Estudi exploratori per a la reconstrucció de temperatures de l'aigua i de l'aire en la conca central del llac Baikal (Sibèria) en els últims 40000 anys

Aquest estudi consisteix en un anàlisi exploratori que té per objectiu principal la realització d’una reconstrucció de la temperatura de l’aigua i l’aire del llac Baikal durant els últims 40.000 anys. El treball s’ha dut a terme mitjançant l’ús de les proxys de reconstrucció de la temperatura y la utilització dels mètodes TEX86, MAAT, i la d’aportació de matèria orgànica d’origen terrestre, el BIT, aplicant-les a la mostra VER93-2 st GC-24, extreta pel Baikal Drilling Project a la conca central, amb l’objectiu de fer una aportació de dades paleoclimàtiques per tal d’aconseguir una millora en les interpretacions de futurs esdeveniments climàtics, i d’identificar esdeveniments climàtics sobtats, tals com els Heinrich events i els Youngers Dryas. Abans de la realització de l’anàlisi de les mostres s’ha dut a terme una extrapolació de l’edat en el testimoni, degut a que l’edat del core BDP VER93-2.st.GC-24 havia estat extrapolada fins a 277,5 cm de profunditat i en el present estudi s’ha ampliat l’anàlisi fins als 460 cm. de profunditat. Un cop obtinguts els resultats s’ha realitzat un càlcul de precisió i reproductibilitat per tal de conèixer una estimació quantitativa de la variabilitat de les dades obtingudes en les diferents proxys, en el qual ha estat demostrat una baixa variabilitat de les dades, exceptuant la variabilitat del TEX86 i la precisió del MAAT. Per a la localització dels diferents esdeveniments climàtics donats durant l’Holocè i el Plistocè s’han realitzat anàlisis gràfics dels propis resultats, juntament i en comparació dels resultats realitzats per Escala et al. (r.n.p [resultats no publicats]) en la conca sud, i de l’estudi publicat per Prokopenko et al., en el que s’analitza la presència de diatomees i matèria orgànica l’Atlàntic Nord. Els resultats integrats d’Escala et al.,(r.n.p) i els d’aquest estudi coincideixen en la datació dels diferents esdeveniments, amb alguna variació hipotèticament produïda per l’extrapolació d’edat realitzada en el present estudi i la gran aportació de matèria orgànica en el lloc d’extracció del testimoni per part del riu Selenga. Aquests resultats mostren una possible relació entre els esdeveniments climàtics i la variació de la temperatura de l’aigua.

Estudi de les càrregues ambientals del compostatge casolà. Simulació d'un sistema de compostatge domèstic i determinació d'emissions de gasos contaminants

Aquest treball s’enfoca cap l’anàlisi de les emissions de gasos amb un potencial impacte negatiu sobre l’entorn que es poden emetre a l’atmosfera durant el compostatge casolà com són el metà i l’òxid nitrós pel seu paper de gasos d’efecte hivernacle i l’amoníac, però sense oblidar el seguiment dels paràmetres del procés en si i la determinació de la qualitat del compost produït. Durant poc més de 6 mesos s’ha simulat un sistema de compostatge casolà tal i com podria donar‐se en un domicili particular i s’ha confirmat la seva eficàcia en la reducció en pes del residu tractat així com l’obtenció d’un producte final altament estable i d’una qualitat més que acceptable. Pel que fa a les emissions de gasos, les quantitats determinades no són menyspreables. L’experiment s’ha realitzat per triplicat. Les emissions són molt erràtiques i no s’han trobat patrons clars en la seva evolució durant el procés de compostatge més enllà d’una certa correlació entre les emissions d’amoníac i la diferència de temperatures entre l’ambient i l’interior dels compostadors. Cal destacat un elevat grau de biaix en la determinació d’emissions gasoses a petita escala, com és el cas del compostatge casolà. Finalment constatar que la generació de lixiviats en el compostatge domèstic pot ser important donat el contingut en aigua de la matèria orgànica tractada a nivell casolà i el limitat accés a material estructurant sec que es té per a compensar‐les.

