Bacteria in freshwaters

An article looking at the numerical distribution of bacteria in lakes, the types most commonly present and the nitrogen-cycle, in Lake Windermere. The methodology is explained, including the sampling frequency and depths, and bacteria culturing techniques. Water bodies other than Lake Windermere were also sampled and these are detailed, including a water reservoir. A summary of the work into horizontal of bacteria is given, including a table showing the number of bacteria per millilitre at different distances from inflow into Windermere. A summary of the work into vertical distribution is also given, including two figures, one showing seasonal variation during 1938-9 in numbers of bacteria at different depths in Winderemere, and the other showing the relationship between the numbers of bacteria at 10 metres depth in Windermere and the rainfull during the previous 7 days. A summary of the types of bacteria found, as well as work on the nitrogen cycle in Esthwaite Water, Lake Windermere and Blelham Tarn are given.

Lake deposits

An article detailing further developments in the bathymetric survey work as detailed in the 6th annual report of the Freshwater Biological Association. Work has concentrated on investigating the layering in lake deposits (with the use of special equipment and corers), extending the area of lake for bathymetric surveys and the analysis of diatoms and plant material from core samples. A number of waterbodies in the Lake District are investigated, including: Bassenthwaite Lake, Derwentwater, Ennerdale Water, Rydal Water, Coniston Water, Buttermere Lake, Grasmere Lake, Esthwaite Water, Loweswater Lake, Haweswater Reservoir, Crummock Water, Ullswater Lake, Thirlmere Reservoir, Wastwater and Lake Windermere.

ph eta kontzentrazioaren eragina, erretxina kelanteen gainean egindako ioi trukaketa prozesuan

Azken urte hauetan industriak izan duen garapenak, onura asko ekarri ditu, hala nola, bizi maila eta kalitatea gora egin dute. Baina dena ez dira alde onak, izan ere, prozesu honek, kutsagarriak eta oso konplexuak diren hondakinak sortu ditu. Kutsadura hau ez du soilik oreka ekologikoa n kalte egiten, izan ere, kutsadura hau dagoen guneetan ere eragin handia dauka. Hori dela eta , ingurumenaren babesa gero eta garrantzi handiagoa hartzen ari da. Horretarako, industriak sortzen dituen hondakinen tratamendurako prozesuetan, inbertsio ekonomiko handiak egin behar dira. Hau ez da soilik legea betetzeko egin behar, baizik eta, indus tria merkatuan dagoen konpetentzian toki on bat lortzeko oso garrantzitsua da. Jariakinen tratamenduaren xedea dituzten araztegiak duten arazo printzipala, jariakin hauetan dauden metal astunen presentzia da. Metal hauek, araztegi hauetan ematen diren pro zesu biologikoen zai ltasuna bermatzen dute eta animali, landare eta giza osasunean efektu toxikoak izaten dituzte. Baimenduta dauden kontzentrazioen limitea betetzeko, industriak normalean isurketan egin baino lehen, aurretratamendu bat egitera behartuta ikusten dira, toxikoak diren edo oso oldarkorrak diren produktuak kentzeko. Adibidez, Industria Hidrometalurgiakoak , oso kontzentrazio baxuetan metal astunak isurtzen ditu, baina kantitate hauek baimenduta daude, industria hau erabiltzen dituen emari handiak direla eta. Normalean hondakin industrialetatik kanpora isurt zen diren metal astunak , kontzentrazio baxuetan eg ot en dira . Honek, errentagarritasun positiboa du ten araztegi tekniken aplikazioa ahalbideratzen du. Kutsadura hau sortzen dituzten prozesu industrial mota asko existitzen direnez, metal hauek, oso diluituak dauden disoluzioetatik banatu behar dira. Horretara ko, metal baliotsuen errekuperazioa eta isurketa industrialaren legeak betetzea bermatzen duten, banaketa prozesuak sortu behar izan d ira. Jarraian, helburu hau duten teknika batzuk azaltzen dira

Experiments on downstream movement of recently emerged trout and salmon parr in Grassholme channels, 1983-1985

