Efeito de tratamentos químicos e biológicos na qualidade e valor nutritivo de silagens de erva

Dissertação de Mestrado, Engenharia Zootécnica, 15 de Dezembro de 2014, Universidade dos Açores.

Sistemas de arrefecimento de instalações frigoríficas utilizando três agentes frigoríficos

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Conservação de negativos em triacetato de celulose

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Conservação e Restauro (Área de Fotografia)

A first analysis of the atmospheric measurements from TANSO/GOSAT

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau em Mestre em Engenharia Física

Electrospun Polyaniline-Reduced Graphene Oxide Composite Nanofibers Based High Sensitive Ammonia Gas Sensor

Ammonia is an important gas in many power plants and industrial processes so its detection is of extreme importance in environmental monitoring and process control due to its high toxicity. Ammonia’s threshold limit is 25 ppm and the exposure time limit is 8 h, however exposure to 35 ppm is only secure for 10 min. In this work a brief introduction to ammonia aspects are presented, like its physical and chemical properties, the dangers in its manipulation, its ways of production and its sources. The application areas in which ammonia gas detection is important and needed are also referred: environmental gas analysis (e.g. intense farming), automotive-, chemical- and medical industries. In order to monitor ammonia gas in these different areas there are some requirements that must be attended. These requirements determine the choice of sensor and, therefore, several types of sensors with different characteristics were developed, like metal oxides, surface acoustic wave-, catalytic-, and optical sensors, indirect gas analyzers, and conducting polymers. All the sensors types are described, but more attention will be given to polyaniline (PANI), particularly to its characteristics, syntheses, chemical doping processes, deposition methods, transduction modes, and its adhesion to inorganic materials. Besides this, short descriptions of PANI nanostructures, the use of electrospinning in the formation of nanofibers/microfibers, and graphene and its characteristics are included. The created sensor is an instrument that tries to achieve a goal of the medical community in the control of the breath’s ammonia levels being an easy and non-invasive method for diagnostic of kidney malfunction and/or gastric ulcers. For that the device should be capable to detect different levels of ammonia gas concentrations. So, in the present work an ammonia gas sensor was developed using a conductive polymer composite which was immobilized on a carbon transducer surface. The experiments were targeted to ammonia measurements at ppb level. Ammonia gas measurements were carried out in the concentration range from 1 ppb to 500 ppb. A commercial substrate was used; screen-printed carbon electrodes. After adequate surface pre-treatment of the substrate, its electrodes were covered by a nanofibrous polymeric composite. The conducting polyaniline doped with sulfuric acid (H2SO4) was blended with reduced graphene oxide (RGO) obtained by wet chemical synthesis. This composite formed the basis for the formation of nanofibers by electrospinning. Nanofibers will increase the sensitivity of the sensing material. The electrospun PANI-RGO fibers were placed on the substrate and then dried at ambient temperature. Amperometric measurements were performed at different ammonia gas concentrations (1 to 500 ppb). The I-V characteristics were registered and some interfering gases were studied (NO2, ethanol, and acetone). The gas samples were prepared in a custom setup and were diluted with dry nitrogen gas. Electrospun nanofibers of PANI-RGO composite demonstrated an enhancement in NH3 gas detection when comparing with only electrospun PANI nanofibers. Was visible higher range of resistance at concentrations from 1 to 500 ppb. It was also observed that the sensor had stable, reproducible and recoverable properties. Moreover, it had better response and recovery times. The new sensing material of the developed sensor demonstrated to be a good candidate for ammonia gas determination.

Gas emissions on rice culture and its importance on air quality

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente Perfil Gestão de Sistemas Ambientais

Aquaponics and its potential aquaculture wastewater treatment and human urine treatment

