Aerosol properties, in-canopy gradients, turbulent fluxes and VOC concentrations at a pristine forest site in Amazonia

Aerosol physical and chemical properties were measured in a forest site in central Amazonia (Cuieiras reservation, 2.61S; 60.21W) during the dry season of 2004 (Aug-Oct). Aerosol light scattering and absorption, mass concentration, elemental composition and size distributions were measured at three tower levels (Ground: 2 m; Canopy: 28 m, and Top: 40 m). For the first time, simultaneous eddy covariance fluxes of fine mode particles and volatile organic compounds (VOC) were measured above the Amazonian forest canopy. Aerosol fluxes were measured by eddy covariance using a Condensation Particle Counter (CPC) and a sonic anemometer. VOC fluxes were measured by disjunct eddy covariance using a Proton Transfer Reaction Mass Spectrometer (PTR-MS). At nighttime, a strong vertical gradient of phosphorus and potassium in the aerosol coarse mode was observed, with higher concentrations at Ground level. This suggests a source of primary biogenic particles below the canopy. Equivalent black carbon measurements indicate the presence of light-absorbing aerosols from biogenic origin. Aerosol number size distributions typically consisted of superimposed Aitken (76 nm) and accumulation modes (144 nm), without clear events of new particle formation. Isoprene and monoterpene fluxes reached respectively 7.4 and 0.82 mg m(-2) s(-1) around noon. An average fine particle flux of 0.05 +/- 0.10 10(6) m(-2) s(-1) was calculated, denoting an equilibrium between emission and deposition fluxes of fine mode particles at daytime. No significant correlations were found between VOC and fine mode aerosol concentrations or fluxes. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Susceptible-infected-recovered and susceptible-exposed-infected models

Two stochastic epidemic lattice models, the susceptible-infected-recovered and the susceptible-exposed-infected models, are studied on a Cayley tree of coordination number k. The spreading of the disease in the former is found to occur when the infection probability b is larger than b(c) = k/2(k - 1). In the latter, which is equivalent to a dynamic site percolation model, the spreading occurs when the infection probability p is greater than p(c) = 1/(k - 1). We set up and solve the time evolution equations for both models and determine the final and time-dependent properties, including the epidemic curve. We show that the two models are closely related by revealing that their relevant properties are exactly mapped into each other when p = b/[k - (k - 1) b]. These include the cluster size distribution and the density of individuals of each type, quantities that have been determined in closed forms.

Ion dependence of magnetic anisotropy in MFe(2)O(4) (M = Fe, Co, Mn) nanoparticles synthesized by high-temperature reaction

The influence of different M(2+) cations on the effective magnetic anisotropy of systems composed of MFe(2)O(4) (M Fe, Co and Mn) nanoparticles was investigated. Samples were prepared by the high-temperature (538 K) solution phase reaction of Fe (acac) 3, Co (acac) 2 and Mn (acac) 2 with 1,2 octanodiol in the presence of oleic acid and oleylamine. The final particles are coated by an organic layer of oleic acid that prevents agglomeration. Transmission electron microscopy (TEM) images show that particles present near spherical form and a narrow grain size distribution, with mean diameters in the range of 4.5 - 7.6 nm. Powder samples were analyzed by ac susceptibility and Mossbauer measurements, and K(eff) for all samples was evaluated using both techniques, showing a strong dependence on the nature of the divalent cation. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Interparticle Interactions Effects on the Magnetic Order in Surface of Fe(3)O(4) Nanoparticles

We report interparticle interactions effects on the magnetic structure of the surface region in Fe(3)O(4) nanoparticles. For that, we have studied a desirable system composed by Fe(3)O(4) nanoparticles with (d) = 9.3 nm and a narrow size distribution. These particles present an interesting morphology constituted by a crystalline core and a broad (similar to 50% vol.) disordered superficial shell. Two samples were prepared with distinct concentrations of the particles: weakly-interacting particles dispersed in a polymer and strongly-dipolar-interacting particles in a powder sample. M(H, T) measurements clearly show that strong dipolar interparticle interaction modifies the magnetic structure of the structurally disordered superficial shell. Consequently, we have observed drastically distinct thermal behaviours of magnetization and susceptibility comparing weakly- and strongly-interacting samples for the temperature range 2 K < T < 300 K. We have also observed a temperature-field dependence of the hysteresis loops of the dispersed sample that is not observed in the hysteresis loops of the powder one.