Canvis ambientals i relacions tròfiques en rius mediterranis

Els rius i rieres mediterranis són ecosistemes que es caracteritzen per fortes oscil•lacions de cabal i temperatura al llarg de l’any. Aquestes oscil•lacions provoquen canvis ambientals en l'hàbitat i en els recursos que afecten directament o indirecta la biota que habita aquests ecosistemes, la qual, per tant, ha de presentar adaptacions a aquestes oscil•lacions ambientals. L'escenari actual de canvi climàtic preveu una intensificació dels fenòmens de sequera i augment de temperatura. Entendre com la biota dels rius respon a aquestes fluctuacions és de gran importància per poder anticipar les respostes d'aquests sistemes als imminents canvis ambientals així com per gestionar adequadament els recursos hídrics en un futur. Els objectius principals d'aquesta tesi eren: caracteritzar estructural i funcionalment dues rieres intermitents mediterrànies al llarg dels diferents períodes característics del cicle anual i veure els efectes d'un augment de la sequera; veure com aquests efectes podien afectar l'ecosistema ripari circumdant i establir com diferències en la qualitat de la matèria orgànica derivades del canvi climàtic pot afectar el fitness i desenvolupament dels invertebrats. Aquests objectius s'han pogut complir només parcialment, ja que adversitats climàtiques van impedir finalitzar amb èxit la manipulació del cabal al camp i la resolució d'algunes dades no ha estat prou bona com per aplicar els models corresponents. Aquests contratemps s'han solucionat amb la incorporació de dos nous experiments (un encara s'ha de realitzar), fet que ha fet enlentir la finalització de la tesi.

Eliminació autotròfica de nitrogen en una pila biològica (microbial fuel cells )

L’aigua i l’energia formen un binomi indissociable. En relació al cicle de l’aigua, des de fa varies dècades s’han desenvolupat diferents formes per recuperar part de l’energia relacionada amb l’aigua, per exemple a partir de centrals hidroelèctriques. No obstant, l’ús d’aquesta aigua també porta associat un gran consum energètic, relacionat sobretot amb el transport, la distribució, la depuració, etc... La depuració d’aigües residuals porta associada una elevada demanda energètica (Obis et al.,2009). En termes energètics, tot i que la despesa elèctrica d’una EDAR varia en funció de diferents paràmetres com la configuració i la capacitat de la planta, la càrrega a tractar, etc... es podria considerar que el rati mig seria d’ aproximadament 0.5 KWh•m-3.Els principals costos d’explotació estan relacionats tant amb la gestió de fangs (28%) com amb el consum elèctric (25%) (50% tractament biològic). Tot i que moltes investigacions relacionades amb el tractament d’aigua residual estan encaminades en disminuir els costos d’operació, des de fa poques dècades s’està investigant la viabilitat de que l’aigua residual fins i tot sigui una font d’energia, canviant la perspectiva, i començant a veure l’aigua residual no com a una problemàtica sinó com a un recurs. Concretament s’estima que l’aigua domèstica conté 9.3 vegades més energia que la necessària per el seu tractament mitjançant processos aerobis (Shizas et al., 2004). Un dels processos més desenvolupats relacionats amb el tractament d’aigües residuals i la producció energètica és la digestió anaeròbia. No obstant, aquesta tecnologia permet el tractament d’altes càrregues de matèria orgànica generant un efluent ric en nitrogen que s’haurà de tractar amb altres tecnologies. Per altre banda, recentment s’està investigant una nova tecnologia relacionada amb el tractament d’aigües residuals i la producció energètica: les piles biològiques (microbial fuel cells, MFC). Aquesta tecnologia permet obtenir directament energia elèctrica a partir de la degradació de substrats biodegradables (Rabaey et al., 2005). Les piles biològiques, més conegudes com a Microbial Fuel Cells (acrònim en anglès, MFC), són una emergent tecnologia que està centrant moltes mirades en el camp de l’ investigació, i que es basa en la producció d’energia elèctrica a partir de substrats biodegradables presents en l’aigua residual (Logan., 2008). Els fonaments de les piles biològiques és molt semblant al funcionament d’una pila Daniell, en la qual es separa en dos compartiments la reacció d’oxidació (compartiment anòdic) i la de reducció (compartiment catòdic) amb l’objectiu de generar un determinat corrent elèctric. En aquest estudi, bàsicament es mostra la posada en marxa d'una pila biològica per a l'eliminació de matèria orgànica i nitrogen de les aigües residuals.

