Identification and comparison of aerobic and denitrifying polyphosphate-accumulating organisms

Two laboratory-scale sequencing batch reactors (SBRs) were operated for enhanced biological phosphorus removal (EBPR) in alternating anaerobic-aerobic or alternating anaerobic-anoxic modes, respectively. Polyphosphate-accumulating organisms (PAOs) were enriched in the anaerobic-aerobic SBR and denitrifying PAOs (DPAOs) were enriched in the anaerobic-aerobic SBR. Fluorescence in situ hybridization (FISH) demonstrated that the well-known PAO, Candidatus Accumulibacter phosphatis was abundant in both SBRs, and post-FISH chemical staining with 4,6-diamidino-2-phenylindol (DAPI) confirmed that they accumulated polyphosphate. When the anaerobic-anoxic SBR enriched for DPAOs was converted to anaerobic-aerobic operation, aerobic uptake of phosphorus by the resident microbial community occurred immediately. However, when the anaerobic-aerobic SBR enriched for PAOs was exposed to one cycle with anoxic rather than aerobic conditions, a 5-h lag period elapsed before phosphorus uptake proceeded. This anoxic phosphorus-uptake lag phase was not observed in the subsequent anaerobic-aerobic cycle. These results demonstrate that the PAOs that dominated the anaerobic-aerobic SBR biomass were the same organisms as the DPAOs enriched under anaerobic-anoxic conditions. (C) 2003 Wiley Periodicals, Inc.

Model-based analysis of anaerobic acetate uptake by a mixed culture of polyphosphate-accumulating and glycogen-accumulating organisms

An increasing number of studies shows that the glycogen-accumulating organisms (GAOs) can survive and may indeed proliferate under the alternating anaerobic/aerobic conditions found in EBPR systems, thus forming a strong competitor of the polyphosphate-accumulating organisms (PAOs). Understanding their behaviors in a mixed PAO and GAO culture under various operational conditions is essential for developing operating strategies that disadvantage the growth of this group of unwanted organisms. A model-based data analysis method is developed in this paper for the study of the anaerobic PAO and GAO activities in a mixed PAO and GAO culture. The method primarily makes use of the hydrogen ion production rate and the carbon dioxide transfer rate resulting from the acetate uptake processes by PAOs and GAOs, measured with a recently developed titration and off-gas analysis (TOGA) sensor. The method is demonstrated using the data from a laboratory-scale sequencing batch reactor (SBR) operated under alternating anaerobic and aerobic conditions. The data analysis using the proposed method strongly indicates a coexistence of PAOs and GAOs in the system, which was independently confirmed by fluorescent in situ hybridization (FISH) measurement. The model-based analysis also allowed the identification of the respective acetate uptake rates by PAOs and GAOs, along with a number of kinetic and stoichiometric parameters involved in the PAO and GAO models. The excellent fit between the model predictions and the experimental data not involved in parameter identification shows that the parameter values found are reliable and accurate. It also demonstrates that the current anaerobic PAO and GAO models are able to accurately characterize the PAO/GAO mixed culture obtained in this study. This is of major importance as no pure culture of either PAOs or GAOs has been reported to date, and hence the current PAO and GAO models were developed for the interpretation of experimental results of mixed cultures. The proposed method is readily applicable for detailed investigations of the competition between PAOs and GAOs in enriched cultures. However, the fermentation of organic substrates carried out by ordinary heterotrophs needs to be accounted for when the method is applied to the study of PAO and GAO competition in full-scale sludges. (C) 2003 Wiley Periodicals, Inc.

