 3. The urinary metabolic profile characteristic of each pregnancy trimester was defined and a 21-metabolite signature found descriptive of the metabolic adaptations occurring throughout pregnancy. 8 metabolites were found, for the first time to our knowledge, to vary in connection to pregnancy, while known metabolic effects were confirmed. This chapter includes a study of the effects of non-fasting (used in this work) as a possible confounder. Chapter 4 describes the metabolomic study of 2nd trimester maternal urine for the diagnosis of fetal disorders and prediction of later-developing complications. This was achieved by applying a novel variable selection method developed in the context of this work. It was found that fetal malformations (FM) (and, specifically those of the central nervous system, CNS) and chromosomal disorders (CD) (and, specifically, trisomy 21, T21) are accompanied by changes in energy, amino acids, lipids and nucleotides metabolic pathways, with CD causing a further deregulation in sugars metabolism, urea cycle and/or creatinine biosynthesis. Multivariate analysis models´ validation revealed classification rates (CR) of 84% for FM (87%, CNS) and 85% for CD (94%, T21). For later-diagnosed preterm delivery (PTD), preeclampsia (PE) and intrauterine growth restriction (IUGR), it is found that urinary NMR profiles have early predictive value, with CRs ranging from 84% for PTD (11-20 gestational weeks, g.w., prior to diagnosis), 94% for PE (18-24 g.w. pre-diagnosis) and 94% for IUGR (2-22 g.w. pre-diagnosis). This chapter includes results obtained for an ultraperformance liquid chromatography-mass spectrometry (UPLC-MS) study of pre-PTD samples and correlation with NMR data. One possible marker was detected, although its identification was not possible. Chapter 5 relates to the NMR metabolomic study of gestational diabetes mellitus (GDM), establishing a potentially predictive urinary metabolic profile for GDM, 2-21 g.w. prior to diagnosis (CR 83%). Furthermore, the NMR spectrum was shown to carry information on individual phenotypes, able to predict future insulin treatment requirement (CR 94%). Chapter 6 describes results that demonstrate the impact of delivery mode (CR 88%) and gender (CR 76%) on newborn urinary profile. It was also found that newborn prematurity, respiratory depression, large for gestational age growth and malformations induce relevant metabolic perturbations (CR 82-92%), as well as maternal conditions, namely GDM (CR 82%) and maternal psychiatric disorders (CR 91%). Finally, the main conclusions of this thesis are presented in Chapter 7, highlighting the value of maternal or newborn urine metabolomics for pregnancy monitoring and disease prediction, towards the development of new early and non-invasive diagnostic methods.

Valor nutricional de algumas espécies consumidas em Portugal

Dissertação de mest., Biologia Marinha, Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente, Universidade do Algarve, 2009

Ensaios para redução de bromato por adsorção com carvão activado em pó

Dissertação de mest., Engenharia Biológica, Faculdade de Engenharia de Recursos Naturais, Universidade do Algarve, 2008

Perfil de ácidos gordos de larvas recém eclodidas produzidas em cativeiro de camarões marinhos ornamentais candidatos a aquacultura

Dissertação de Mestrado, Biologia Marinha, especialização em Pescas e Aquacultura, Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente, Universidade do Algarve, 2009

Sub-produtos de desinfecção da água: síntese e caracterização espectroscópica, implementação de metodologias analíticas e estudo da actividade genotóxica

Dissertação de mest., Engenharia Biológica, Faculdade de Engenharia e de Recursos Naturais, Univ. do Algarve, 2008

Experimental study of the macrobenthic colonisation and secondary production in the artificial reefs of Algarve coast

Tese de dout., Ciências do Mar, Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente, Universidade do Algarve, 2010