A number of authors have described the manner in which young salmonids, soon after emergence from the gravel, set up and defend territories. This leads to mortality or downstream displacement of the individuals which are unable to acquire territories and is widely accepted as the main method of population regulation amongst young salmonids. In some field experiments the fish were constrained in screened reaches and the option of downstream dispersal for the surplus fry was thus excluded. In order to explore some aspects of downstream dispersal more closely under conditions which gave more control than is obtained in a natural stream, four experimental channels were set up at Grassholme reservoir in Teesdale. The report describes the results of investigations on the timing and rate of downstream movement of young brown trout (Salmo trutta L.) and Atlantic salmon (Salmo salar L.) out of experimental channels, with special reference to the effect of water velocity on the rate of ”emigration”.

The Design and Synthesis of Transition Metal Complexes Supported by Non-innocent Ligand Scaffolds for Small Molecule Activation

This dissertation focuses on the incorporation of non-innocent or multifunctional moieties into different ligand scaffolds to support one or multiple metal centers in close proximity. Chapter 2 focuses on the initial efforts to synthesize hetero- or homometallic tri- or dinuclear metal carbonyl complexes supported by para-terphenyl diphosphine ligands. A series of [M₂M’(CO)₄]-type clusters (M = Ni, Pd; M’ = Fe, Co) could be accessed and used to relate the metal composition to the properties of the complexes. During these studies it was also found that non-innocent behavior was observed in dinuclear Fe complexes that result from changes in oxidation state of the cluster. These studies led to efforts to rationally incorporate central arene moieties capable managing both protons and electrons during small molecule activation.

Chapter 3 discusses the synthesis of metal complexes supported by a novel para-terphenyl diphosphine ligand containing a non-innocent 1,4-hydroquinone moiety as the central arene. A Pd⁰-hydroquinone complex was found to mediate the activation of a variety of small molecules to form the corresponding Pd⁰-quinone complexes in a formal two proton ⁄ two electron transformation. Mechanistic investigations of dioxygen activation revealed a metal-first activation process followed by subsequent proton and electron transfer from the ligand. These studies revealed the capacity of the central arene substituent to serve as a reservoir for a formal equivalent of dihydrogen, although the stability of the M-quinone compounds prevented access to the PdII-quinone oxidation state, thus hindering of small molecule transformations requiring more than two electrons per equivalent of metal complex.

Chapter 4 discusses the synthesis of metal complexes supported by a ligand containing a 3,5-substituted pyridine moiety as the linker separating the phenylene phosphine donors. Nickel and palladium complexes supported by this ligand were found to tolerate a wide variety of pyridine nitrogen-coordinated electrophiles which were found to alter central pyridine electronics, and therefore metal-pyridine π-system interactions, substantially. Furthermore, nickel complexes supported by this ligand were found to activate H-B and H-Si bonds and formally hydroborate and hydrosilylate the central pyridine ring. These systems highlight the potential use of pyridine π-system-coordinated metal complexes to reversibly store reducing equivalents within the ligand framework in a manner akin to the previously discussed 1,4-hydroquinone diphosphine ligand scaffold.

Chapter 5 departs from the phosphine-based chemistry and instead focuses on the incorporation of hydrogen bonding networks into the secondary coordination sphere of [Fe₄(μ₄-O)]-type clusters supported by various pyrazolate ligands. The aim of this project is to stabilize reactive oxygenic species, such as oxos, to study their spectroscopy and reactivity in the context of complicated multimetallic clusters. Herein is reported this synthesis and electrochemical and Mössbauer characterization of a series of chloride clusters have been synthesized using parent pyrazolate and a 3-aminophenyl substituted pyrazolate ligand. Efforts to rationally access hydroxo and oxo clusters from these chloride precursors represents ongoing work that will continue in the group.