Impacts of structural characteristics on activated sludge floc stability

Activated sludge samples from seven full-scale plants were investigated in order to determine the relationship between floc structure and floc stability. Floc stability was determined by shear sensitivity and floc strength. Floc structure was considered in terms of two size scales, the micro- and macrostructure. The microstructure refers to the organization of the floc components, such as the individual microorganisms. The macrostructure refers to the overall floc. The floc macrostructure was characterized by filament index, sludge volume index, size, and fractal dimension. It had a significant impact on floc stability. Large and open floes with low fractal dimensions containing large number of filaments were more shear sensitive and had lower floc strength compared to small and dense floes. Fluorescent in situ hybridization analysis indicated that the organization of the bacterial cells might also have an effect on the floc stability. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Activation energy distribution of thermal annealing of a bituminous coal

A bituminous coal was pyrolyzed in a nitrogen stream in an entrained flow reactor at various temperatures from 700 to 1475 degreesC. Char samples were collected at different positions along the reactor. Each collected sample was oxidized nonisothermally in a TGA for reactivity determination. The reactivity of the coal char was found to decrease rapidly with residence time until 0.5 s, after which it decreased only slightly. On the bases of the reactivity data at various temperatures, a new approach was utilized to obtaining the true activation energy distribution function for thermal annealing without the assumption of any distribution function form or a constant preexponential factor. It appears that the true activation energy distribution function consists of two separate parts corresponding to different temperature ranges, suggesting different mechanisms in different temperature ranges. Partially burnt coal chars were also collected along the reactor when the coal was oxidized in air at various temperatures from 700 to 1475 degreesC. The collected samples were analyzed for the residual carbon content and the specific reaction rate was estimated. The characteristic time of thermal deactivation was compared with that of oxidation under realistic conditions. The characteristic times were found to be close to each other, indicating the importance of thermal deactivation during combustion of the coal studied.

Caracterização molecular, formação de biofilme e susceptibilidade a antimicrobianos de isolados de E. coli de aderência difusa Afa/Dr e não Afa/Dr

A Escherichia coli de aderência difusa (DAEC), um patotipo diarreiogênico de E. coli, corresponde a um grupo heterogêneo sem marcador de virulência comum a todos os isolados e de papel controverso na diarreia infantil. O objetivo deste estudo foi caracterizar genotipica e fenotipicamente amostras de DAEC, portadoras e não portadoras de adesinas Afa/Dr, isoladas de crianças com e sem diarreia. Em 70 amostras de DAEC, PCR foi realizado para pesquisa de genes descritos em DAEC, EAEC ou UPEC, que codificam: (i) oito adesinas fimbriais e afimbriais (fimH, papC, sfa, aggA, aafA, agg3A, aidA/aah, afaC); (ii) cinco toxinas (pet, astA, set1A, sat, hlyA); (iii) três proteínas captadoras/receptora de ferro (irp2, iucA, chuA/shuA); (iv) invasina (daaD) e; antígeno 43 (agn43). Ensaio de formação de biofilme foi realizado a partir da bactéria cultivada em caldo Luria-Bertani e inoculada em placas de poliestireno com DMEM suplementado com 0,4% glicose. A leitura da densidade ótica (DO490) foi realizada após coloração com safranina. Soroaglutinação para 23 antígenos O (Probac do Brasil) foi realizada em 50% das DAEC. Método de difusão de disco foi realizado para testar a suscetibilidade a 13 antimicrobianos. A presença de pelo menos um gene que codifica adesinas, toxinas, proteínas captadoras/receptora de ferro, invasina ou antígeno 43 foram encontrados em 58,6%, 51,4%, 80%, 48,6% e 57,1%, respectivamente, com os genes fimH, irp2, agn43, iucA, chuA/shuA, presentes em mais de 50% das amostras. Gene afaC+ (PCR) e/ou sonda afaBC+ (hibridização de colônias) classificou 50% das DAEC como Afa/Dr, sendo pet, sat, irp2, iucA, chuA/shuA e agn43 significantes nessas amostras (p<0,05). Do total das DAEC, 44,3% foram formadoras de biofilme, igualmente distribuídas entre as Afa/Dr e não Afa/Dr, e nenhum gene foi associado com esse fenótipo. Sorologia de 35 amostras evidenciou os seguintes sorogrupos: 1 O29, 2 O125, 2 O127 e 7 O86. Todas as O86 foram de DAEC Afa/Dr. Maiores frequências de resistência antimicrobiana foram encontradas para ampicilina (55,7%), sulfametoxazol/trimetoprim (35,7%) e tetraciclina (28,6%) e o perfil resistente/intermediário para amoxicilina/ácido clavulânico, ampicilina, sulfametoxazol/trimetoprim foi significante nas DAEC Afa/Dr, assim como a multi-droga resistência (p<0,05). Em conclusão, observou-se: (i) alta frequência de fimH e pet e presença de agn43, até então não descrito em DAEC, em frequências similares àquelas encontradas em EAEC, UPEC e EAEC/UPEC, respectivamente; (ii) que as amostras de DAEC Afa/Dr e não Afa/Dr constituíram grupos com perfis genéticos diferenciados entre si; (iii) poucos sorogrupos foram encontrados entre as DAEC; (iv) frequências de resistência menores quando comparado com as poucas descrições em DAEC, sugerindo uma menor pressão seletiva da população do presente estudo e; (v) amostras de DAEC Afa/Dr podem representar um importante reservatório de genes de resistência a antimicrobianos, além de diversos fatores de virulência.