Síntesi de nanopartícules de TiO2 fàcilment processables i el seu ús per a fabricar a baixa temperatura cel·les solars sensibilitzades

La gran demanda energètica i la problemàtica dels combustibles fòssils i d‟altres recursos per a obtenir energia posen de manifest la necessitat de desenvolupar tecnologies netes, sostenibles i econòmicament viables de generació d‟energia. En aquest àmbit, les cel·les solars sensibilitzades amb colorant (Dye Sensitized Solar Cells, DSSC), que transformen l‟energia solar a energia elèctrica, són una solució factible. A més, el desenvolupament de mètodes per a construir aquestes cel·les a baixa temperatura permetria fabricar-les sobre substrats plàstics, fet que els donaria un valor afegit i permetria una producció en continu, ràpida i amb baix cost tant, econòmic, com d‟impacte ambiental. Aquest treball presenta el desenvolupament d‟un mètode de producció a baixa temperatura (140 ºC) de DSSC, amb eficiència de 5,9 % sobre substrats FTO/vidre. Aquest valor és superior a la majoria de les eficiències reportades a la bibliografia de DSSC construïdes a baixa temperatura. Les capes mesoporoses que formen els elèctrodes de les DCCS es dipositen per doctor blade a partir d‟una pasta composta per nanopartícules de TiO2, de 4-8 nm, recobertes d‟àcid 3,6,9-trioxadecanoic, per nanopartícules de Degussa P25, de 20-25 nm, i com a dissolvents només s‟utilitza aigua i etanol. L‟aplicació d‟un tractament a 140 ºC permet eliminar la matèria orgànica de la superfície de les nanopartícules de 4-8 nm i unir-les a les de Degussa P25. Aquest fet permet obtenir capes mesoporoses sinteritzades de 6 μm de gruix. A més, l‟aplicació d‟un post-tractament, en el qual s‟utilitza l‟àcid hexafluoro titànic (IV), produeix un lleuger increment en l‟eficiència. Endemés, l‟obtenció de capes primes de TiO2 sobre substrats plàstics és un tema d‟actualitat a causa de la falta de mètodes de deposició a baixa temperatura. En aquest context, s‟ha sintetitzat, mitjançant processos respectuosos amb el medi ambient nanopartícules de TiO2 cristal·lí modificades superficialment amb lauril gal·lat i àcid 3,6,9-trioxodecanoic. Les nanopartícules poden ser dispersades en dissolvents orgànics i aigua respectivament, fet que permet obtenir suspensions estables i de fàcil manipulació. Aquestes poden ser utilitzades com a precursores per a obtenir capes primes a baixa temperatura de TiO2 cristal·lí. En concret, les capes primes formades per nanopartícules de TiO2 modificades amb àcid 3,6,9-trioxodecanoic s‟han utilitzat com a blocking layer en les DSSC construïdes a baixa temperatura.

Proxies de temperatura i pluviositat per a la reconstrucció climàtica a la Península Ibèrica

Amb la finalitat d’avaluar els lípids alquilats com a proxies de precipitació i temperatura a la Península Ibèrica, s’han analitzat 23 mostres de sòls de diferents punts del territori espanyol. L’estudi d’aquests biomarcadors cuticulars s’ha fet a través de la identificació i quantificació del seu contingut a les mostres, el càlcul de diversos paràmetres com l’índex de preferència de carboni (CPI), la longitud mitjana de cadena (ACL) o la pèrdua de matèria orgànica per ignició (LOI), i la recerca de correlacions estadístiques entre les variables climàtiques dels punts de mostreig i els resultats obtinguts. Aquests conclouen amb el fet de que els lípids alquilats són útils com a biomarcadors cuticulars de plantes superiors i tenen un potencial significatiu com a proxies de precipitació a la Península Ibèrica.

