Ecotoxicological screening of Kenyan tannery dust using a luminescent-based bacterial biosensor

Ecotoxicological screening of dust sampled throughout a Kenyan tannery was conducted using a luminescence (lux)-based bacterial biosensor for both solid and liquid assays. This was complemented by chemical analysis in an attempt to identify possible causative toxic components. The biosensor results showed a highly significant (p <0.001) difference in both solid and liquid phase toxicity in samples collected from various identified sampling points in the tannery. A positive correlation was observed between results of the solid and liquid phase techniques, for most of the sampling points indicating that the toxic contaminants were bioavailable both in the solid and liquid state. However, the results generally indicated toxicity associated with liquid phase except certain areas in solid phase such as chemical handling, buffing area and weighing. The most toxic tannery area identified was the weighing area (p <0.001), showing the lowest bioluminescence for both the solid (0.38 +/- 2.21) and liquid phases (0.01 +/- 0.001). Chromium was the metal present in the highest concentration indicating levels higher than the stipulated regulatory requirement of 0.5 mg Cr/m3 for total Cr (highest Cr concentration was at chemical handling at 209.24 mg l(-1)) in all dust samples. The weighing area had the highest Ni concentration (1.87 mg l(-1)) and the chemical handling area showed the highest Zn concentration (31.9 mg l(-1)). These results raise environmental health concerns, as occupational exposure to dust samples from this site has been shown to give rise to elevated concentrations (above the stipulated levels) of chromium in blood, urine and some body tissues, with inhalation being the main route. Health and Safety Executive (HSE), UK, and American Conference of Governmental Industrial Hygienist (ACGIH) and National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH), USA stipulates an occupational exposure limit of 0.5 mg Cr/m3 (8 h TWA) for total chromium. However, schedule 1 of Controls of substances hazardous to health (COSHH) regulations developed by HSE, indicate 0.05 mg m3 (8 h TWA reference periods) to be the limit for Cr (VI) exposure. The exposure limit for individual (e.g., Cr, Zn, Ni etc.) contaminants (homogeneity) was not exceeded, but potential impact of heterogeneity (multi-element synergistic effect) on toxicity requires application of the precautionary principle.

An ecotoxicological approach to assessing the impact of tanning industry effluent on river health

A study was conducted to investigate the sediment health and water quality of the River Sagana, Kenya, as impacted by the local tanning industry. Chemical analysis identified the main chemical pollutants (pentachlorophenols and chromium) while a bioassay addressed pollutant bioavailability. The bioassay, exploiting the luminescence response of a lux marked bacterial biosensor, was coupled to a dehydrogenase and Dapnia magna test to determine toxicity effects on sediments. Results highlighted the toxicity of the tannery effluent to the sediments at the point of discharge (64% of control bioluminescence) with gradual improvement downstream. There was a significant increase in dehydrogenase downstream, with the enzyme activity attaining a peak at 600 m, also indicating a gradual reduction of toxicity. Biological oxygen demand (19.56 mg L(-1)) dissolved oxygen (3.97 mg L(-1)) and high lethal dose value (85%) of D. magna also confirmed an initial stress at the point of discharge and recovery downstream. Optical density of surface water demonstrated an increase in suspended particulates and colour after the discharge point, eventually decreasing beyond 400 m. In conclusion, the study highlighted the importance of understanding the biogeochemistry of river systems impacted by industries discharging effluent into them and the invaluable role of a biosensor-based ecotoxicological approach to address effluent hazards, particularly in relation to river sediments.

Assessment of bioavailable arsenic and copper in soils and sediments from the Antofagasta region of northern Chile

Copper levels of nearly 500 mg l(-1) were measured in aqueous extracts of soil and sediment samples from the lowlands of Antofagasta. Arsenic levels of up to 183 mg l(-1) were found in river sediments, and 27.5 mg l(-1) arsenic was found at the location of a dam where potable water is extracted. This indicates that the arsenic contamination of water supplies reported recently for the pre-Andes may be a widespread problem throughout the region. Copper contamination from smelting activities also provides cause for concern as elevated levels were found in aqueous extracts of soil up to 20 km away from a smelter. This study went beyond traditional chemical analysis by assessing the potential benefits of using microbial biosensors as an alternative to determination of chemical speciation, to provide an environmentally relevant interpretation of soil/sediment residue levels. This approach is simple to use and enables a rapid, low cost assessment of pollutant bioavailability. It may, therefore, be of use for further investigations in the region and beyond.