Synthesis and characterization of phosphate glass microspheres for radiotherapy applications

Class microspheres containing the radioisotope (32)P, a beta(-) particle emitter, and half-life of 14.3 days, can be easily introduced in specific human organs such as liver, pancreas. and uterus to kill cancer cells. In the present work phosphate glass microspheres were produced with different compositions and particle size distribution in the range of 20- 30 mu m. Two different thermal processes were used to spherodize glass particles originally with irregular shapes. Samples were characterized by X-rays diffraction to check the amorphous structure, energy dispersive X-rays fluorescence spectroscopy to determine the final glass composition, and Fourier transformed infrared spectroscopy to determine the structural groups in the glass structure. The dissolution rate of glass samples in water was determined at 90 degrees C, and in simulated body fluid (SBF) at 37 degrees C. Classes with dissolution rates close to 10(-5) g/(cm(2) day) were obtained, which make them suitable for the present application. Scanning electron microscopy was used to evaluate the shape of the microspheres before and after the dissolution tests. The cytotoxicity tests showed that these microspheres can be used for biological applications. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Morphology and Blue Photoluminescence Emission of PbMoO(4) Processed in Conventional Hydrothermal

PbMoO(4) micro-octahedrons were prepared by the coprecipitation method at room temperature without the presence of surfactants and processed in a conventional hydrothermal at different temperatures (from 60 to 120 degrees C) for 10 min. These micro-octahedrons were structurally characterized by X-ray diffraction (XRD) and micro-Raman (MR) spectroscopy, and its morphology was investigated by field-emission gun scanning electron microscopy (FEG-SEM). The optical properties were analyzed by ultraviolet-visible (UV-vis) absorption spectroscopy and photoluminescence (PL) measurements. XRD patterns and MR spectra confirmed that the PbMoO(4) micro-octahedrons are characterized by a scheelite-type tetragonal structure. FEG-SEM micrographs points, out that these structures present a polydisperse particle size distribution in consequence of a predominant growth mechanism via aggregation of particles. In addition, it was observed that the hydrothermal conditions favored a spontaneous formation of micro-octahedrons interconnected along a common crystallographic orientation (oriented-attachment), resulting in self-organized structures. An intense blue PL emission at room temperature was observed in these micro-octahedrons when they were excited with a 350 nm wavelength. The origin of the PL emissions as well as its intensity variations are explained by means of a model based on both distorted [MoO(4)] and [PbO(8)] clusters into the lattice.

Formation of beta-nickel hydroxide plate-like structures under mild conditions and their optical properties

Nanostructural beta-nickel hydroxide (beta-Ni(OH)(2)) plates were prepared using the microwave hydrothermal (MH) method at a low temperature and short reaction times. An ammonia solution was employed as the coordinating agent, which reacts with [Ni(H(2)O)(6)](2+) to control the growth of beta-Ni(OH)(2) nuclei. A trigonal beta-Ni(OH)(2) single phase was observed by X-ray diffraction (XRD) analyses, and the crystal cell was constructed with structural parameters and atomic coordinates obtained from Rietveld refinement. Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) images revealed that the samples consisted of hexagonal-shaped nanoplates with a different particle size distribution. Broad absorption bands assigned as transitions of Ni(2+) in oxygen octahedral sites were revealed by UV-vis spectra. Photoluminescence (PL) properties observed with a maximum peak centered in the blue-green region were attributed to different defects, which were produced during the nucleation process. We present a growth process scheme of the beta-Ni(OH)(2) nanoplates. (C) 2011 Elsevier Inc. All rights reserved.

Protein Assembly onto Cationic Supported Bilayers

Cationic supported bilayers on latex are useful to isolate and immobilize oppositely charged proteins as a monomolecular layer over a range of low protein concentrations and particle number densities. Cholera toxin (CT) from Vibrio cholerae, an 87 kDa AB(5) hexameric protein and bovine serum albumin (BSA) self-assembled on dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) supported bilayers with high affinity yielding highly organized and monodisperse particulates at 5 x 10(9) particles/mL, over a range of low protein concentrations (0-0.025 mg/mL BSA or CT). Protein association onto the bilayer-covered polystyrene sulfate (PSS) was determined from adsorption isotherms, dynamic light scattering for size distributions and zeta-potential analysis revealing a monomolecular, thin and highly organized protein layer surrounding each particle with potential for biospecific recognition such as antigen-antibody, receptor-ligand, hybridization of oligonucleotide sequences, all of them important in immunodiagnosis, selective biomolecular chromatographic separations, microarrays design and others.