Evaluación de efectos de varios tipos de biochar en suelo y planta

El objetivo de este proyecto ha sido analizar los posibles efectos del biochar obtenido de restos de biomasa de resinosas, de caducifolios y de un lodo de depuradora por tres procedimientos de pirolisis (lenta, rápida y gasificación), sobre un suelo (Haploxerept típico) y una planta de interés agrícola (Hordeum vulgare). Adicionalmente, se han comparado los efectos del biochar con los producidos por la aplicación de los materiales originales, y la interacción del biochar sobre el fertilizante mineral incorporado al suelo. Por último, se ha completado el trabajo con la observación de la influencia del biochar en la formación de micorrizas. Para llevar a cabo este estudio se ha realizado un ensayo en invernadero y diferentes análisis en laboratorio que han permitido el estudio comparativo de la germinación y crecimiento de la cebada, y de diferentes parámetros fisicoquímicos del suelo que podrían explicar la respuesta de las plantas crecidas sobre los distintos tipos de biochar. A partir de la interpretación de los resultados se ha determinado que los diferentes tipos de biochar han provocado un mayor desarrollo de la cebada en comparación con la aplicación de sus respectivas materias primas, o bien se ha observado la desaparición de efectos inhibidores como en el caso de los lodos de depuradora. Por otro lado, ha destacado el biochar obtenido por pirólisis lenta del resto de los biochars puesto que se ha observado menor mineralización de su materia orgánica de los suelos y mayor eficiencia en el desarrollo de las plantas. Por último, el efecto de la enmienda orgánica en forma de biochar sobre el desarrollo de las plantas ha sido menor que el efecto provocado directamente por la fertilización mineral.

Opção de troca de produto na indústria de fertilizantes

RESUMOFertilizantes são importantes para a produção agrícola mundial devido à melhoria de produtividade que proporcionam. Neste artigo, utiliza-se a teoria de opções reais para avaliar a opção de troca de produto final, amônia ou ureia, em uma fábrica de fertilizantes nitrogenados. O método de simulação Monte Carlo foi utilizado para definir o valor da opção de troca na fábrica de fertilizantes, considerando as incertezas nos preços do gás natural (principal matéria-prima), amônia e ureia, assumindo que esses seguissem um movimento de reversão à média. Nos resultados, aponta-se que essa opção é relevante na análise de projetos de fábricas de fertilizantes, podendo ser fundamental, em muitos casos, sua consideração para a viabilidade do projeto.

Considerações sobre Coprophanaeus ensifer (Germar) (Coleoptera, Scarabaeidae) em um remanescente de Mata Atlântica no Estado da Paraíba, Brasil

Os insetos da família Scarabaeidae se alimentam da matéria orgânica em decomposição, participando ativamente da ciclagem de nutrientes. C. ensifer é um necrófago de grande porte que ocorre em áreas de florestas tropicais. Este estudo teve por objetivo conhecer o padrão sazonal da espécie neste ambiente e avaliar a atratividade das iscas utilizadas. Foram realizadas 13 coletas entre os meses de Dezembro/98 e Dezembro/99 na Mata do Buraquinho, um remanescente de Mata Atlântica em João Pessoa, PB. Foram coletados 71 espécimes usando armadilhas com quatro tipos de isca: 35 em carne de porco, 22 em rim bovino e 14 indivíduos em carne bovina, não havendo diferenças significativas entre as iscas em relação a sua atratividade para com os insetos. Não foi coletado nenhum espécime em fígado bovino. A abundância mensal esteve diretamente correlacionada com a precipitação (r s=0,65; p<0,05) e com a umidade (r s=0,55; p<0,05) e inversamente com a temperatura (r s=-0,70; p<0,01). Os espécimes somente foram coletados entre os meses de Abril a Setembro, coincidindo com o período chuvoso na região, o que corrobora o padrão sazonal da espécie.

Larvas de Chironomidae ( Diptera) em depósitos de folhiço submerso em um riacho de primeira ordem da Mata Atlântica (Rio de Janeiro, Brasil)

Neste estudo investigamos a fauna de larvas de Chironomidae presente em depósitos submersos de matéria orgânica (folhiço) em um riacho de primeira ordem na região serrana (cerca de 1100 m) do Estado do Rio de Janeiro. A fauna de Chironomidae do folhiço submerso foi quantitativamente amostrada durante o outono, inverno, primavera e verão. A fragmentação do folhiço foi estimada e a presença de folhas, madeira, raízes e frutos foi investigada. Foram estudadas variações na composição da fauna e na estrutura do folhiço entre as estações do ano e levantadas hipóteses acerca de possíveis fatores que influenciariam os quironomídeos nestes depósitos de folhiço. As subfamílias Chironominae, Orthocladiinae e Tanypodinae foram encontradas e as participações de freqüência de cada subfamília e gênero calculadas em cada estação. Chironominae e Orthocladiinae foram identificados até o nível genérico, e 23 gêneros foram encontrados. Lauterborniella, Polypedilum e Tanytarsus foram os gêneros mais abundantes. Foi observada uma variação na estrutura do folhiço submerso entre as estações do ano, sendo provavelmente influenciada pelas interações entre fatores climáticos (principalmente precipitações) e o relevo e seus efeitos na bacia de drenagem. A fauna de Chironomidae também apresentou mudanças durante o período estudado, com grupos variando quanto à participação relativa e quanto à ocorrência entre as estações. Os efeitos do clima na vegetação e nas características físicas do riacho foram discutidos para elucidar suas influências nos depósitos de folhiço e na fauna de Chironomidae.