Reactions of nitrogen and oxygen surface groups in nanoporous carbons under inert and reducing atmospheres

The reactions of surface functional groups have an important role in controlling conversion of char nitrogen to NOx during coal combustion. This study involved an investigation of the thermal stability and reactions of nitrogen surface functional groups in nanoporous carbons. Four suites of carbons, which were used as models for coal chars, were prepared with a wide range of nitrogen and oxygen contents and types of functional groups. The porous structures of the carbons were characterized by gas adsorption methods while chemical analysis, X-ray photoelectron spectroscopy, and X-ray near edge structure spectroscopy were used to characterize the surface functional groups. Temperature programmed desorption and temperature programmed reduction methods were used to study the reactivity of the surface functional groups during heat treatment under inert and reducing conditions. Heat treatment studies show that the order of stability of the functional groups is quaternary nitrogen > pyridinic > pyrrolic > pyridine N-oxide. Pyridine N-oxide surface groups desorb NO and form N-2 via surface reactions at low temperature. Pyrrolic and pyridinic functional groups decompose and react with surface species to give NH3, HCN, and N-2 as desorption products, but most pyrrolic groups are preferentially converted to pyridinic and quaternary nitrogen. The main desorption product is N-2. Approximately 15-40 wt % of the original nitrogen was retained in the carbons mainly as quaternary nitrogen after heat treatment to 1673 K. The results are discussed in terms of decomposition ranges for surface functional groups and reaction mechanisms of surface species.

Photosynthetic pigments in soils from northern Victoria Land (continental Antarctica) as proxies for soil algal community structure and function

Although soil algae are among the main primary producers in most terrestrial ecosystems of continental Antarctica, there are very few quantitative studies on their relative proportion in the main algal groups and on how their distribution is affected by biotic and abiotic factors. Such knowledge is essential for understanding the functioning of Antarctic terrestrial ecosystems. We therefore analyzed biological soil crusts from northern Victoria Land to determine their pH, electrical conductivity (EC) water content (W), total and organic C (TC and TOC) and total N (TN) contents, and the presence and abundance of photosynthetic pigments. In particular, the latter were tested as proxies for biomass and coarse-resolution community structure. Soil samples were collected from five sites with known soil algal communities and the distribution of pigments was shown to reflect differences in the relative proportions of Chlorophyta, Cyanophyta and Bacillariophyta in these sites. Multivariate and univariate models strongly indicated that almost all soil variables (EC, W, TOC and TN) were important environmental correlates of pigment distribution. However, a significant amount of variation is independent of these soil variables and may be ascribed to local variability such as changes in microclimate at varying spatial and temporal scales. There are at least five possible sources of local variation: pigment preservation, temporal variations in water availability, temporal and spatial interactions among environmental and biological components, the local-scale patchiness of organism distribution, and biotic interactions. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

LDL-containing immune complexes in the DCCT/EDIC cohort:associations with lipoprotein subclasses

Immune complexes containing modified LDL (LDL-IC) and NMR-determined Total LDL particle concentrations are significantly associated with intima-media thickness (IMT). We analyzed the associations between concentrations of NMR-determined lipoprotein subclasses and LDL-IC in the DCCT/EDIC cohort. LDL-IC concentrations in women and men of the DCCT/EDIC cohort did not differ significantly and were positively associated with Total LDL particle concentrations in men and women (r=0.34, r=0.32, respectively; P

Pathways Project Final Report Volume 1: Field Investigation and Catchment Conceptual Models

