Especiação química de arsênio inorgânico no estuário da Lagoa dos Patos-RS

A poluição das águas por metais, principalmente os metais pesados, vem chamando a atenção no mundo, pois estes poluentes aquáticos representam um risco em potencial, devido ao seu caráter acumulativo. Entre os metais, o arsênio recebe destaque pelo seu potencial tóxico. O arsênio inorgânico ocorre na natureza em quatro estados de oxidação: As5+, As3+, As0 e As3- . O estado de oxidação do arsênio tem um papel importante no seu comportamento e toxicidade nos sistemas aquáticos. Pelo fato do arsênio ser extremamente perigoso e nocivo para o meio ambiente, novos métodos analíticos de especiação química no meio ambiente têm sido publicados. Neste estudo foi otimizado e validado um método para realizar a especiação química de arsênio inorgânico presente em amostras de água coletadas nos meses de julho e outubro de 2010 no estuário da Lagoa dos Patos (RS, Brasil), como parte das atividades do Programa de Monitoramento Ambiental do Porto do Rio Grande-RS. Foi usada a técnica de espectrometria de absorção atômica com geração de hidretos e injeção em fluxo (FI-HG AAS), podendo ser quantificadas espécies de As3+ e As5+ nas amostras de água estuarina. A concentração do arsênio trivalente inorgânico foi determinada, após adição de solução tampão citrato de sódio (0,4 mol L-1 ; pH = 6,0). A concentração de arsênio inorgânico total foi determinada, após uma etapa de pré-redução da espécie pentavalente para a forma trivalente usando uma mistura de iodeto de potássio, ácido ascórbico em meio ácido clorídrico concentrado. A concentração de arsênio pentavalente foi calculada pela diferença das concentrações de arsênio inorgânico total e trivalente. A interpretação dos resultados gerados pelo método proposto usado ao analisar amostras de águas coletadas no estuário da Lagoa dos Patos foi feita pela análise dos componentes principais. Os dados tratados estatisticamente revelaram uma interação significativa neste estudo entre o arsênio, o material em suspensão (MS) e o NH4 + na superfície da coluna d’água no período da primavera.

Numerical computation of an analytic singular value decomposition of a matrix valued function

This paper extends the singular value decomposition to a path of matricesE(t). An analytic singular value decomposition of a path of matricesE(t) is an analytic path of factorizationsE(t)=X(t)S(t)Y(t) T whereX(t) andY(t) are orthogonal andS(t) is diagonal. To maintain differentiability the diagonal entries ofS(t) are allowed to be either positive or negative and to appear in any order. This paper investigates existence and uniqueness of analytic SVD's and develops an algorithm for computing them. We show that a real analytic pathE(t) always admits a real analytic SVD, a full-rank, smooth pathE(t) with distinct singular values admits a smooth SVD. We derive a differential equation for the left factor, develop Euler-like and extrapolated Euler-like numerical methods for approximating an analytic SVD and prove that the Euler-like method converges.

Analytic approximation of matrix functions in Lp

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Chiroptical measurement of chiral aggregates at liquid-liquid interface in centrifugal liquid membrane cell by Mueller matrix and conventional circular dichroism methods

The centrifugal liquid membrane (CLM) cell has been utilized for chiroptical studies of liquid-liquid interfaces with a conventional circular dichroism (CD) spectropolarimeter. These studies required the characterization of optical properties of the rotating cylindrical CLM glass cell, which was used under the high speed rotation. In the present study, we have measured the circular and linear dichroism (CD and LD) spectra and the circular and linear birefringence (CB and LB) spectra of the CLM cell itself as well as those of porphyrine aggregates formed at the liquid-liquid interface in the CLM cell, applying Mueller matrix measurement method. From the results, it was confirmed that the CLM-CD spectra of the interfacial porphyrin aggregates observed by a conventional CD spectropolarimeter should be correct irrespective of LD and LB signals in the CLM cell.

Monte Carlo methods for matrix computations on the grid

Many scientific and engineering applications involve inverting large matrices or solving systems of linear algebraic equations. Solving these problems with proven algorithms for direct methods can take very long to compute, as they depend on the size of the matrix. The computational complexity of the stochastic Monte Carlo methods depends only on the number of chains and the length of those chains. The computing power needed by inherently parallel Monte Carlo methods can be satisfied very efficiently by distributed computing technologies such as Grid computing. In this paper we show how a load balanced Monte Carlo method for computing the inverse of a dense matrix can be constructed, show how the method can be implemented on the Grid, and demonstrate how efficiently the method scales on multiple processors. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

A Time Efficient Optical Model for GATE Simulation of a LYSO Scintillation Matrix Used in PET Applications

A time efficient optical model is proposed for GATE simulation of a LYSO scintillation matrix coupled to a photomultiplier. The purpose is to avoid the excessively long computation time when activating the optical processes in GATE. The usefulness of the model is demonstrated by comparing the simulated and experimental energy spectra obtained with the dual planar head equipment for dosimetry with a positron emission tomograph ( DoPET). The procedure to apply the model is divided in two steps. Firstly, a simplified simulation of a single crystal element of DoPET is used to fit an analytic function that models the optical attenuation inside the crystal. In a second step, the model is employed to calculate the influence of this attenuation in the energy registered by the tomograph. The use of the proposed optical model is around three orders of magnitude faster than a GATE simulation with optical processes enabled. A good agreement was found between the experimental and simulated data using the optical model. The results indicate that optical interactions inside the crystal elements play an important role on the energy resolution and induce a considerable degradation of the spectra information acquired by DoPET. Finally, the same approach employed by the proposed optical model could be useful to simulate a scintillation matrix coupled to a photomultiplier using single or dual readout scheme.