The main objective of this thesis is to study the developing fields of aquaponics and its potential for aquaculture wastewater treatment and human urine treatment. Aquaponics is a food production system which combines fish farming (aquaculture) with soilless crop farming (hydroponics). In this thesis the concept of aquaponics and the underlying processes are explained. Research on aquaculture wastewater and human urine wastewater is reviewed and its potential application with aquaponic systems is studied. An overview of the different types of aquaponic systems and current research on the field is also presented. A case study was conducted in a farm in Askeröd, Sweden, which involved building two aquaponic systems (System 1 and System 2) and a human urine-based aquaponic system (System 3), with different degrees of component complexity and sizes. The design, building and monitoring of System 1, System 2 and System 3 was documented and described in detail. Four day experiments were conducted which tested the evolution in concentration of Total Ammonia Nitrogen (NH4+/NH3), Nitrite (NO2-), Nitrate (NO3-), Phosphate (PO43-), and Dissolved Oxygen (O2) after an initial nutrient input. The goal was to assess the concentrations of these parameters after four days and compare them with relevant literature examples in the aquaculture industry and in source-separated urine research. Neither of the two aquaponic systems (System 1 and System 2) displayed all of the parameter concentrations in the last day of testing below reference values found in literature. The best performing of the aquaponic systems was the more complex system (System 2) combining the hydroponic Nutrient Film Technique with a Deep Water Culture component, with a Total Ammonia Nitrogen concentration of 0,20 mg/L, a Nitrite concentration of 0,05 mg/L, a Nitrate concentration of 1,00-5,00 mg/L, a Phosphate concentration of <0,02 mg/L and a Dissolved Oxygen concentration of 8,00 mg/L. The human urine-based aquaponic system (System 3) underperformed in achieving the reference concentration values in literature for most parameters. The removal percentage between the higher recorded values after the input addition and the final day of testing was calculated for two literature examples of separated urine treatment and System 3. The system had a removal percentage of 75% for Total Ammonia Nitrogen, 98% for Nitrite, 25% for Nitrate and 50% for Phosphate. These percentages still underperformed literature examples in most of the tested parameters. The results gathered allowed to conclude that while aquaculture wastewater treatment and human urine treatment is possible with aquaponics systems, overall these did not perform as well as some examples found in recirculating aquaculture systems and source-separated urine treatment literature. However, better measuring techniques, longer testing periods and more research is recommended in this field in order to draw an improved representative conclusion.

Vascular Response of Ruthenium Tetraamines in Aortic Ring from Normotensive Rats

Background: Ruthenium (Ru) tetraamines are being increasingly used as nitric oxide (NO) carriers. In this context, pharmacological studies have become highly relevant to better understand the mechanism of action involved. Objective: To evaluate the vascular response of the tetraamines trans-[RuII(NH3)4(Py)(NO)]3+, trans-[RuII(Cl)(NO) (cyclan)](PF6)2, and trans-[RuII(NH3)4(4-acPy)(NO)]3+. Methods: Aortic rings were contracted with noradrenaline (10−6 M). After voltage stabilization, a single concentration (10−6 M) of the compounds was added to the assay medium. The responses were recorded during 120 min. Vascular integrity was assessed functionally using acetylcholine at 10−6 M and sodium nitroprusside at 10−6 M as well as by histological examination. Results: Histological analysis confirmed the presence or absence of endothelial cells in those tissues. All tetraamine complexes altered the contractile response induced by norepinephrine, resulting in increased tone followed by relaxation. In rings with endothelium, the inhibition of endothelial NO caused a reduction of the contractile effect caused by pyridine NO. No significant responses were observed in rings with endothelium after treatment with cyclan NO. In contrast, in rings without endothelium, the inhibition of guanylate cyclase significantly reduced the contractile response caused by the pyridine NO and cyclan NO complexes, and both complexes caused a relaxing effect. Conclusion: The results indicate that the vascular effect of the evaluated complexes involved a decrease in the vascular tone induced by norepinephrine (10−6 M) at the end of the incubation period in aortic rings with and without endothelium, indicating the slow release of NO from these complexes and suggesting that the ligands promoted chemical stability to the molecule. Moreover, we demonstrated that the association of Ru with NO is more stable when the ligands pyridine and cyclan are used in the formulation of the compound.

Occupational and non-occupational exposure of non-smokers to environmental tobacco smoke in Switzerland : preliminary results of an original campaig