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Executive Summary
The Pathways Project field studies were targeted at improving the understanding of contaminant transport along different hydrological pathways in Irish catchments, including their associated impacts on water quality and river ecology. The contaminants of interest were phosphorus, nitrogen and sediment. The working Pathways conceptual model included overland flow, interflow, shallow groundwater flow, and deep groundwater flow. This research informed the development of a set of Catchment Management Support Tools (CMSTs) comprising an Exploratory Tool, Catchment Characterization Tool (CCT) and Catchment Modelling Tool (CMT) as outlined in Pathways Project Final Reports Volumes 3 and 4.
In order to inform the CMST, four suitable study catchments were selected following an extensive selection process, namely the Mattock catchment, Co. Louth/Meath; Gortinlieve catchment, Co. Donegal; Nuenna catchment, Co. Kilkenny and the Glen Burn catchment, Co. Down. The Nuenna catchment is well drained as it is underlain by a regionally important karstified limestone aquifer with permeable limestone tills and gravels, while the other three catchments are underlain by poorly productive aquifers and low permeability clayey tills, and are poorly drained.
All catchments were instrumented, and groundwater, surface and near-surface water and aquatic ecology were monitored for a period of two years. Intensive water quality sampling during rainfall events was used to investigate the pathways delivering nutrients. The proportion of flow along each pathway was determined using chemical and physical hydrograph separation techniques, supported by numerical modelling.
The outcome of the field studies broadly supported the use of the initial four-pathway conceptual model used in the Pathways CMT (time-variant model). The artificial drainage network was found to be a significant contributing pathway in the poorly drained catchments, at low flows and during peak flows in wet antecedent conditions. The transition zone (TZ), i.e. the broken up weathered zone at the top of the bedrock, was also found to be an important pathway. It was observed to operate in two contrasting hydrogeological scenarios: in groundwater discharge zones the TZ can be regarded as being part of the shallow groundwater pathway, whereas in groundwater recharge zones it behaves more like interflow.
In the catchments overlying poorly productive aquifers, only a few fractures or fracture zones were found to be hydraulically active and the TZ, where present, was the main groundwater pathway. In the karstified Nuenna catchment, the springs, which are linked to conduits as well as to a diffuse fracture network, delivered the majority of the flow. These findings confirm the two-component groundwater contribution from bedrock but suggest that the size and nature of the hydraulically active fractures and the nature of the TZ are the dominant factors at the scale of a stream flow event.
Diffuse sources of nitrate were found to be typically delivered via the subsurface pathways, especially in the TZ and land drains in the poorly productive aquifer catchments, and via the bedrock groundwater in the Nuenna. Phosphorus was primarily transported via overland flow in both particulate and soluble forms. Where preferential flow paths existed in the soil and subsoil, soluble P, and to a lesser extent particulate P, were also transported via the TZ and in drains and ditches. Arable land was found to be the most important land use for
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the delivery of sediment, although channel bank and in-stream sources were the most significant in the Glen Burn catchment. Overland flow was found to be the predominant transport sediment pathway in the poorly productive catchments. These findings informed the development of the transport and attenuation equations used in the CCT and CMT. From an assessment of the relationship between physico-chemical and biological conditions, it is suggested that in the Nuenna, Glen Burn and Gortinlieve catchments, a relationship may exist between biological water quality and nitrogen concentrations, as well as with P. In the Nuenna, there was also a relationship between macroinvertebrate status and alkalinity.
Further research is recommended on the transport and delivery of phosphorus in groundwater, the transport and attenuation dynamics in the TZ in different hydrogeological settings and the relationship between macroinvertebrates and co-limiting factors. High resolution temporal and spatial sampling was found to be important for constraining the conceptual understanding of nutrient and sediment dynamics which should also be considered in future studies.

Re-inoculation of autoclaved soil as a non-sterile treatment for xenobiotic sorption and biodegradation studies

Autoclaved soil is commonly used for the study of xenobiotic sorption and as an abiotic control in biodegradation experiments. Autoclaving has been reported to alter soil physico-chemical and xenobiotic sorption characteristics such that comparison of autoclaved with non-autoclaved treatments in soil aging and bioavailability studies may yield misleading results. Experiments could be improved by using autoclaved soil re-inoculated with indigenous microorganisms as an additional or alternative non-sterile treatment for comparison with the sterile, autoclaved control. We examined the effect of autoclaving (3 x 1 h, 121°C, 103.5 KPa) on the physico-chemical properties of a silt loam soil (pH 7.2, 2.3% organic carbon) and the establishment of indigenous microorganisms reintroduced after autoclaving. Sterilisation by autoclaving significantly (p ≤ 0.05) decreased pH (0.6 of a unit) and increased concentrations of water-soluble organic carbon (WSOC; nontreated = 75 mg kg^-1; autoclaved = 1526 mg kg^-1). The initial first-order rate of ¹⁴C-2,4-dichloro-UL-phenol (2,4-DCP) adsorption to non-treated, autoclaved and re-inoculated soil was rapid (K₁ = 16.8-24.4 h^-1) followed by a slower linear phase (K₂). In comparison with autoclaved soil (0.038% day^-1), K₂ values were higher for re-inoculated (0.095% day^-1) and nontreated (0.181% day^-1) soil. This was attributed to a biological process. The Freundlich adsorption coefficient (K(f)) for autoclaved soil was significantly (p ≤ 0.05) higher than for re-inoculated or non-treated soil. Increased adsorption was attributed to autoclaving-induced changes to soil pH and solution composition. Glucose-induced respiration of autoclaved soil after re-inoculation was initially twice that in the non-treated control, but it decreased to control levels by day 4. This reduction corresponded to a depletion of WSOC. 2,4-DCP mineralisation experiments revealed that the inoculum of nonsterile soil (0.5 g) contained 2,4-DCP-degrading microorganisms capable of survival in autoclaved soil. The lag phase before detection of significant 2,4-DCP mineralisation was reduced (from 7 days to ≤3 days) by pre-incubation of re-inoculated soils for 7 and 14 days before 2,4-DCP addition. This was attributed to the preferential utilisation of WSOC prior to the onset of 2,4-DCP mineralisation. Cumulative ¹⁴CO₂ evolved after 21 days was significantly lower (p ≤ 0.05) from non-treated soil (25.3%) than re-inoculated soils (ca 45%). Experiments investigating sorption-biodegradation interactions of xenobiotics in soil require the physico-chemical properties of sterile and non-sterile treatments to be as comparable as possible. For fundamental studies, we suggest using re-inoculated autoclaved soil as an additional or alternative non-sterile treatment.