DETECÇÃO DE SUBPRODUTOS DA DESINFECÇÃO COM CLORO EM ÁGUA DESSALINIZADA

A dessalinização da água do mar é um método usado para obter água potável. Na dessalinização da água também é necessária a desinfecção de água com o cloro. Esta desinfecção garante à água condições seguras em termos microbiológicos mas promove a formação de novas substâncias consideradas tóxicas, resultantes da reacção do cloro com a matéria orgânica presente na água. Essas substâncias são designados por subprodutos de desinfecção de água com o cloro (DBP) dos quais destacam-se os trihalometanos (THM), os ácidos haloacéticos (HAA), os haloacetonitrilos (HAN), as haloacetonas (HK). A concentração dessas substâncias em águas para consumo humano é muito baixa e constitui sempre um desafio a sua detecção e quantificação. Neste trabalho desenvolveu-se e optimizou-se métodos de análises de DBP em água para consumo humano. Os DBP voláteis foram analisados por headspace e cromatografia gasosa com detecção por captura electrónica (HS-GC-ECD) e por microextracção em fase sólida no headspace e cromatografia gasosa com detecção por captura electrónica (SPME-HS-GC-ECD). Para os DBP não voláteis (HAA) aplicou-se a extracção em fase sólida e cromatografia líquida com detector de fila de diodos (SPE-RPHPLC- DAD). Foram analisados os DBP na água dessalinizada por osmose inversa proveniente de Cabo Verde e na água da cidade de Porto, de forma a verificar as diferenças em termos qualitativos e quantitativos. Usou-se um planeamento factorial de Box-Behnken para a optimização de métodos analíticos. Este modelo foi igualmente aplicado na simulação laboratorial de dessalinização da água do mar por osmose inversa e desinfecção com o cloro, tendo como objectivo identificar os factores mais significativos na formação de DBP em água dessalinizada (pH, temperatura e tempo de desinfecção).

Biomassa microbiana de carbono e de nitrogênio de solos sob diferentes coberturas florestais

O método da fumigação-extração foi utilizado para estimar a biomassa microbiana de carbono (BM-C) e de nitrogênio (BM-N) de um latossolo vermelho-amarelo, sob diferentes coberturas florestais, na região de Viçosa (MG), em amostras de solos coletadas em abril de 1994. Os solos sob eucalipto e pinheiro apresentaram valores maiores de BM-C (223,72 e 207,39 mg kg-1 de C no solo respectivamente) do que os solos sob angico e capoeira (82,94 e 79,47 mg kg-1 de C no solo respectivamen-te). Resultados semelhantes foram obtidos para a serapilheira acumulada. Por outro lado, a taxa de respiração específica da biomassa microbiana (TR-BM) foi maior no solo sob angico e capoeira. A BM-N variou de 8,05 a 16,08 mg kg-1 de N no solo entre as coberturas florestais. A TR-BM apresentou correlação negativa significativa com o N total do solo (r = -0,76**) e com a serapilheira acumulada (r = -0,68*). BM-N apresentou correlação negativa significativa com o N da serapilheira (r = -0,52*) e com o N mineral do solo (r = -0,71*). BM-C, BM-N e respiração acumulada (RA) foram positivamente correlacionadas com o C orgânico (r = 0,63*, r = 0,71* e r = 0,76* respectivamente). O N total correlacionou-se com BM-C e RA (r = 0,77* e r = 0,60* respectivamente). BM-C e BM-N, associadas aos teores de C orgânico, N-total e TR-BM, mostraram ser indicadores sensíveis para aferir a dinâmica desses elementos sob as coberturas vegetais estudadas, mostrando o menor potencial de decomposição da matéria orgânica nos solos sob eucalipto e pinheiro.