Interactions between Bacteriophage DNA and Cationic Biomimetic Particles

The interaction between giant bacteriophage DNA and cationic biomimetic particles was characterized from sizing by dynamic light-scattering, zeta-potential analysis, turbidimetry, determination of colloid stability, visualization from atomic force microscopy (AFM), and determination of cytotoxicity against E. coli from colony forming unities counting. First, polystyrene sulfate (PSS) particles with different sizes were covered by a dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) bilayer yielding the so-called cationic biomimetic particles (PSS/DODAB). These cationic particles are highly organized, present a narrow size distribution and were obtained over a range of particle sizes. Thereafter, upon adding lambda, T5 or T2-DNA to PSS/DODAB particles, supramolecular assemblies PSS/DODAB/DNA were obtained and characterized over a range of DNA concentrations and particle sizes (80-700 nm). Over the low DNA concentration range, PSS/DODAB/DNA assemblies were cationic, colloidally stable with moderate polydispersity and highly cytotoxic against E. coli. From DNA concentration corresponding to charge neutralization, neutral or anionic supramolecular assemblies PSS/DODAB/DNA exhibited low colloid stability, high polydispersity and moderate cytotoxicity. Some nucleosome mimetic assemblies were observed by AFM at charge neutralization (zeta-potential equal to zero).

Ligand-Assisted Preparation of Palladium Supported Nanoparticles: a Step toward Size Control

Supported nanoparticles (SNPs) with narrow size distribution were prepared by H(2) reduction of Pd(2+) previously bound, to ligand-modified silica surfaces. Interestingly, the size of the Pd SNPs was tuned by the ligand grafted on the support surface. Amino- and ethylenediamino-functionalized supports formed Pd(0) SNPs of ca. 6 and 1 nm, respectively. The catalytic properties of both Pd(0) SNPs were investigated.

Structural studies of prephenate dehydratase from Mycobacterium tuberculosis H37Rv by SAXS, ultracentrifugation, and computational analysis

Tuberculosis (TB) is one of the most common infectious diseases known to man and responsible for millions of human deaths in the world. The increasing incidence of TB in developing countries, the proliferation of multidrug resistant strains, and the absence of resources for treatment have highlighted the need of developing new drugs against TB. The shikimate pathway leads to the biosynthesis of chorismate, a precursor of aromatic amino acids. This pathway is absent from mammals and shown to be essential for the survival of Mycobacterium tuberculosis, the causative agent of TB. Accordingly, enzymes of aromatic amino acid biosynthesis pathway represent promising targets for structure-based drug design. The first reaction in phenylalanine biosynthesis involves the conversion of chorismate to prephenate, catalyzed by chorismate mutase. The second reaction is catalyzed by prephenate dehydratase (PDT) and involves decarboxylation and dehydratation of prephenate to form phenylpyruvate, the precursor of phenylalanine. Here, we describe utilization of different techniques to infer the structure of M. tuberculosis PDT (MtbPDT) in solution. Small angle X-ray scattering and ultracentrifugation analysis showed that the protein oligomeric state is a tetramer and MtbPDT is a flat disk protein. Bioinformatics tools were used to infer the structure of MtbPDT A molecular model for MtbPDT is presented and molecular dynamics simulations indicate that MtbPDT i.s stable. Experimental and molecular modeling results were in agreement and provide evidence for a tetrameric state of MtbPDT in solution.

Estudo do comportamento de um solo mole tratado com cal, visando seu uso em fundações superficiais