Biosensing 2,4-dichlorophenol toxicity during biodegradation by Burkholderia sp. RASC c2 in soil

Biodegradation of the model pollutant, 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP) by Burkholderia sp. RASC c2, in contaminated soil was assessed by combining chemical analysis with a toxicity test using Escherichia coli HB101 pUCD607. E. coli HB101 pUCD607 was previously marked with luxCDABE genes, encoding bacterial bioluminescence and was used as an alternative to Microtox. Mineralization of ¹⁴C-2,4-DCP (196.2 μg g^-1 dry wt) in soil occurred rapidly after a 24 h lag. Correspondingly, 2,4-DCP concentrations in soil and soil water extracts decreased with time and concentrations in the latter were at background levels (<0.12 μg mL^-1) after day 2. Toxicity of soil water extracts to the lux-based biosensor also decreased with time. Mean light output of E. coli was stimulated by ~1.5 X control values in soil water extracts when concentrations of 2,4-DCP were approaching the limit of detection by HPLC but returned to values equivalent to those of controls when soil water 2,4-DCP concentrations were below the detection limit. No mineralization or microbial growth was detected in noninoculated microcosms. 2,4-DCP concentration in sterile controls decreased significantly with time as did toxicity to E. coli Lux-based E. coli was a sensitive biosensor of 2,4-DCP toxicity during biodegradation and results complemented chemical analysis.

Estudo da substituição parcial do cloreto de sódio por cloreto de potássio em presunto

Dissertação para obtenção do grau de mestre em Sistemas de Prevenção e Controlo Alimentar, Escola Superior Agrária do Instituto Politécnico de Santarém, 2011

Study of pesticide effects on non-target organisms

A utilização insustentável de pesticidas, especialmente em zonas com elevado valor ecológico constitui uma ameaça à integridade dos ecossistemas. Sendo um problema à escala mundial, e também no contexto nacional, o presente trabalho pretende ser um contributo para a avaliação dos efeitos de pesticidas em organismos não alvo terrestres e, principalmente, aquáticos, em contextos de progressiva relevância ecológica. Neste sentido, o estudo foi direccionado para áreas (A1 e A2) integradas numa zona agrícola extensa em Portugal, utilizada para a produção de milho e, principalmente, de arroz (Baixo Mondego), a qual sustenta uma elevada biodiversidade. O estudo teve início na área A1, onde a monitorização físico-química e os ensaios com amostras naturais (ensaios WET - whole effluent tests) provenientes desta área evidenciaram que, apesar da ausência de pesticidas, as amostras de água colhidas no canal que atravessava os arrozais foram as mais nocivas para o crescimento de Pseudokirchneriella subcapitata e Chlorella vulgaris. Uma vez que outras fontes de contaminação (produção de gado) actuavam em A1, o estudo prosseguiu apenas na área A2. Assim, em A2, começou-se por determinar a toxicidade individual e da mistura de dois herbicidas formulados aplicados nos campos de arroz (Viper®) e milho (Mikado®) em condições laboratoriais. Viper® foi o herbicida mais tóxico, tanto para o crescimento de P. subcapitata e C. vulgaris, como para a sobrevivência, reprodução e crescimento de Daphnia longispina e Daphnia magna. Adicionalmente, estimou-se que a mistura Viper®/Mikado® induz efeitos antagonistas no crescimento de P. subcapitata e efeitos sinérgicos no crescimento de C. vulgaris e na sobrevivência dos dafnídeos. A avaliação da toxicidade destes herbicidas formulados e seus ingredientes activos no comportamento de minhocas terrestres (Eisenia andrei), usando solos naturais, demonstrou que Viper® e penoxsulam causaram uma % de evitamento superior nos organismos expostos. Contudo, o risco para E. andrei será à partida reduzido se as taxas de aplicação dos herbicidas forem respeitadas. Ensaios WET foram novamente usados para testar amostras naturais da área A2. Verificou-se que a qualidade do sistema aquático e do arrozal diminuiu durante a estação agrícola, em paralelo com a presença de nutrientes e pesticidas. O crescimento algal foi inibido, apesar dos parâmetros de história de vida dos dafnídeos terem sido estimulados. O resultado desta avaliação subestimou, em certos casos, os impactos reais causados pela aplicação de pesticidas. A avaliação in situ simultânea à aplicação de herbicidas nos arrozais demonstrou que os efeitos registados foram de facto restritos aos pulsos de herbicidas. A inibição das taxas de alimentação de D. longispina e D. magna forneceram um sinal precoce de alterações no sistema, seguido pela diminuição da sua sobrevivência e do crescimento de P. subcapitata. Em suma, as diferentes fases da avaliação efectuada confirmaram a existência de condições desfavoráveis devido às práticas agrícolas, reforçando a necessidade de se conjugar ensaios laboratoriais com avaliações in situ de maior relevância ecológica, para reduzir o grau de incerteza aliado à determinação dos riscos.