Grazing impact of microzooplankton upon phytoplankton

Alterations of freshwater flow regimes and increasing eutrophication can lead to alterations in phytoplankton biomass, composition, and growth in estuaries and adjacent coastal waters. Since phytoplankton is the first trophic level of most aquatic foodwebs, these changes can be propagated to other biological compartments, eventually impacting water quality and ecosystem services. However, phytoplankton responses to environmental changes in abiotic variables (e.g., light, nutrients) are additionally controlled by mortality or removal processes (e.g., grazing, horizontal advection and viral lysis). Grazing exerted by microzooplankton, usually dominated by phagotrophic protists, is considered the most relevant phytoplankton mortality factor in most aquatic systems (see Calbet, Landry 2004). In fact, grazing impact of microzooplankton can prevent phytoplankton accumulation in marine systems despite an overall increase in phytoplankton replication rate. By consequence, microzooplankton grazing may minimize problems associated to increased eutrophication and, ultimately, prevent the occurrence of harmful phytoplankton blooms. Thus, microzooplankton grazing on phytoplankton constitutes a key biological process required to understand and predict relationships between hydrological and biological processes in aquatic ecosystems and to use ecosystem properties to improve water quality and enhance ecosystem services, general principles of the Ecohydrology Concept (Zalewski 2000).

Phytoplankton and microbial plankton of the Bay of Biscay and Western Iberian Shelf

The region of the Northeast Atlantic represents a gradient between two oceanographic regimes: (i) the subtropical waters of southern Portugal and southwestern Spain, and (ii) the temperate waters characterizing the northwestern and northern Iberian coasts (Cantabrian Sea) and the rest of the Bay of Biscay along the French coast.

Automatic tuning of PID controllers using a neuro-genetic system

Neural networks and genetic algorithms have been in the past successfully applied, separately, to controller turning problems. In this paper we propose to combine its joint use, by exploiting the nonlinear mapping capabilites of neural networks to model objective functions, and to use them to supply their values to a genetic algorithm which performs on-line minimization.

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

Dissemelhanças no processamento de emoções através da face de acordo com a estrutura de personalidade

A incapacidade para reconhecer e expressar adequadamente emoções tem sido comumente verificada em grupos clínicos com perturbação do desenvolvimento (e.g. autismo). Alguns autores verificaram semelhanças no comportamento emocional entre sujeitos com perturbação do desenvolvimento e sujeitos com perturbações clinicas e da personalidade. Neste contexto, o estudo da personalidade patológica e normal passou a ser alvo de interesse por parte de autores dedicados ao estudo do processamento de emoções e da sua influência no comportamento social. Neste sentido, e à semelhança do que tem sido realizado em estudos recentes, foi nosso objetivo avaliar de que forma os diferentes traços de personalidade influenciam a capacidade para reconhecer emoções básicas através da face. Para tal, foram testados 72 participantes da população geral (42 mulheres e 30 homens) com uma média de idades de 23.29 (± 3.38) anos e uma média de escolaridade de 15.47 (± 2.13) anos. Todos os sujeitos responderam a um instrumento de personalidade e psicopatologia (Inventário Clínico Multiaxial de Millon- III) sendo posteriormente distribuídos por duas análises: Análise 1- Grupo sem sintomatologia composto pelos grupos: personalidade histriónica (N=18), personalidade compulsiva (N=18) e personalidade narcisista (N=13); e Análise 2- Grupo com sintomatologia que se subdivide em: grupo com ansiedade (N=13), grupo com hipomania (N=8) e grupo sem sintomas (N=13). Depois de avaliada a estrutura de personalidade e as funções executivas, os participantes responderam a uma tarefa visual para a avaliação do processamento de emoções básicas com recurso ao software Presentation. Os principais resultados revelam diferenças significativas para o processamento da emoção tristeza no grupo sem sintomatologia, com o grupo com características de personalidade narcisista a revelar uma menor acuidade que os restantes grupos. No grupo com sintomatologia, o grupo com ansiedade apresentou uma menor acuidade na emoção raiva, quando comparado com o grupo saudável. Estes resultados são discutidos tendo por base um quadro concetual que sugere que o processamento de emoções básicas varia de acordo com a estrutura de personalidade.

Antioxidant and phenolic compounds in sweet potato peels and leaves: food applications and health benefits

Tese de doutoramento, Ciências Biotecnológicas (Biotecnologia Alimentar), Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2014

Temporal distribution of the short-beaked common dolphin (Delphinus delphis) in the south of Madeira Island (Portugal) and relationship with oceanographic variables

Dissertação de mestrado, Biologia Marinha, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015