Neste trabalho foi analisada a melhoria nas características de um solo mole quando tratado com cal, bem como a viabilidade técnica de se utilizar este novo material como uma camada suporte de fundações superficiais. O solo estudado classifica-se pedologicamente como Gley Húmico e a jazida localiza-se no município de Canoas/RS, às margens da BR 386. O trabalho teve as seguintes finalidades: realizar um estudo da influência dos diferentes teores de cal sobre as características tensão x deformação do solo tratado; verificar o ganho de resistência com o tempo de cura; modelar o comportamerito tensão x deformação do material tratado; realizar simulações numéricas, através do Método dos Elementos Finitos, do comportamento carga x recalque de fundações continuas flexíveis assentes sobre o novo material. Adotou-se o teor ótimo de cal (obtido pelo método de Eades & Grim, 1966) de 9% e dois valores inferiores de 7% e 5%. Realizaram-se os seguintes ensaios sobre o solo natural e as misturas de solo-cal: limites de Atterberg, compactação, granulometria, difratograma de raio X, permeabilidade (triaxial) e ensaios triaxiais adensados não drenados(CIU). Todos os ensaios foram realizados para três tempos de cura (7, 28 e 90 dias) e os corpos de prova foram curados em câmara úmida. Para modelar o comportamento tensão x deformação do solo melhorado, adotou-se o Modelo Hiperbólico e para o solo natural o Modelo Cam-Clay Modificado. O Modelo Hiperbólico foi implementado no software CRISPSO, desenvolvido na Universidade de Cambridge, Inglaterra. O software foi utilizado em um estudo paramétrico para determinar a influência do processo de estabilização no comportamento carga x recalque de fundações superficiais. Dos resultados obtidos, concluiu-se: que o método de Eades & Grim (1966) não mostrou-se adequado para determinação do teor ótimo de cal; houve, de maneira geral, melhora nas características físicas com o tratamento com cal; não houve ganho de resistência com o tempo de cura; o modelo hiperbólico representou bem o comportamento das misturas de solo cal e a colocação de uma camada de solo tratado apresenta melhoras no comportamento carga x recalque de fundações superficiais contínuas flexíveis.

Modificação estrutural de bentonitas nacionais : caracterização e estudos de adsorção

São apresentados os aspectos teóricos, práticos e bibliográficos envolvidos no desenvolvimento da tese de doutorado intitulada Modificação estrutural de bentonitas nacionais: caracterização e estudos de adsorção. O trabalho consistiu no desenvolvimento de um material adsorvente a partir de bentonitas, do tipo montmorilonitas, modificadas estruturalmente com o objetivo de aumentar sua capacidade de adsorção de poluentes, orgânicos e inorgânicos. O estudo visa incrementar o valor agregado deste recurso mineral e insere-se na área de tratamento de efluentes líquidos usando adsorventes não tradicionais, eficientes e de baixo custo em substituição ao carvão ativado ou às resinas de troca iônica. Foram estudadas as propriedades físicas e químicas; distribuição de tamanho de partículas, área superficial, potenciais eletrocinéticos, capacidade de troca catiônica, composição mineralógica, morfologia superficial e espaçamento basal, bem como as propriedades adsorptivas dos argilominerais não tratados e modificados, não modificadas e pilarizadas respectivamente. Também são discutidos os mecanismos de adsorção envolvidos e o desenvolvimento de um reator contínuo (adsorção em flocos) e de separação sólido/líquido. As modificações estruturais dos argilominerais foram realizadas via homoionização com cloreto de cálcio e posterior intercalação com compostos orgânicos com ação quelante de metais. A FENAN, bentonita obtida pela intercalação com Orto Fenantrolina (OF), foi a que apresentou melhor viabilidade técnica em termos de adsorção, adsorção/dessorção, floculação e de acumulação de poluentes na forma floculada e não floculada. Adicionalmente os estudos de reversibilidade da intercalação revelaram a alta estabilidade da OF na FENAN, em soluções fortemente ácidas, onde aproximadamente 90% da OF permanece ligada à superfície da argila. A quantidade de OF adsorvida na forma de unidades micelares foi de 112 mg por grama de bentonita a pH 8,5 ± 0,5. A caracterização das bentonitas, via difração de Raios X, análise térmica, microscopia eletrônica de varredura e por microscopia de força atômica, revelou que as FENAN possuem um comportamento estrutural muito estável ao longo da seqüência de adsorção/dessorção e que após a adsorção de poluentes inorgânicos, o quelato metálico formado apresenta alta estabilidade dentro da estrutura da organobentonita. A capacidade de acumulação alcançada nas FENAN foi de 110 mg de Cu/g de bentonita, valor superior à de diversos materiais adsorventes alternativos propostos em outros trabalhos similares. Os estudos de acumulação das FENAN floculadas – FENANFLOC, indicaram que a presença de floculante, na quantidade utilizada, não afeta significativamente a capacidade de remoção das bentonitas modificadas. Este comportamento apresentado, permitiu o desenvolvimento do Reator Expandido de Flocos Adsorventes (REFA), cujas características e parâmetros operacionais são discutidos em detalhe. Finalmente, os resultados são discutidos em termos dos fenômenos interfaciais envolvidos e dos potenciais práticos deste novo adsorvente e da nova técnica de adsorção em flocos no REFA.