Conformação automática de formas complexas em vidro de mesa

Os objectivos do presente trabalho foram a investigação dos principais defeitos que ocorrem nos produtos de vidro de mesa produzidos por processos automáticos e o desenvolvimento de novos vidros e tecnologias que permitam aumentar os rendimentos de produção, ou a flexibilidade da operação de conformação. A viscosidade influencia a facilidade de conformação dos produtos. Temperaturas de gota mais baixas, espessuras de parede de produtos mais elevadas e baixas áreas de transferência térmica facilitam a ocorrência de defeitos, sobretudo mecânicos e de superfície. Foram identificados os produtos de vidro de mesa que apresentam maiores dificuldades na conformação, designados por produtos de forma complexa. Por ser um factor relevante na prática, discutiu-se o efeito da quantidade de casco usado na elaboração dos vidros sobre a conformação de produtos de forma complexa. A quantidade de casco influencia a volatilização de fundentes que por sua vez tem efeito sobre as propriedades de trabalhabilidade do vidro. Desenvolveram-se novos vidros compatíveis com a utilização de queimos enriquecidos em oxigénio que são utilizados para reduzirem os defeitos mecânicos e de superfície nos produtos de vidros de mesa prensados. A compatibilidade vidro/tecnologia fez-se com uma modificação do sistema de afinação do vidro. Os vidros modificados apresentam propriedades físicoquímicas semelhantes à do vidro inicial e por isso indicam viabilidade comercial. A tecnologia dos canais corantes foi utilizada para modificar a trabalhabilidade de um vidro base a partir da introdução até 5 % de fritas incolores ricas em Li2O. Os valores de RMS (velocidade relativa de máquina) desceram de 106,8 % para 95,7 % enquanto os valores de Pt (patamar de trabalho) subiram de 100,6 s para 111,3 s com o aumento de frita. As propriedades físico-químicas dos vidros aditivados com frita indicam viabilidade comercial. Esta inovação tecnológica introduz flexibilidade nos processos industriais vidreiros. A composição química do vidro e por isso as propriedades relacionadas com a trabalhabilidade podem ser entendidas como mais uma variável dos processos de conformação e usadas em função das técnicas de conformação disponíveis, da forma dos objectos a conformar e da engenharia da ferramenta moldante utilizada. Foi observada convergência entre os resultados experimentais e os valores calculados a partir dos modelos de Huff e Fluegel nos principais parâmetros da tecnologia vidreira (RMS e Pt) e nas propriedades dos vidros nomeadamente densidade e coeficiente de dilatação térmico. Uma parte importante deste trabalho decorreu em ambiente industrial. Em temas relacionados com a investigação do processamento vidreiro industrial, a prática de desenvolver trabalho experimental integrado no próprio ambiente industrial está claramente documentada na bibliografia publicada em revistas e jornais de referência internacional. ABSTRACT: The research on the causes of major defects that occur in glass tableware products produced by automatic processes and the development of new glasses and technologies for increasing the production efficiency, or the flexibility of operation were the objectives of the Thesis project. Viscosity influences the flexibility of glass forming. Lower drop temperatures, high product wall thicknesses, or low areas of heat transfer facilitate the occurrence of defects, mainly mechanical and surface born. We identified the products of glass tableware showing the greatest difficulties in forming, designated as complex shape products. The effect of the amount of recycled glass used in the preparation of glass batches on the conformation of products of complex shapes and on glass workability is discussed. The amount of recycled glass affects the volatilization of glass modifiers which in turn have an effect on the glass properties and workability. New glasses which become compatible with the use of oxygen burners were formulated, tested and developed to the industrial use, oxygen enrichment being used to reduce the mechanical and surface defects in pressed glass tableware. Compatibility glass / technology was achieved with a modified system of tuning of the glass. The modified glasses have physical and chemical properties similar to the original glass and therefore are commercially viable. The technology of the colouring channels was used to change glass workability of a glass base by the introduction of up to 5 % Li2O rich in colourless frit. The values of RMS (relative machine speed) fell from 106.8 % to 95.7 % while the values of Pt (cooling time) increased from 100.6 s to 111.3 s by the introduction of glass frits. The physico-chemical properties of the modified glass show commercial viability. This technology introduces flexibility in industrial processes of glass. The chemical composition of glass and therefore the properties related to workability can be understood as another variable of the glass forming processes and used according to the available forming techniques, the shape of objects and the engineering tools used for the moulds. Convergence was observed between experimental and predicted from Huff and Fluegel models in studying the properties of glasses. An important part of this work was done inside the industrial environment. On issues related to the investigation of the glass processing inside the industry, the practice of developing experimental work integrated in the industrial environment is clearly documented and referenced in the published literature in international journals and periodicals.

