The Nature of Magnetoelectric Coupling in Pb(Zr,Ti)O3-Pb(Fe,Ta)O3

The coupling between magnetization and polarization in a room temperature multiferroic (Pb(Zr,Ti)O3–Pb(Fe,Ta)O3) is explored by monitoring changes in capacitance that occur when a magnetic field is applied in each of three orthogonal directions. Magnetocapacitance effects, consistent with P2M2 coupling, are strongest when fields are applied in the plane of the single crystal sheet investigated.

Availability and transfer to grain of As, Cd, Cu, Ni, Pb and Zn in a barley agri-system: Impact of biochar, organic and mineral fertilizers

With biochar becoming an emerging soil amendment and a tool to mitigate climate change, there are only a few studies documenting its effects on trace element cycling in agriculture. Zn and Cu are deficient in many human diets, whilst exposures to As, Pb and Cd need to be decreased. Biochar has been shown to affect many of them mainly at a bench or greenhouse scale, but field research is not available. In our experiment we studied the impact of biochar, as well as its interactions with organic (compost and sewage sludge) and mineral fertilisers (NPK and nitrosulfate), on trace element mobility in a Mediterranean agricultural field (east of Madrid, Spain) cropped with barley. At harvesting time, we analysed the soluble fraction, the available fraction (assessed with the diffusive gradients in thin gels technique, DGT) and the concentration of trace elements in barley grain. No treatment was able to significantly increase Zn, Cu or Ni concentration in barley grain, limiting the application for cereal fortification. Biochar helped to reduce Cd and Pb in grain, whereas As concentration slightly increased. Overall biochar amendments demonstrated a potential to decrease Cd uptake in cereals, a substantial pathway of exposure in the Spanish population, whereas mineral fertilisation and sewage sludge increased grain Cd and Pb. In the soil, biochar helped to stabilise Pb and Cd, while marginally increasing As release/mobilisation. Some of the fertilisation practises or treatments increased toxic metals and As solubility in soil, but never to an extent high enough to be considered an environmental risk. Future research may try to fortify Zn, Cu and Ni using other combinations of organic amendments and different parent biomass to produce enriched biochars.

Geochemical analysis of sediments from a polluted waterway in the vicinity of a metallurgical plant, Minas Gerais, Brazil

Mining and metallurgical industries are the most responsible for heavy metal contamination. These contaminants are often associated to poor management strategies and the lack of suitable containment areas. This is the case of one of the largest metal alloy producers in the São Francisco river basin, in Minas Gerais state, Brazil. During operation, the tailings of this activity have been accumulated in the surrounding area, leading to heavy metal contamination (Mn, Cu, Zn, Ni, Pb, Cd, Cr and As), much above the critical levels, which accumulate in the sediments of the nearby waterways, in the soils of the drainage area, and in the water column. In this work we are going to discuss both the contamination level and its extent in the Consciência river, a small tributary of the São Francisco river, the longest river entirely Brazilian, by analyzing the geochemistry and mineralogy of the accumulated sediments. It will be also discuss the reclamation strategies of this site and the impact on the environment.

Pathways of recent fine-grained sediment transport on the central Portuguese continental margin

Com o intuito de estudar as principais vias de transporte de sedimentos finos recentes na zona central da margem continental Oeste Portuguesa, parâmetros geoquímicos, mineralógicos e granulométricos foram analisados em sedimentos superficiais e em matéria particulada colhida em armadilhas de sedimentos e integrados com observações da hidrodinâmica de fundo. Os parâmetros geoquímicos foram também estudados na coluna de sedimentos depositada nos últimos 150 anos e em sedimentos pré-industriais. Os referidos parâmetros determinados foram: concentrações elementares, isótopos estáveis de Pb, teores em materiais litogénicos, carbonato de cálcio e carbono orgânico. Os canhões de Lisboa-Setúbal e Cascais tiveram especial destaque no presente estudo dado que, até à data, encontram-se menos estudados que o Canhão da Nazaré. Os resultados mostram que a distribuição de sedimentos na zona central da margem ocidental Portuguesa é particionada pelos canhões e que a exportação de sedimentos da plataforma para zonas mais profundas da margem é restringida pelas correntes do talude, excepto onde os canhões funcionam como corredores para o transporte de sedimentos. Enquanto no Canhão de Lisboa-Setúbal, e provavelmente no Canhão de Cascais, o transporte de sedimentos até à zona inferior é limitada, provavelmente apenas despoletado por eventos de elevada energia, no Canhão da Nazaré o transporte ao longo do todo o canhão parece eficiente. As zonas superiores dos canhões de Lisboa-Setúbal e Cascais presentemente actuam como armadilhas de sedimentos finos, aprisionando partículas em suspensão provenientes da plataforma adjacente. A introdução directa de sedimentos provenientes das plumas dos rios Tejo e Sado nas zonas superiores dos canhões parece limitada, contudo a resuspensão dos sedimentos do prodelta do Tejo como resultado de ondas de tempestade e ondas de maré interna permite o transporte de sedimentos para os canhões adjacentes. Na plataforma de Lisboa-Setúbal-Sines foram identificadas as assinaturas geoquímicas e mineralógicas de diferentes fontes de sedimentos finos (e.g. estuários do Tejo e Sado, arribas costeiras, lagoas de St. André e Melides). As concentrações elementares pré-industriais são muito semelhantes nos canhões da Nazaré e Lisboa-Setúbal, mas variados graus de enriquecimento antrópico de metais traço estão presentes nos sedimentos recentes. A mais acentuada influência antrópica na última área referida é consistente com a sua proximidade a áreas densamente povoadas e industrializadas e com input de sedimentos originários dos rios Tejo e Sado, potenciais transportadores de partículas poluentes. A dispersão de Pb atmosférico parece também significativa sendo que toda a zona da plataforma continental adjacente aos canhões de Lisboa-Setúbal e Cascais apresenta-se enriquecida. A principal fonte de Pb antrópico identificada através de isótopos estáveis de Pb é consistente com a assinatura das cinzas de incineradoras. No Canhão de Lisboa a imersão de dragados contaminados parece ser também uma potencial importante fonte de metais traço antropogénicos.