A passive sampling device called Monitor of NICotine or "MoNIC", was constructed and evaluated by IST laboratory for determining nicotine in Environmental Tobacco Smoke (ETS). Vapour nicotine was passively collected on a potassium bisulfate treated glass fibre filter as collection medium. Analysis of amount of nicotine on the treated filter by gas chromatography equipped with Thermoionic-Specific Detector (GCTSD) after liquid-liquid extraction of 1mL of 5N NaOH : 1 mL of n-heptane saturated with NH3 using quinoline as internal standard. Based on nicotine amount of 0.2 mg/cigarette as reference, the inhaled Cigarette Equivalents (CE) by non-smokers can be calculated. Using the detected CE on the badge for nonsmokers, and comparing with amount of nicotine and cotinine level in saliva of both smokers and exposed non-smokers (N=49), we can confirm the use of the CE concept for estimating exposure to ETS. The Valais CIPRET (Center of information and prevention of the addiction to smoking), is going to organize a big campaign on the subject of the passive addiction to smoking entitled "Smoked passive, we suffer from it, we die from it ". This campaign will take place in 2007 and has for objective to inform clearly the population of Valais of the dangerousness of the passive smoke. More than 1'500 MoNIC badges were gracefully distributed to Swiss population to perform a self-monitoring of population exposure level to ETS, expressed in term of CE. Non-stimulated saliva were also collected to determine ETS biomarkers nicotine/cotinine levels of participating volunteers. Preliminary results of different levels of CE in occupational and non-occupational situations in relation with ETS were presented in this study.

Balanço da adubação nitrogenada sólida e fluida de cobertura na cultura de milho, em sistema plantio direto no Triângulo Mineiro (MG)

Foi desenvolvido um experimento com as fontes uréia e uran aplicadas superficialmente ou incorporadas (5-7 cm) na cobertura nitrogenada de milho, no sistema plantio direto, com o objetivo de efetuar, na colheita, um balanço do N-uréia (15N) e quantificar as perdas por volatilização de N-NH3 nesses tratamentos, assim como nos adicionais, testemunha e misturas de uréia + KCl (sólida) e uran + KCl (fluida), na formulação 6-0-9 (N-P2O5-K2O), aplicadas somente em superfície. Os tratamentos originaram-se de um fatorial 1 + (2 x 2) + 2, sendo a testemunha + o fatorial 2 x 2 (duas fontes; uréia e uran x duas formas de localização) + dois tratamentos adicionais, misturas uréia + KCl (sólida) e uran + KCl (fluida), dispostos em blocos casualizados com quatro repetições. O ensaio foi realizado em Latossolo Vermelho-Escuro muito argiloso fase cerrado relevo plano, no Centro de Pesquisa Novartis - Seeds do município de Uberlândia (MG). Cerca de 100 kg ha-1 de N foram aplicados no estádio fenológico de seis a oito folhas. Após 26 dias da adubação, as perdas acumuladas de N-NH3 nos tratamentos em superfície foram de 54, 41, 17 e 14% do N aplicado, para uréia, uréia + KCl, uran e uran + KCl, respectivamente. Quando a uréia e o uran foram incorporados ao solo, as perdas acumuladas de N-NH3 foram de 5,0 e 3,5% do N aplicado, respectivamente. Na colheita, o N da uréia absorvido pela planta (raízes + colmos + folhas + grãos) foi de 19,9 kg ha-1 (20,8% do N aplicado) e de 29,5 kg ha-1 (29,5% do N aplicado), quando aplicado na superfície e incorporado, respectivamente. O N-uréia do uran absorvido pela planta foi de 11,4 kg ha-1 (26,1% do N aplicado) e de 11,7 kg ha-1 (26,8% do N aplicado), quando aplicado na superfície ou incorporado, respectivamente. O N da uréia imobilizado na camada de 0-45 cm de profundidade foi, em média, de 9,9 kg ha-1 (10,0% do N aplicado), da aplicação superficial ou incorporada, e do N-uréia do uran foi de 3,3 kg ha-1 (7,6% do N aplicado). O N-mineral no solo derivado do N da uréia e do N-uréia do uran aplicados na superfície, no perfil de 0-150 cm, foi, respectivamente, de 2,4 e 3,2%, e de 5,9 e 2,5%, com as fontes incorporadas. No balanço global de N, em média, 13,7 e 50,3% do N da uréia não foram recuperados no sistema solo-planta, respectivamente, para a aplicação superficial ou incorporada; para o N-uréia do uran, obtiveram-se, respectivamente, 47,7 e 57,6%.