Matérias-primas da plataforma do Mondego para cerâmica

O presente trabalho divulga os resultados dos estudos levados a efeito nas matérias-primas argilosas que se integram tipologicamente na argila comum, ocorrentes na designada Plataforma do Mondego, Centro de Portugal, na região entre Miranda do Corvo, a SW, e Tábua, a NE. Para tal realizou-se a cartografia superficial dos sedimentos continentais do Cretácico e do Terciário, aí preservados, estabeleceram-se as colunas sedimentares, a nível regional e a nível local, nas áreas de maior potencial reconhecido e, caracterizaram-se as matérias-primas argilosas amostradas, em termos de composição, textura e aptidão cerâmica, objectivando a definição das zonas das jazidas com maior interesse industrial. A informação obtida e compilada, relativa ao caulino e ao feldspato é também apresentada, com vista a uma percepção da potencialidade destas matériasprimas cerâmicas ocorrentes na área. O estudo de caracterização dos materiais argilosos investigados teve como base 53 amostras obtidas em seis regiões da Plataforma do Mondego aqui definidas por motivo de organização do trabalho, segundo os critérios geográfico e geotectónico. As formações de Côja e de Campelo, do Terciário, constituem as unidades onde ocorrem litótipos produtivos, em termos de matéria-prima para a Cerâmica de Barro Vermelho ou Cerâmica de Construção. Relativamente às características texturais e composicionais, em síntese, apresentam-se os factos relevantes seguintes: A matéria-prima argilosa existente na área estudada materializa, granulometricamente, na maioria das amostras, silte, caindo os níveis amostrados com maior percentagem de argila, no domínio do silte argiloso. O défice em fracção argila implica limitações quanto à possibilidade de diversificação de produtos cerâmicos fabricados com estas matérias-primas tal-qual. Os diferentes métodos analíticos utilizados na caracterização mineralógica dos materiais amostrados confirmaram uma composição em termos dos minerais argilosos, consistindo de ilite/mica (em geral, o mais abundante), caulinite e esmectite, interestratificados e clorite. Os minerais não argilosos são quartzo (predominante), feldspato (sobretudo potássico) e hematite, com uma representação baixa. A mineralogia da fracção inferior a 2μm das amostras, não difere das amostras totais, salvo no teor mais elevado dos minerais argilosos e acentuada redução dos minerais não argilosos. Os resultados da análise química por fluorescência de raios X das amostras integrais correlacionam-se com as características mineralógicas observadas através das técnicas analíticas utilizadas. No respeitante às propriedades e comportamento cerâmico verifica-se: Os parâmetros relacionados com a plasticidade indicam que parte das pastas elaboradas com estes materiais argilosos têm uma trabalhabilidade aceitável, mas existem problemas de conformação e acentuada retracção num número significativo de amostras, devido à elevada plasticidade da maioria das amostras. A extrusão é satisfatória a óptima. A RMF e a retracção em seco assumem valores, respectivamente, moderados a baixos e moderados, embora seja necessário ter em conta o procedimento de extrusão dos provetes, sem dispositivo de vácuo. Todas as amostras foram sujeitas a cozedura a 900ºC, e um conjunto seleccionado foi cozido a 1000ºC e a 1100ºC. As fases mineralógicas ocorrentes após cozeduras a 900ºC e 1100ºC foram identificadas num conjunto de amostras, tendo-se evidenciado a coerência dessas fases, com a mineralogia das amostras em seco. Após cozedura a 900ºC, os valores de RMF das amostras satisfazem geralmente os valores mínimos, exigidos para o fabrico de tijolo, abobadilha e, com alguma frequência, de telha, como já se verificava com os valores daquela propriedade em seco. Os valores de retracção seco-cozido são em geral, modestos. A capacidade de absorção de água é maioritariamente elevada. A formação de vidro, sobretudo, condiciona o comportamento destas propriedades por cozedura dos provetes a 1000ºC e a 1100ºC. A coloração predominante em cru das matérias-primas argilosas amostradas é amarelo acastanhado