Detecção e caracterização de patotipos diarreiogênicos de Escherichia coli por métodos fenotípicos e genotípicos em indivíduos de todas as idades atendidos nas unidades de saúde de Vitória-ES

A diarreia é a segunda causa de mortalidade em <5 anos e é responsável pela diminuição da produtividade na população economicamente ativa. Dentre os agentes infecciosos envolvidos, seis patotipos diarreiogênicos de Escherichia coli (DEC) merecem destaque: E. coli enteropatogênica (EPEC), E.coli enteroinvasora (EIEC), E. coli enterotoxigênica (ETEC), E. coli enteroemorrágica ou produtora de toxina de Shiga (EHEC/STEC), E. coli enteroagregativa (EAEC) e E. coli de aderência difusa (DAEC). O objetivo deste estudo foi determinar a frequência dos patotipos de DEC e caracterizar fenotípica e genotipicamente EAEC, DAEC, aEPEC e E. coli chain-like adhesion (CLA) isolados de fezes indivíduos de todas as idades atendidos nas Unidades de Saúde do município de Vitória, ES, entre janeiro de 2008 e junho de 2011. Os isolados de E. coli foram submetidos à: (i) PCR para detecção dos genes eae, bfpA, aat, lt, st, ipaH, stx1 e stx2; (ii) hibridização de colônia com as sondas eae, aat e daaC; (iii) adesão em cultura de células HEp-2 para evidenciar padrão de aderência agregativa (AA), difusa (DA) e chain-like adhesion (CLA). PCR para detecção de genes de virulência foi realizado em isolados de EAEC, CLA, DAEC e aEPEC. Isolados de EAEC e CLA, foram submetidos a testes de formação de biofilme e de película. Foram obtidos 328 espécimes fecais e E. coli foi isolada de 85,7%. Os seguintes patotipos foram identificados: EAEC (18,3%), DAEC (11%), aEPEC (2,6%), ETEC (0,7%). CLA foi identificada em 4,9% e EIEC, tEPEC e STEC não foram detectados. Dos 60 isolados de EAEC (AA) (25% aat+ por PCR e 35% por hibridização), fímbrias de aderência agregativa foram evidenciadas em baixa frequência (aggA- 1,7%, aafA- 0%, agg3A- 11,7%, hdA- 8,3%). EAEC típica correspondeu a 31,7% dos isolados de EAEC (aggR+), e foram significantes nestas a formação de biofilme, escore 3+ de produção de película e presença dos genes aat, agg3A, hdA, aap, sat, pet, set1A e iucA. Todos os isolados CLA apresentaram o gene pet, 87,5%, foram aggR-, formaram película e nenhum produziu biofilme. Dentre dos 42 isolados de DAEC (DA), a sonda daaC detectou 52,4%. PCR evidenciou adesinas afa/Dr (daaD e afa) em 59,5% e adesina AIDA-I não foi encontrada, sugerindo que outras adesinas estejam envolvidas na adesão da DAEC. Isolados de DAEC afa/Dr + foram estatisticamente mais isolados de <5 anos. Em aEPEC, os genes da ilha de patogenicidade OI-122 pesquisados, nleE, efa1/lifA e paa foram evidenciados em 30% dos isolados, todos provenientes de <5 anos. Características de virulência de tEAEC e DAEC Afa/Dr sugerem que sejam subpopulações relacionadas com diarreia. CLA não parece ser variante de EAEC.