Comparison between Two Methods to Calculate the Transition Matrix of Orbit Motion

Two methods to evaluate the state transition matrix are implemented and analyzed to verify the computational cost and the accuracy of both methods. This evaluation represents one of the highest computational costs on the artificial satellite orbit determination task. The first method is an approximation of the Keplerian motion, providing an analytical solution which is then calculated numerically by solving Kepler's equation. The second one is a local numerical approximation that includes the effect of J(2). The analysis is performed comparing these two methods with a reference generated by a numerical integrator. For small intervals of time (1 to 10s) and when one needs more accuracy, it is recommended to use the second method, since the CPU time does not excessively overload the computer during the orbit determination procedure. For larger intervals of time and when one expects more stability on the calculation, it is recommended to use the first method.

Analytic perturbation theory for bound states in the transfer matrix spectrum of weakly correlated lattice ferromagnetic spin systems

We consider general d-dimensional lattice ferromagnetic spin systems with nearest neighbor interactions in the high temperature region ('beta' << 1). Each model is characterized by a single site apriori spin distribution taken to be even. We also take the parameter 'alfa' = ('S POT.4') - 3 '(S POT.2') POT.2' > 0, i.e. in the region which we call Gaussian subjugation, where ('S POT.K') denotes the kth moment of the apriori distribution. Associated with the model is a lattice quantum field theory known to contain a particle of asymptotic mass -ln 'beta' and a bound state below the two-particle threshold. We develop a 'beta' analytic perturbation theory for the binding energy of this bound state. As a key ingredient in obtaining our result we show that the Fourier transform of the two-point function is a meromorphic function, with a simple pole, in a suitable complex spectral parameter and the coefficients of its Laurent expansion are analytic in 'beta'.

Monitoring the extracellular matrix mineralization processes in biological scaffolds using bioreactors, x-ray μct technology and 3-d modeling methods (monitoraggio dei processi di mineralizzazione della matrice extracellulare in scaffolds biologici, utilizzando bioreattore, tecnologia μct a raggi x e metodi di modellizzazione 3d)

Al fine di migliorare le tecniche di coltura cellulare in vitro, sistemi a bioreattore sono sempre maggiormente utilizzati, e.g. ingegnerizzazione del tessuto osseo. Spinner Flasks, bioreattori rotanti e sistemi a perfusione di flusso sono oggi utilizzati e ogni sistema ha vantaggi e svantaggi. Questo lavoro descrive lo sviluppo di un semplice bioreattore a perfusione ed i risultati della metodologia di valutazione impiegata, basata su analisi μCT a raggi-X e tecniche di modellizzazione 3D. Un semplice bioreattore con generatore di flusso ad elica è stato progettato e costruito con l'obiettivo di migliorare la differenziazione di cellule staminali mesenchimali, provenienti da embrioni umani (HES-MP); le cellule sono state seminate su scaffold porosi di titanio che garantiscono una migliore adesione della matrice mineralizzata. Attraverso un microcontrollore e un'interfaccia grafica, il bioreattore genera tre tipi di flusso: in avanti (senso orario), indietro (senso antiorario) e una modalità a impulsi (avanti e indietro). Un semplice modello è stato realizzato per stimare la pressione generata dal flusso negli scaffolds (3•10-2 Pa). Sono stati comparati tre scaffolds in coltura statica e tre all’interno del bioreattore. Questi sono stati incubati per 21 giorni, fissati in paraformaldehyde (4% w/v) e sono stati soggetti ad acquisizione attraverso μCT a raggi-X. Le immagini ottenute sono state poi elaborate mediante un software di imaging 3D; è stato effettuato un sezionamento “virtuale” degli scaffolds, al fine di ottenere la distribuzione del gradiente dei valori di grigio di campioni estratti dalla superficie e dall’interno di essi. Tale distribuzione serve per distinguere le varie componenti presenti nelle immagini; in questo caso gli scaffolds dall’ipotetica matrice cellulare. I risultati mostrano che sia sulla superficie che internamente agli scaffolds, mantenuti nel bioreattore, è presente una maggiore densità dei gradienti dei valori di grigio ciò suggerisce un migliore deposito della matrice mineralizzata. Gli insegnamenti provenienti dalla realizzazione di questo bioreattore saranno utilizzati per progettare una nuova versione che renderà possibile l’analisi di più di 20 scaffolds contemporaneamente, permettendo un’ulteriore analisi della qualità della differenziazione usando metodologie molecolari ed istochimiche.