a castanho avermelhado. Após cozedura a 900ºC, há um acentuado escurecimento e incremento no grau de vermelho. As cozeduras a 1000ºC e 1100ºC promovem escurecimento gradual, com ligeira influência na cor. O comportamento dos provetes após as cozeduras cerâmicas revelou-se homogéneo a cada uma das respectivas temperaturas, não se registando também defeitos significativos, nem eflorescências. A análise das amostras em termos composicionais e tecnológicos permitiu destacar as principais características e aspectos distintivos das matériasprimas, nas diferentes regiões definidas objectivando as diferentes potencialidades cerâmicas. Nesta abordagem comparativa foram consideradas só as amostras dos campos silte e silte arenoso, por serem aquelas com maior interesse para a Cerâmica de Construção. Nas colunas sedimentares das regiões de Tábua e Santa Quitéria constata-se a ocorrência de dois ritmos de sedimentação, que embora assumam características específicas em cada região, têm aspectos composicionais e tecnológicos em comum, traduzindo melhor aptidão cerâmica os ritmos inferiores. A conjugação da cartografia realizada com os estudos laboratoriais permite concluir que as regiões de Tábua e de Santa Quitéria serão as que têm maior potencial por explorar, em matéria-prima para Cerâmica de Construção, apesar da primeira já ser intensamente explorada. Na região de Tábua, as amostras têm como fases mineralógicas principais ilite e quartzo na mesma proporção média (35%) e caulinite (média=19%) que regista enriquecimento significativo na fracção argila (média=38%). As argilas desta região registam a cor em cru mais vermelha e pH mais ácido observados. O ritmo de sedimentação inferior, com esmectite e interestratificados e ligeiramente menos quartzoso, apresenta melhores propriedades cerâmicas. A composição mineralógica média das amostras da região de Santa Quitéria é próxima daquela da região de Tábua, mas menos caulinítica, em especial na sequência inferior, na qual o teor médio de caulinite na fracção argila (7%) é o mais baixo observado. Na região de Côja – Arganil, a actividade extractiva é significativa na bacia de Côja. Aqui, a exploração de novas áreas potenciais é condicionada pela cobertura conglomerática e por estruturas tectónicas e não tectónicas relacionadas com comportamento plástico. Na restante área desta região, os recursos argilosos são penalizados por material areno-conglomerático. As amostras desta região distinguem-se das restantes a nível textural pela maior fracção areia e mineralogicamente pela presença de clorite, teor reduzido de caulinite e elevado de feldspato. As potencialidades em barro vermelho na região de Sanguinheda não serão significativas, pois a Formação de Côja é predominantemente arcósica e a Formação de Campelo pouco espessa e conglomerática. As argilas com melhor aptidão cerâmica foram amostradas na região de Miranda do Corvo – Lousã. Na composição, estas amostras são as que contêm maior fracção de argila, maior teor de ilite e caulinite e menor de argilas expansivas. Registam os melhores valores nas características tecnológicas, nomeadamente a RMF e absorção de água. A consistência dos grupos amostrais e ritmos definidos em termos composicionais e tecnológicos é corroborada pelas técnicas de análise estatística multivariada aplicadas, que os identificam. As condições de amostragem na região de Tábua, permitiram a elaboração de uma coluna tipológica, na qual, a partir de uma caracterização expedita de amostras é possível identificar a sua afinidade com os ritmos argilosos definidos e, consequentemente, a sua situação na coluna sedimentar regional e aptidão cerâmica. A cartografia dos recursos argilosos potenciais, elaborada à escala 1:25.000, constitui um dos objectivos principais deste trabalho e nela constam unidades litológicas, nas quais são diferenciadas unidades argilosas tendo também em consideração a tipologia e guias mineralógicos resultantes da caracterização das amostras. As características composicionais destas unidades denotam diferente aptidão cerâmica e, portanto, permitem salientar as zonas com maior interesse económico.