Variabilidade de propriedades físicas e químicas do solo em um pomar cítrico

Objetivando fornecer subsídios para esquemas de amostragem e planejamento de experimentos com citros, avaliou-se, em 1990, a variabilidade de propriedades físicas e químicas do solo em uma transeção de 50 plantas espaçadas de 4 m, em um pomar de laranja 'Pêra' com doze anos de idade, sob manejo uniforme e implantado em um latossolo amarelo distrófico textura média relevo plano, em Governador Mangabeira (BA). Em cada planta, colheu-se uma amostra de solo em um ponto fixo sob a projeção da copa, em faixa sucessivamente adubada. Os resultados permitiram concluir que apenas fósforo e umidade gravimétrica apresentaram distribuição normal, com as demais propriedades seguindo a lognormal. Os maiores coeficientes de variação foram obtidos para potássio e fósforo e, os menores, para saturação por bases, pH em CaCl2, pH em água e areia total. Com exceção de saturação por bases e alumínio, que apresentaram distribuição aleatória, as demais propriedades mostraram dependência espacial, com alcance variando de 18 m (areia total e argila) a 59 m (matéria orgânica, cálcio, magnésio, Ca + Mg e soma de bases).

Variabilidade dos teores de nutrientes na folha, entre plantas, em um pomar cítrico

Avaliou-se, em 1990, em Governador Mangabeira (BA), a variabilidade dos teores de nutrientes (N, P, K, Ca, Mg, Zn, Cu, Mn e Fe) nas folhas, em uma transeção de 50 plantas espaçadas de 4 m, em um pomar de laranja 'Pêra' com doze anos de idade, sob manejo uniforme e implantado em um latossolo amarelo distrófico textura média relevo plano. Em cada planta, coletaram-se amostras constituídas de vinte folhas, em quatro pontos da copa, opostos dois a dois, e em ramos com frutos. Os resultados permitiram concluir que N, Mg, Zn e Cu apresentaram distribuição normal, seguindo, os demais, a lognormal. Os maiores coeficientes de variação foram observados para K e Cu e, o menor, para N. Com exceção de P e Cu, com distribuição aleatória, os demais nutrientes apresentaram dependência espacial, com alcance variando de 20 m (Mg) a 50 m (Ca). Foi observada correlação espacial cruzada positiva entre matéria orgânica no solo e N na folha.

Extração fracionada de metais pesados em latossolo vermelho-amarelo

Amostras dos horizontes A e B de um latossolo vermelho-amarelo húmico textura muito argilosa foram incubadas em solução de sais de Cd, Cr, Cu, Ni, Pb e Zn, com os objetivos de adaptar método de extração fracionada de metais e avaliar os seus comportamentos nas formas solúvel, trocável, ligados à matéria orgânica, aos óxidos de Al e Fe e residual do solo. O ensaio foi desenvolvido em casa de vegetação da Universidade Federal de Viçosa, no período de 27 de março a 26 de setembro de 1994. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, em esquema fatorial 2 x 2, com três repetições. Os tratamentos consistiram de dois horizontes e duas doses de metais. Após 17 horas de incubação, as amostras foram secas ao ar, homogeneizadas, passadas em peneira de 2 mm de abertura de malha e guardadas em sacos plásticos para posterior extração dos metais. Em seguida, foram submetidas ao método de extração fracionada, com avaliação do tratamento com NaOH, para caracterizar a forma óxidos de Al. A extração fracionada mostrou-se adequada para estudos do comportamento de metais no solo. O Cd foi encontrado, principalmente, nas formas solúvel e trocável, e o Cr, nas formas químicas mais estáveis, ligado aos óxidos de Fe e residual. O Cu foi o metal que apresentou maior afinidade pelos óxidos de Fe, e o Pb, pela matéria orgânica. O Ni foi encontrado, principalmente, na forma residual e apresentou menor afinidade pela matéria orgânica. O estudo do Zn foi inviabilizado pela contaminação dos extratos guardados em frascos com tampas de borracha. É necessário desenvolver ou adaptar métodos para caracterização de metais associados aos óxidos de Fe e de Al.