Appendix A discusses attempts to access [Fe₃Ni]-type clusters as models of the enzymatic active site of [NiFe] carbon monoxide dehydrogenase. Efforts to construct tetranuclear clusters with an interstitial sulfide proved unsuccessful, although a (μ₃-S) ligand could be installed through non-oxidative routes into triiron clusters. While [Fe₃Ni(μ₄-O)]-type clusters could be assembled, accessing an open heterobimetallic edge site proved challenging, thus prohibiting efforts to study chemical transformations, such as hydroxide attack onto carbon monoxide or carbon dioxide coordination, relevant to the native enzyme. Appendix B discusses the attempts to synthesize models of the full H-cluster of [FeFe]-hydrogenase using a bioinorganic approach. A synthetic peptide containing three cysteine donors was successfully synthesized and found to chelate a preformed synthetic [Fe₄S₄] cluster. However, efforts to incorporate the diiron subsite model complex proved challenging as the planned thioester exchange reaction was found to non-selectively acetylate the peptide backbone, thus preventing the construction of the full six-iron cluster.

Processes controlling the quantities of biogenic materials in lakes and reservoirs subject to cultural eutrophication

The processes which control the growth, composition, succession and loss from suspension of phytoplankton algae are briefly reviewed, with special reference to function in eutrophic reservoir systems. The ecology of larger algal biomasses supported by high nutrient loading rates are more likely to be subject to physical (wash-out, underwater light penetration, thermal stability and mixing) than to chemical constraints. Sudden changes in the interactions between physical factors temporarily impair the growth of dominant algal species, and advance the succession. Certain algae may be cropped heavily, but selectively, by zooplankton feeding, but they are rarely the species which cause problems in waterworks practice. Grazing, however, does influence succession. A deeper understanding of the operation of loss control mechanism is urgently required. Potentially, manipulation of the physical environment provides an important means of alleviating day-to-day algal problems in eutrophic reservoirs; in terms of cost effectiveness these may prove to be more attractive than reducing nutrient loads at source.

Comparison of systems of biological indication approved during the course of the joint Anglo-Soviet investigations held under the auspices of the Institute of Hydrobiology of the Academy of Sciences of the Ukrainian SSR

In accordance with the plan for joint Anglo-Soviet scientific and technical collaboration on environmental problems, the comparative evaluation of systems of hydrobiological analysis of the surface water quality started in 1977 at the Regional Laboratory of the Severn-Trent Water Authority in Nottingham were continued in the spring of 1978. The investigations were carried out under the auspices of the Institute of Hydrobiology of the Academy of Sciences of the Ukrainian SSR. Hydrobiological and hydrochemical samples were collected by Soviet and British specialists from the Kiev reservoir and the rivers Dnieper, Sozh, Desna and Snov. The samples were processed on the expedition ships and in the Laboratory for the Hydrobiology of Small Water Bodies of the Institute of Hydrobiology of the Academy of Sciences of the Ukrainian SSR. The possible approved methods to be adopted were evaluated from the samples using the phytoperiphyton, phytoplankton, zooplankton and zoobenthos against a background of hydrochemical characteristics. The study concludes that weather conditions complicated the work on testing the systems of biological indication of water quality and made it inadvisable to use those methods of comparison which were used when similar work was carried out in Nottingham.

Approval of systems of Biological Indication of Water Quality under the auspices of the Severn-Trent Water Authority, UK

In accordance with the plan for joint Anglo-Soviet scientific and technical collaboration on environmental problems, the comparative evaluation of systems of hydrobiological analysis of the surface water quality started in 1977 at the Regional Laboratory of the Severn-Trent Water Authority in Nottingham were continued in the spring of 1978. The investigations were carried out under the auspices of the Institute of Hydrobiology of the Academy of Sciences of the Ukrainian SSR. Hydrobiological and hydrochemical samples were collected by Soviet and British specialists from the Kiev reservoir and the rivers Dnieper, Sozh, Desna and Snov. The possible approved methods to be adopted were evaluated from the samples using the phytoperiphyton, phytoplankton, zooplankton and zoobenthos against a background of hydrochemical characteristics.