Macroinvertebrate traits as biomonitoring tools in agricultural scenarios

Os ecossistemas de água doce – responsáveis por funções ambientais importantes e pelo fornecimento de bens e serviços insubstituíveis – têm vindo a ser severamente afectados por perturbações antropogénicas. A conversão de floresta em terreno agrícola afecta os sistemas aquáticos através de uma série de mecanismos: sedimentação; excesso de nutrientes; contaminação; alterações hidrológicas; e remoção de vegetação ripícola. As comunidades de macroinvertebrados de água doce – devido à sua diversidade, ubiquidade e sensibilidade às perturbações ambientais – revelam-se como particularmente adequadas para estudos de avaliação da integridade ecológica destes sistemas expostos simultaneamente a múltiplos factores de impacto. O uso sistemático de respostas biológicas para avaliação de mudanças ambientais – ou biomonitorização – pode ser levado a cabo através de diversas metodologias, que, de uma forma geral, não consideram aspectos funcionais das comunidades biológicas e têm aplicabilidade geograficamente restrita. A biomonitorização através de atributos biológicos (características que reflectem a adaptação das espécies ao seu meio ambiente) revela-se como uma ferramenta promissora na resolução dos problemas referidos, apresentando vantagens adicionais: relações causa-efeito directas; melhoria na diferenciação de impactos; e integração da variabilidade natural. O presente estudo apresenta uma revisão critica do estado-da-arte actual na área do uso de atributos biológicos em biomonitorização. Até à data de publicação, não estava disponível nenhum outro trabalho com a base conceptual do uso de atributos de macroinvertebrados enquanto descritores de comunidades e para efeitos de biomonitorização e gestão de sistemas de água doce. Descrevem-se as teorias ecológicas de suporte destas metodologias (conceitos de habitat-molde e de filtros paisagísticos) e os estudos que aplicaram estas teorias em cenários reais, tendo-se chamado a atenção para questões técnicas e possíveis soluções. As necessidades futuras nesta área englobam: o desenvolvimento de uma só ferramenta de biomonitorização de aplicação alargada; uma maior compreensão da variabilidade natural nas comunidades biológicas; diminuição dos efeitos de soluções de compromisso biológico e sindromas; realização de estudos autoecológicos adicionais; e detecção de impactos específicos em cenários de impacto complexos. Um dos objectivos deste estudo foi contribuir para a melhoria das técnicas de biomonitorização através de atributos, focalizando em comunidades de macroinvertebrados ribeirinhas em diferentes regiões biogeográficas (as bacias hidrográficas dos rios: Little e Salmon em New Brunswick, Canadá; Anllóns na Galiza, Espanha; Reventazón em Cartago, Costa Rica). Em cada região, foram estudados gradientes de uso agrícola de solo, incluindo desde bacias hidrográficas quase exclusivamente cobertas por floresta até bacias sob a influência maioritária de actividades agrícolas intensivas. Em cada gradiente de uso de solo, a caracterização da comunidade biológica (por amostragem de macroinvertebrados em troços de rápidos) foi acompanhada pela caracterização do habitat circundante (incluindo propriedades da bacia hidrográfica, análise química das águas e outras propriedades à escala local). A comunidade de macroinvertebrados foi caracterizada através de informação taxonómica, métricas estruturais, índices de diversidade, métricas de tolerância, índices bióticos e através da compilação de atributos biológicos e fisiológicos gerais, de história de vida e de resistência a perturbações. Análises estatísticas univariadas e multivariadas foram usadas para evidenciar os gradientes biológicos e físico-químicos, confirmar a sua co-variação, testar a significância da discriminação de níveis de impacto e estabelecer comparações inter-regionais. A estrutura de comunidades revelou os complexos gradientes de impacto, que por sua vez co-variaram significativamente com os gradientes de uso de solo. Os gradientes de impacto relacionaram-se sobretudo com entrada de nutrientes e sedimentação. Os gradientes biológicos definidos pelas medidas estruturais seleccionadas co-variaram com os gradientes de impacto estudados, muito embora apenas algumas variáveis estruturais tenham individualmente discriminado as categorias de uso de solo definidas a priori. Não foi detectada consistência nas respostas das medidas estruturais entre regiões biogeográficas, tendo-se confirmadado que as interpretações puramente taxonómicas de impactos são difíceis de extrapolar entre regiões. Os gradientes biológicos definidos através dos atributos seleccionados também co-variaram com os gradientes de perturbação, tendo sido possível obter uma melhor discriminação de categorias de uso de solo. Nas diferentes regiões, a discriminação de locais mais impactados foi feita com base num conjunto similar de atributos, que inclui tamanho, voltinismo, técnicas reproductivas, microhabitat, preferências de corrente e substrato, hábitos alimentares e formas de resistência. Este conjunto poderá vir a ser usado para avaliar de forma predictiva os efeitos das modificações severas de uso de solo impostas pela actividade agrícola. Quando analisadas simultaneamente através dos atributos, as comunidades das três regiões permitiram uma moderada mas significativa discriminação de níveis de impacto. Estas análises corroboram as evidências de que as mudanças nas comunidades de macroinvertebrados aquáticos em locais sob a influência de agricultura intensiva podem seguir uma trajectória convergente no espaço multidimensional, independentemente de factores geográficos. Foram fornecidas pistas para a identificação de parâmetros específicos que deverão ser tidos em conta no planeamento de novos programas de biomonitorização com comunidades de macroinvertebrados bentónicos, para aplicação numa gestão fluvial verdadeiramente ecológica, nestas e noutras regiões. Foram ainda sugeridas possíveis linhas futuras de investigação.