Controle da volatilização de amônia em compostagem, mediante adição de gesso agrícola e superfosfatos com diferentes níveis de acidez residual

Tem sido recomendada a adição de superfosfato simples ou gesso agrícola nas pilhas de estercos e de outros resíduos orgânicos, com a finalidade de reduzir as perdas de amônia por volatilização durante a compostagem. Experimentos, contudo, têm mostrado resultados divergentes, quando avaliam a eficiência desses produtos e as doses em que devem ser aplicados. É provável que variações na acidez residual do gesso e do superfosfato simples possam explicar essas divergências. Para verificar essa hipótese, realizou-se um experimento, utilizando, como aditivos, o gesso agrícola, o superfosfato simples e o superfosfato triplo, cada um com dois valores de acidez residual (respectivamente, 0,13 e 0,20%; 7,02 e 2,36%; 2,38 e 1,86%). Em frascos de vidro de 1,6 litro de capacidade, foram colocados 10 g de substrato orgânico obtido por mistura de quantidades iguais, em massa, de estercos secos e frescos de galinha e de gado. Os aditivos foram misturados ao substrato em doses equivalentes a 0, 50, 100, 150 e 200 kg t-1. A quantidade de amônia perdida por volatilização foi determinada aos 7, 14, 21, 28, 35 e 42 dias, coletando-se o gás em solução de ácido sulfúrico encerrada em pequeno recipiente colocado no interior do frasco e titulando-se o ácido remanescente após o período de exposição à amônia, com solução de NaOH 0,01 mol L-1. As amostras de gesso agrícola estudadas não se mostraram eficientes em reduzir a volatilização de amônia da mistura de estercos. O superfosfato simples diminuiu a volatilização de NH3 em até 4,8 vezes, tendo sido a amostra com maior acidez residual a mais eficiente. O superfosfato triplo foi o aditivo mais eficiente no controle da volatilização de NH3, quando aplicado em doses baixas, igualando-se ao superfosfato simples na maior dose. Aparentemente, a ação dos aditivos deveu-se à formação de compostos amoniacais mais estáveis por meio de reações do gás NH3 com ácidos e, ou, fosfato monocálcico presentes naqueles produtos.

Influência da mistura de sulfato de amônio com uréia sobre a volatilização de nitrogênio amoniacal

Com o objetivo de avaliar a influência da mistura de sulfato de amônio com uréia sobre a volatilização de nitrogênio amoniacal (N-NH3), realizou-se um experimento em laboratório climatizado do Departamento de Solos e Nutrição de Plantas (ESALQ/USP). Em um delineamento inteiramente casualizado, foram utilizados cinco tratamentos com cinco repetições. Cada tratamento foi obtido pela mistura de uréia (330 mg) com sulfato de amônio (0, 75, 150, 225 e 300 mg). As misturas de fertilizantes foram aplicadas na superfície do solo (Latossolo Vermelho distrófico, textura média/arenosa) contido em recipientes plásticos de 400 cm³. O N-NH3, volatilizado aos 3, 8, 15 e 23 dias da incubação, foi coletado em recipiente com ácido sulfúrico e indicador alaranjado de metila. Variáveis que influenciam a qualidade da mistura de fertilizantes, como higroscopicidade, granulometria e ângulo de repouso, também foram avaliadas. A volatilização do N-NH3 depende do pH do solo. A mistura de uréia (330 mg) com sulfato de amônio (300 mg) reduziu significativamente as perdas de N-NH3 sem afetar a qualidade da mistura em relação aos atributos físico-químicos avaliados, apresentando eficiência técnica e agronômica para o fim proposto.

Dinâmica de nitrogênio em lodo de esgoto sob condições de estocagem

Este estudo teve como objetivo avaliar os teores de N-total, N-NH4+, N-NO3- e pH em colunas de lodo de esgoto anaeróbio alcalinizado e na solução percolada, simulando condições reais de armazenamento. O experimento foi desenvolvido em campo, no município de Curitiba (PR), em clima Cfb e pluviosidade de 197 mm durante o período de incubação, que correspondeu a 48 dias. Os fatores testados foram: três tipos de lodo (lodo alcalinizado coberto - LCC; lodo alcalinizado descoberto - LCD, e lodo bruto descoberto - LBD), quatro intervalos de incubação (0; 15; 27; e 48 dias) e cinco profundidades na coluna (0-5; 5-20; 20-50; 50-80; e composta 0-80 cm), com quatro repetições. O líquido percolado foi avaliado no 1º, 5º, 9º, 13º, 27º, 36º e 48º dia. A alcalinização (CaO) foi realizada à proporção de 50 % da matéria seca (MS) do lodo. A cobertura (vedação com lona plástica e tampo de amianto em LCC) teve a finalidade de conter a volatilização de gases, especialmente amônia (NH3). As condições do meio ocasionadas pela alcalinização do lodo reduziram significativamente a intensidade de mineralização de N e a nitrificação. Os lodos brutos e alcalinizados em condição de estocagem apresentaram perdas consideráveis de N-NH4+ e N-org. Os efeitos diluição, volatilização de NH3 e lixiviação organomineral conseqüentes da alcalinização (50 % MS lodo) reduziram os teores de N-total em até 50 %. O processo de alcalinização potencializou perdas de N por meio da volatilização de NH3 e lixiviação de N-NH4+. Entretanto, a cobertura reduziu as perdas de N sob a forma de NH3.