The significance of sedimentation and sediments to phytoplankton growth in drinking-water reservoirs

In the mesotrophic-eutrophic Saidenbach Reservoir in Saxony, the nanoplankton and cyanobacteria have increased at the expense of diatom dominance, due to a doubling of the external phosphorus load in the last 15 years. However, the phosphorus sedimentation flux is still very high (up to 80% of the input), corresponding to more than 2 g m2 d-1 in terms of dry weight. There is a strong correlation between the abundance of diatoms in the euphotic zone and their sedimentation flux (with a delay of about 2 weeks). Only about 25% of the deposited material could be clearly attributed to plankton biomass; the remainder resulted from flocculation and precipitation processes or directly from the inflow of clay minerals. The ash content of the deposited material was high (73%). Thus the sedimentation flux can be considered to operate as an internal water-treatment/oligotrophication process within the lake. The neighbouring Neunzehnhain Reservoir still has a very clear water with a transparency up to 18 m depth. Though the sediment was not much lower than Saidenbach sediment in total phosphorus and total numbers of bacteria, sulphide was always absent and the ratio of Fe 2+ to Fe 3+ was very low in the upper (0- 5 cm) layer. Thus the external and internal phosphorus loads do not attain the critical level necessary to induce a ”phosphorus - phytoplankton” feedback loop.

Management of Biesboch reservoirs for quality control with special reference to eutrophication

The three Biesbosch Reservoirs are pumped storage reservoirs, fed with rather polluted and highly eutrophic water from the River Meuse. Air injection at the bottom of the reservoirs prevents thermal stratification, which would otherwise result in serious water quality deterioration. Reservoir mixing also serves as an economic algal control measure; mixing over sufficient depth causes light to play the role of limiting factor and this, combined with zooplankton grazing, keeps the biomass of phytoplankton at acceptable levels. Special problems are caused by benthic, geosmin-producing Oscillatoria species growing on the inner embankment. Rooting up the bottom with a harrow is used as the method of control, based on underwater observations by biological staff trained as SCUBA-divers. With regard to pollutant behaviour the three reservoirs act as a series of fully mixed reactors. This enables the application of kinetic models to describe their behaviour and allows the use of a selective intake policy, e.g. for suspended solids with associated contaminants, ammonia and polynuclear aromatic hydrocarbons. A combination of selective intake and self- purification processes - enhanced by the compartmentalisation of the storage volume in three reservoirs - leads to a striking improvement for many water-quality parameters.

Freshwater biology and water supply in Britain

This paper is designed to give a general account of freshwater biology as it bears on waterworks practice. Most water that is used for consumption will commonly go through a storage reservoir. Here special reference is given to the biological relations in standing waters, the biological control of water supplies, methods of plankton estimation, the biology of slow sand filtration and the use of algicides.

Estudo do efeito das cargas de nutrientes no reservatório APM-Manso: uma abordagem através da modelagem numérica tridimensional.

Os gestores de recursos hídricos estão encarregados da gestão de longo prazo, a regulação e a proteção dos recursos hídricos. No entanto, reconhece-se que a estes gestores devem levar em conta a multiplicidade de usos dos recursos hídricos que são apresentadas pelas partes interessadas, tais como agricultores, fornecedores de água e grupos de ambientalistas. Dada a complexidade do sistema hidrológico, o desenvolvimento e a utilização de modelos matemáticos são muitas das vezes necessários. Neste contexto a modelagem ambiental é frequentemente realizada para avaliar os impactos da degradação do ecossistema devido à ação humana. Essa aplicação orientada a investigações proporciona um importante meio pelo qual os cientistas podem interagir e influenciar nas políticas a nível local, regional, nacional e internacional. No Mato Grosso, durante a implantação da hidroelétrica de Aproveitamento Múltiplo de Manso foram adotadas medidas de mitigação dos impactos socioeconômicos causados. Essas medidas geram uma tendência de aumento populacional associado a uma mudança das características sócio-econômicas, para toda a região do entorno do Reservatório, o que agrava o problema de poluição por nutrientes e denota que existe uma necessidade proeminente de estudos do impacto que estas cargas causariam no ecossistema do reservatório. Utilizando o modelo hidrodinâmico e termodinâmico tridimensional ELCOM, associado ao modelo biogeoquímico Caedym, este trabalho tem a finalidade de criar uma modelagem representativa das cargas dos principais nutrientes causadores da eutrofização cultural, sendo eles: a amônia (NH4), o nitrato (NO3) e o Ortofosfato (PO4), com a finalidade de estudar os efeitos das dinâmicas espaciais e temporais destas cargas no estado trófico deste reservatório no em torno dos pontos de lançamento de esgoto e na sua totalidade.