Caracterização da remoção de metais pesados na ETAR da Charneca (Óbidos), Águas do Oeste

Este trabalho teve como objectivos a quantificação analítica de quatro metais pesados (chumbo, níquel, crómio e cádmio) nas diferentes etapas da ETAR da Charneca (Óbidos) identificando, através dos coeficientes de partição, os principais mecanismos de remoção dos metais em cada etapa de tratamento. Foram também determinados os parâmetros mais importantes na caracterização de águas residuais (pH, CQO, ST, STV, SS e SSV). Foram realizadas duas campanhas de amostragem, uma primeira com o objectivo de aperfeiçoamento dos planos de amostragem e selecção dos métodos analíticos a adoptar e uma segunda para o cumprimento dos objectivos do trabalho. A determinação de metais pesados foi efectuada por Espectrometria de Absorção Atómica de Chama (FAAS) e Espectrometria de Absorção Atómica de Câmara de Grafite (GFAAS). Os restantes parâmetros analíticos foram determinados pelos métodos de referência (APHA, 1998). No período de amostragem, o afluente à ETAR apresentou concentrações reduzidas dos metais em estudo com valores médios de 11,78 µg/L. De entre os metais destacavam-se, no entanto, o crómio e de níquel, com concentrações respectivamente 27,83 µg/L e 17,50 µg/L. As amostras de areias, extraídas na obra de entrada, apresentaram concentrações mais significativas de chumbo e crómio, enquanto as amostras de gorduras, recolhidas no mesmo ponto, apresentaram concentrações mais elevadas de níquel e crómio. As amostras do efluente final revelaram concentrações muito reduzidas dos quatro metais estudados com a concentração média a situar-se nos 7,34 µg/L. Verificou-se uma remoção na fase líquida do efluente de cerca de 85% para o chumbo, 39% para o níquel e 34% para o crómio. No cádmio não se verificou remoção na fase líquida. Concluiu-se que a remoção dos metais é determinada por uma transferência destes para a fase sólida e que ocorre fundamentalmente no reactor biológico onde uma parte significativa dos metais pesados é absorvida pela biomassa presente. Nas lamas desidratadas, os metais encontrados em maior concentração foram o chumbo e o crómio com concentrações de respectivamente 130,64 mg/Kgmat.seca e 87,99 mg/Kg mat.seca, embora todos os metais pesados estudados apresentem uma situação de conformidade com os requisitos de lamas para valorização agrícola, estabelecidos na legislação nacional.