Caracterização para o beneficiamento do carvão de Candiota

O presente trabalho apresenta estudos sistemãticos da caracterização do carvão de Candiota em termos do seu beneficiamento. O carvão de Candiota possui caracteristicas de moabilidade que o indicam como bastantefriável. A geração de finos (-28 malhas) atinge valores superiores a 20% independente do grau de britagem . As distribuições granulométricas resultantes da britagem do carvão obedecem a equação de ROSIN-RAIIMLER-BENNETT, dentro do intervalo previsto (frações menores do ue -4 malhas e maiores do que 100 malhas). Os valores de n e d ' não variam significativamente com a abertura do britador o, que evidencia sua friabiliade. foram estabelecidas equações que relacionam aberturado britador, coeficientes de distribuição e diâmetro médio.Estudos rni croscópicos demonstraram que, o grau de d i-s seminação da matéria inorgânica é muitointenso , e sua liberação atinge malhas muito pequenas (provavelmente menores do que 400 malhas). O teor de cinzas, como por exemplo do grau de disseminação, não variou significativamente com a diminuição de tamanho, como acontece com outros carvões. Foram estabelecidos dois critérios de liberação das particulas em função da quantidade de matéria carbonosa presente nas unidades mistas (20 - 80% e 5 - 95%, respectivamente). Estes indices de partyculas mistas (5 - 95% de matéria carbonosa) mantiveram-se constantes até tamanhos aproximados de 115 malhas, para logo diminuirem nas frações menores. Ainda assim, para frações menores do que 53 micrômetro a quantidade de mistos ( 5 - 95%) foi de 34%. As curvas de lavabilidade deste carvão (tanto da fração grossa quanto afina), reflexo das caracteristicas anteriores, indicam-no como de muito dificil beneficiamento (lavagem). Isto basicamente é devido ao alto grau de "near gravity matterial" presente e de seu grau de liberação. 0s testes de jigagem por bateladas, bem como outros processos de beneficiamento, demonstraram a dificuldade do beneficiamento deste carvão. O melhor teste de jigagem por bateladas, obteve uma recuperação de materia carbonosa de 73, 21 com um teor de cinzas de 45,51 no concretado (alimentação contendo 50% de cinzas). de 37,59% de cinzas (alimentação de 50% de cinzas). Propõe-se, finalmente, um circuito de beneficiamento convencional do carvão de Candiota, incluindo uma classificação do carvão ROM com o objetivo de separar a alimentação em duas frações (+28 e -28 malhas), seguido de um processo de beneficiamento das frações grosseiras por meios densos (tanques), e um tratamento das frações finas por hidrociclonagem. Os resultados obtidos concluem que o carvão de Candiota é o mais dificil de ser lavado dentre os carvões sul-brasileiros devido ao alto teor de cinzas e ao grau de disseminação, sendo que este teor de cinzas não varia muito com a granulometria, o que implica em um grau de liberação muito baixo. Sugere- se como outra alternativa no seu beneficiamento, o estudo de processos não convencionais que incluem um alto grau de cominuiçáo ate completa liberação.

Texturas de imagens utilizando conceitos de morfologia matemática

A textura é um atributo ainda pouco utilizado no reconhecimento automático de cenas naturais em sensoriamento remoto, já que ela advém da sensação visual causada pelas variações tonais existentes em uma determinada região da imagem, tornando difícil a sua quantificação. A morfologia matemática, através de operações como erosão, dilatação e abertura, permite decompor uma imagem em elementos fundamentais, as primitivas texturais. As primitivas texturais apresentam diversas dimensões, sendo possível associar um conjunto de primitivas com dimensões semelhantes, em uma determinada classe textural. O processo de classificação textural quantifica as primitivas texturais, extrai as distribuições das dimensões das mesmas e separa as diferentes distribuições por meio de um classificador de máxima-verossimilhança gaussiana. O resultado final é uma imagem temática na qual cada tema representa uma das texturas existentes na imagem original.