Simulação biofisicoquímica em reservatório tropical polimítico

O reservatório do Lobo, localizado no estado de São Paulo, é um sistema dinâmico no qual se desenvolve um ciclo diurno de estratificação e mistura, de modo similar ao que tem sido observado em outros lagos tropicais. Utilizou-se simulação 3D computacional com os softwares ELCOM (Estuary and Lake Computer Model) acoplado ao CAEDYM (Computacional Aquatic Ecosystem Dynamics Model), ambos desenvolvidos pelo CWR (Center for Water Research) da Universidade da Austrália. Foram realizadas cinco simulações: Piloto Primavera baseada em dados reais da estação no ano primavera no reservatório para o ano de 2007; Primavera-P em que as concentrações de fósforo total, fosfato inorgânico e fosfato total dissolvido foram aumentadas em 100% no reservatório (coluna de água e sedimento) e nos rios tributários; Primavera-V na qual a intensidade dos ventos foi aumentada em 50%; Primavera-T onde a temperatura da água (reservatório e tributários) e do ar foram aumentadas em 10C e, Primavera-X, onde a temperatura da água (reservatório e tributários) e do ar sofreu aumento em 10C, as concentrações de fósforo total, fosfato inorgânico e fosfato total dissolvido foram aumentadas em 100% e a velocidade do vento aumentada em 50%. A concentração de clorofila a foi representada pelos grupos cianobactérias e clorofíceas. O espaço de tempo das simulações representou 90 dias. As clorofíceas apresentaram maior desenvolvimento populacional do que as cianobactérias em todas as simulações. No reservatório, a mistura vertical é ocasionada diariamente pelo vento ou por processos convectivos causados pela perda de calor no corpo de água. A oxigenação do reservatório é maior com a ocorrência de ventos e de grupos fotossintéticos. As concentrações totais de fósforo e nitrogênio apresentaram aumento em todas as simulações.

Variação temporal de uma comunidade fitoplanctônica do reservatório de APM-Manso através de modelagem ecológica tridimensional.

A ecologia de reservatórios, que são ecossistemas complexos, dinâmicos e artificiais, vem assumindo destaque no Brasil. O objetivo deste trabalho foi avaliar a viabilidade da aplicação, no reservatório de APM-Manso, de um modelo ecológico tridimensional em estudos sobre a dinâmica fitoplanctônica, simulando a variação temporal do fitoplâncton para cenários distintos de carga de nutrientes. O modelo CAEDYM foi acoplado ao ELCOM e simulação foi realizada em duas etapas: uma hidrodinâmica e outra ecológica. Escolheu-se para as simulações o período de cinco meses, a partir de 1 de setembro de 2005. Foram construídos dois cenários de simulação, o primeiro contendo os valores reais de carga de nutrientes dos principais rios contribuintes medidos em campo, e o segundo com redução na carga nutricional destes rios, simulando um possível processo de substituição de áreas florestadas por áreas de pastagem na bacia do rio Manso. A comunidade fitoplanctônica simulada apresentou rápidas respostas à disponibilidade nutricional do ambiente, e os resultados obtidos corroboraram com diversas teorias sobre as estratégias adaptativas e sobre as dinâmicas algais. Dentre as classes simuladas, Bacillariophyceae e Cryptophyceae se mostraram mais sensíveis às reduções de carga, enquanto Chrolophyceae e Cyanophyceae, apesar de terem suas biomassas reduzidas, sofreram menos com o impacto, sugerindo estarem mais adaptadas à limitação de nutrientes. Os picos chuvosos influenciaram positivamente as taxas de crescimento das Bacillariophyceae apenas no Cenário 1, uma vez que a limitação por nutrientes foi mais decisiva para esta classe no Cenário 2. Observou-se em ambas as simulações uma tendência de substituição na dominância de Cyanophyceae por Chlorophyceae.