Estudo de digestão anaeróbia de resíduos sólidos agro-alimentares em instalação piloto

Hoje em dia são várias as energias “verdes” que beneficiam de forma inequívoca o meio ambiente, de modo a aproveitar recursos naturais disponíveis na natureza. Entre todos os tipos de energias limpas, surge a produção de biogás. É de notar que apesar de ser uma forma de energia já utilizada há muitos anos, esta pode ser melhorada através de uma gestão adequada de todos os recursos envolvidos na sua produção. Consegue-se desta forma, optimizar a produção de biogás, contribuindo para uma rentabilização do funcionamento de uma instalação. Para esta optimização é necessária uma análise e caracterização detalhada dos resíduos utilizados na geração desta energia. O presente trabalho foca-se no estudo da produção de biogás através de digestão anaeróbica. Este trabalho baseia-se num estudo real de produção de biogás, num reactor à escala semi-industrial, e com uma temperatura de trabalho em regime mesofílico (37°C). O substrato utilizado para a alimentação deste reactor foi cedido por uma conhecida indústria do ramo alimentar e consistia numa mistura de “casca” de batatas e lamas, numa proporção de 30% e 30% respectivamente. Em termos de resultados Óbidos neste projecto, verificou-se uma redução de cerca de 40% dos sólidos totais, o que indicia, aparentemente, a existência de dificuldades na hidrólise dos compostos em suspensão. A remoção orgânica na sua globalidade oscilou numa ampla gama de valores, com um valor médio de cerca 50%. A larga variedade de resultados pode estar relacionada com a heterogeneidade da amostra da alimentação. Apesar da existência de algumas dificuldades inerentes à realização do trabalho prático, concluiu-se que o substrato utilizado neste estudo revela grande potencial de produção de biogás.

Estudo da lixiviação de um concentrado de zinco

Neste trabalho estudou-se a lixiviação em meio sulfúrico do zinco e outros metais de valor de um concentrado zinco, tendo-se realizado ensaios de lixiviação à pressão atmosférica e em autoclave. Nos estudos de lixiviação utilizou-se o ião férrico (sulfato férrico) como agente oxidante e avaliaram-se os efeitos de diversas variáveis como a razão sólido/líquido, concentração do ião Fe (III), temperatura, a pressão de oxigénio e a presença de enxofre elementar na eficiência da lixiviação. Os ensaios de lixiviação em autoclave sob pressão de oxigénio foram realizados para verificar o efeito da manutenção da quantidade de Fe (III) na lixívia, por oxidação do Fe(II) com oxigénio. Os resultados obtidos mostraram que à pressão atmosférica para uma razão sólido/líquido de 5% foi possível lixiviar no máximo 59% de zinco e 22% de cobre com solução de 0,25 M de Fe2(SO4)3 e 0,50 M de H2SO4 em 2 horas a 60ºC e com uma razão sólido/líquido de 5% foi possível lixiviar no máximo 65% de zinco e 23% de cobre com uma solução de 0,5 M de Fe2(SO4)3 e 0,25 M de H2SO4 em 2 horas a 80ºC. Efectuar a lixiviação do concentrado de zinco sobre pressão de oxigénio permitiu aumentar a cinética da reacção de lixiviação, tendo sido possível lixiviar 97% de zinco e 48% do cobre em 2 horas de lixiviação com uma solução de 0,25 M Fe2(SO4)3 e 0,5 M H2SO4 a 95 ºC e a 6 bar de pressão de oxigénio (à entrada do reactor) com uma razão sólido/líquido de 5%. Utilizando razão sólido/líquido de 10 % foi possível lixiviar 93% de zinco e 54% do cobre com uma solução de 0,50 M Fe2(SO4)3 e 1,25 M H2SO4 a 95 ºC e a 6 bar de pressão de oxigénio, e para uma razão sólido/líquido de 20 % foi possível lixiviar 84% de zinco e 39% do cobre com uma solução de 0,11 M Fe2(SO4)3 e 2,00 M H2SO4 a 95 ºC e a 10 bar de pressão. As análises de difracção de Raios X efectuados aos resíduos de lixiviação revelaram que o enxofre era maioritariamente oxidado a enxofre elementar. Assim, para um dos ensaios de lixiviação em autoclave, verificou-se que a remoção com tetracloreto de carbono do enxofre elementar formado num primeiro andar de lixiviação (s/l=20%, 0,11 M Fe2(SO4)3 e 2,00 M H2SO4 a 95 ºC e a 10 bar de pressão) permitia aumentar a percentagem de zinco no segundo andar de 42 para 68%. Por último, o estudo do efeito da temperatura permitiu calcular como base nas velocidades iniciais do zinco a energia de activação para a lixiviação do zinco que foi de 39 ± 1.40 kJ/mol para a lixiviação em autoclave e de 38 ± 1.40 kJ/mol para a lixiviação à pressão atmosférica, o que é indicativo do controlo reaccional.