Produtividade da cana-de-açúcar relacionada à localização de adubos nitrogenados aplicados sobre os resíduos culturais em canavial sem queima

O conhecimento agronômico a respeito do manejo adequado de canaviais sem queima da palha, ainda é limitado, principalmente, no que se refere à adubação nitrogenada. O experimento foi desenvolvido em campo, com o objetivo de avaliar a produtividade e o balanço de 15N-fertilizantes no sistema solo-planta-palha e a perda de NH3 por volatilização, em soqueira colhida mecanicamente sem queima, comparando-se a localização de fontes nitrogenadas aplicadas em superfície. O cultivar de cana-de-açúcar foi o SP81-3250. O delineamento experimental foi o de blocos completos inteiramente casualizados, com quatro repetições. Os tratamentos constaram de quatro fontes de N: nitrato de amônio (NA), sulfato de amônio (SA), uréia (U) e uran (UA), na dose de 70 kg ha-1 de N, com aplicação sobre a palha em área total ou em faixa, dos dois lados da linha da soqueira. Nas parcelas que receberam SA e U foram instaladas microparcelas, com os fertilizantes marcados em 15N. As fontes nitrogenadas U e UA, que contêm N na forma amídica, apresentaram as maiores perdas de amônia por volatilização, especialmente quando aplicadas em faixa. As perdas de N por volatilização causaram redução na produtividade da cana-de-açúcar, porém a localização dos fertilizantes nitrogenados não influenciou a produtividade de cana. Independentemente da localização das fontes nitrogenadas, a recuperação do 15N pela cana-de-açúcar da fonte SA foi o dobro em relação à da U. A recuperação no sistema solo-planta-palha para SA e U foi de 74 e 55 %, respectivamente.

Fertilizer 15N balance in a coffee cropping system: a case study in Brazil

Knowledge about the fate of fertilizer nitrogen in agricultural systems is essential for the improvement of management practices in order to maximize nitrogen (N) recovery by the crop and reduce N losses from the system to a minimum. This study involves fertilizer management practices using the 15N isotope label applied in a single rate to determine the fertilizer-N balance in a particular soil-coffee-atmosphere system and to deepen the understanding of N plant dynamics. Five replicates consisting of plots of about 120 plants each were randomly defined within a 0.2 ha coffee plantation planted in 2001, in Piracicaba, SP, Brazil. Nine plants of each plot were separated in sub-plots for the 15N balance studies and treated with N rates of 280 and 350 kg ha-1 during 2003/2004 and 2004/2005, respectively, both of them as ammonium sulfate enriched to a 15N abundance of 2.072 atom %. Plant shoots were considered as separate parts: the orthotropic central branch, productive branches, leaves of productive branches, vegetative branches, leaves of vegetative branches and fruit. Litter, consisting of dead leaves accumulated below the plant canopy, was measured by the difference between leaves at harvest and at the beginning of the following flowering. Roots and soil were sampled down to a depth of 1.0 at intervals of 0.2 m. Samples from the isotopic sub-plots were used to evaluate total N and 15N, and plants outside sub-plots were used to evaluate dry matter. Volatilization losses of NH3 were estimated using special collectors. Leaching of fertilizer-N was estimated from deep drainage water fluxes and 15N concentrations of the soil solution at 1 m soil depth. At the end of the 2-year evaluation, the recovery of 15N applied as ammonium sulfate was 19.1 % in aerial plant parts, 9.4 % in the roots, 23.8 % in the litter, 26.3 % in the fruit and 12.6 % remaining in the 0_1.0 m soil profile. Annual leaching and volatilization losses were very small (2.0 % and 0.9 %, respectively). After two years, only 6.2 % N were missing in the balance (100 %) which can be attributed to other non-estimated compartments and experimental errors. Results show that an enrichment of only 2 % atom 15N allows the study of the partition of fertilizer-N in a perennial crop such as coffee during a period of two years.