Acinetobacter spp.: resistência a antimicrobianos, genotipagem e dinâmica da colonização em CTI de um Hospital Universitário um ano de estudo

As espécies do gênero Acinetobacter são freqüentes no ambiente, mas nas últimas décadas vêm se destacando como patógenos hospitalares, especialmente Acinetobacter baumannii e as genoespécies 3 e 13TU, que formam o Complexo A. baumannii e cuja diferenciação só é possível pela utilização de metodologias moleculares. São associadas a diferentes apresentações clínicas, principalmente em pacientes internados em unidades de tratamento intensivo. Freqüentemente apresentam resistência a uma ampla variedade de antimicrobianos, incluindo os carbapenêmicos. Nestes casos as opções de tratamento podem, algumas vezes, limitar-se à polimixina. Esse trabalho objetivou avaliar a susceptibilidade a antimicrobianos, a diversidade genética e a dinâmica de colonização de Acinetobacter spp. isolados de pacientes internados no Centro de Tratamento Intensivo do Hospital Universitário Pedro Ernesto em um ano de estudo. Durante o ano de 2009 foram estudadas 76 amostras de Acinetobacter spp. isoladas de 34 pacientes, sendo a maioria obtida do trato respiratório (42,1 %), seguido de sangue (19,7%). Do total, 96,1% (73) foram identificadas como A. baumannii através da detecção do gene intrínseco blaOXA-51-like. Todas as amostras de A. baumannii foram produtoras da carbapenemase OXA-23 e apresentaram perfil de multirresistência, enquanto as três espécies não-baumannii foram sensíveis a todos os antimicrobianos testados. Não houve produto de amplificação para os genes blaOXA-24-like, blaOXA-58-like e blaOXA-143 pela técnica de PCR multiplex. As amostras apresentaram taxa de resistência maior que 70% para oito dos onze antimicrobianos testados: piperacilina-tazobactam, ceftazidima, cefotaxima, cefepime, amicacina, ciprofloxacina, imipenem e meropenem. A droga com melhor atividade in vitro foi a polimixina B. Quatro amostras foram resistentes com CIM determinada pelo E-test variando de 6 g/mL a 32 g/mL. Observou-se uma grande diversidade genética dentre as amostras, com dez grupos clonais identificados pelo PFGE. O grupo clonal B foi prevalente e persistente na unidade, representado por 32 (42,1%) amostras. Esse foi o mesmo clone descrito como o mais freqüente no Rio de Janeiro em estudo prévio. O clone associado a um surto ocorrido na mesma instituição entre 2007 e 2008 esteve presente em apenas sete (9,2%) amostras, tendo sido substituído pelo genótipo B. A análise prospectiva dos pacientes que permaneceram internados por pelo menos um mês mostrou casos de substituição clonal após terapia antimicrobiana, indicando a existência de reservatório ambiental dos genótipos circulantes. A colonização do trato respiratório por A. baumannii foi bastante comum, mas também foram observados casos de substituição de uma espécie não-baumannii por A. baumannii, além de infecção de corrente sanguínea por um genótipo diferente daquele responsável pela colonização. A presença de cepas resistentes à polimixina é preocupante, pois representa uma ameaça à terapia com a droga. A existência de um clone multirresistente disseminado no Rio de Janeiro, possivelmente pela transferência de pacientes e por profissionais que trabalham em mais de um hospital, aponta a necessidade de se adotar medidas de controle de infecção mais eficazes a fim de reduzir as taxas de morbidade e mortalidade. Além disso, a identificação de focos ambientais de dispersão das cepas epidêmicas parece essencial para garantir a eficácia das demais medidas de contenção de surtos