Estudo estatístico de produção: redução do tempo de fabrico das resinas alquídicas produzidas na resiquímica

Este trabalho tem por objectivo a detecção de padrões de comportamento anormais presentes no processo de fabricação das resinas alquídicas da Resiquimíca. Para o efeito foram efectuadas cartas de controlo do tipo X,MR para cada resina, nas quais foram representados os lotes produzidos para cada resina, bem como, o tempo total de fabrico de cada lote. De forma a aumentar a sensibilização das cartas de controlo foram utilizadas as oito regras de sensibilização de modo a determinar se as cartas se encontram em controlo estatístico ou não. As discrepâncias dos tempos de produção devem-se a factores e circunstâncias de produção que justificam que grande número das curvas analisadas não esteja em controlo estatístico. Os principais factores e circunstâncias de produção identificados foram os seguintes: reactor no qual é produzida a resina, falta de cuvas para descarregar as resinas, indisponibilidade dos operários e as matérias-primas utilizadas.

Leptonic CP violation

Several topics on CP violation in the lepton sector are reviewed. A few theoretical aspects concerning neutrino masses, leptonic mixing, and CP violation will be covered, with special emphasis on seesaw models. A discussion is provided on observable effects which are manifest in the presence of CP violation, particularly, in neutrino oscillations and neutrinoless double beta decay processes, and their possible implications in collider experiments such as the LHC. The role that leptonic CP violation may have played in the generation of the baryon asymmetry of the Universe through the mechanism of leptogenesis is also discussed.

Higienização de utensílios alimentares em estabelecimentos de ensino pré-escolar: um estudo em duas instituições de ensino

A transmissão de microrganismos patogénicos pode ocorrer através da sua presença em resíduos de alimentos ou água depositados sobre os utensílios que se encontram em deficientes condições de higienização. Para que seja assegurada a higiene alimentar torna-se essencial a conservação e higienização dos utensílios, desempenhando os manipuladores de alimentos um papel determinante no que diz respeito à execução de um eficaz protocolo de higienização, uma correcta manipulação e a adopção de normas higiénicas que evitem a contaminação dos utensílios. Da totalidade das amostras realizadas aos utensílios alimentares provenientes das duas instituições de ensino pré-escolar analisados neste estudo, 27% encontravam-se contaminadas e num insuficiente estado de higienização devido à presença de microrganismos mesófilos aeróbios a 30ºC em número superior a 100 UFC/peça. Foi verificado a presença de fungos e a pesquisa positiva de enterobactérias e bactérias presumíveis de E. coli. Em ambos os estabelecimentos de ensino, os utensílios constituídos por material plástico apresentaram níveis de contaminação na generalidade superiores em relação aos constituídos por aço inoxidável. O tipo de material e o estado dos utensílios são também aspectos relevantes que podem influenciar o processo de adesão microbiana e consequente formação de biofilme, pelo que na aquisição dos utensílios devem ser consideradas as características inerentes aos diferentes materiais, devendo os mesmos ser substituídos periodicamente devido ao desgaste causado pelo seu frequente uso. Para além disso, os utensílios devem passar constantemente por uma avaliação microbiológica para controlo da eficiência do processo de higienização, contribuindo para a garantia da higiene alimentar e segurança do alimento. A garantia da higiene alimentar constitui uma base importante em idades de maior vulnerabilidade.