Geoquímica de superfície na área envolvente da mineralização do Salgadinho: contribuição para o estudo das fases - suporte do Cu Pb e Zn e para a optimização dos métodos de prospecção geoquímica

Resumo indisponível

Genotoxicity and cytotoxicity of Cr(VI) and Pb²+ in Pisum sativum

A toxicidade dos metais é uma problemática que envolve a saúde humana e o ambiente, sendo necessária uma vigilância constante e uma avaliação dos danos precisa e robusta. As plantas, como principal fonte alimentar e de produtos, são de vital importância à sociedade humana. Devido a serem seres sesseis, este grupo é um dos mais afectados por poluentes, tornandoos objectos de estudo extremamente interessantes. O objectivo desta tese foi avaliar os efeitos genotóxicos e citotóxicos do Cr(VI) e Pb2+ na espécie modelo Pisum sativum L. No capitulo I é introduzida a problemática da toxicidade de ambos os metais, com especial relevo nas plantas, bem como as abordagens mais actuais no estudo da geno e citotoxicidade. No capitulo II são apresentados os resultados dos estudos da genotoxicidade do Pb2+ (II-1) e Cr(VI) (II-2 e II-3), tendo sido realizados analises de dano ao DNA a vários níveis e alterações do ciclo celular (II-1 e II-2), bem como a detecção de instabilidade de microssatelites (II-1 e II-3), que é um indicador do estado funcional do mecanismo de reparação do DNA. O capítulo III aborda o efeito de stresses abióticos na capacidade fotossintética da espécie modelo. No capítulo III-1, realizou-se um estudo pioneiro de avaliação da aplicabilidade da citometria de fluxo no estudo da fotossíntese, mais concretamente no estado funcional e estrutural dos cloroplastos, quando expostos a um inibidor da fotossíntese (Paraquat). Os dados obtidos neste estudo encorajaram a aplicação da técnica nos capítulos III-2 e III-3, nos quais se analisaram os efeitos dos metais Pb2+ (III- 2) e Cr(VI) (III-3) na capacidade fotossintética de plantas expostas a este metal; em estudos que envolveram vários marcadores clássicos, para alem dos da citometria de fluxo. Finalmente, no capítulo IV são apresentadas as conclusões finais do trabalho, uma comparativa entre os efeitos e níveis de toxicidade dos dois metais em estudo e são apontadas algumas perspectivas para futuros estudos, levantadas pelos dados obtidos.

Geoquímica dos granitóides de Aguiar da Beira, norte de Portugal

A área de Aguiar da Beira está integrada nos terrenos autóctones da Zona Centro-ibérica e é constituída essencialmente por rochas granitóides variscas instaladas durante e após a terceira fase de deformação (D3). As relações de campo mostram que estes granitóides intruíram formações metassedimentares de idade proterozóica superior-câmbrica e as sequências do Ordovícico e do Carbónico do sinclinal Porto-Sátão, cujo extremo SE aflora na área de estudo. Com base na cartografia publicada e nos dados de campo colhidos no âmbito deste trabalho, foi possível individualizar oito intrusões distintas: o granodiorito -granito biotítico de Sernancelhe, o granito gnaissoso de duas micas, o granito moscovítico-biotítico de Vila Nova de Paiva, o granodiorito-granito biotítico-moscovítico de Lagares e os granitos de Touro (biotítico-moscovítico), Aguiar da Beira (moscovítico-biotítico), Pera Velha / Vila da Ponte (biotítico-moscovítico) e Rei Mouro (moscovítico-biotítico). A presença de encraves microgranulares em cinco dos granitóides estudados sugere que os processos de mistura de magmas desempenharam um papel importante na sua petrogénese. As datações U-Pb obtidas em zircões e monazites durante o presente estudo permitiram subdividir os granitóides de Aguiar da Beira em três grupos, de acordo com as suas relações com a terceira fase de deformação (D3): granitóides sin-tectónicos (Sernancelhe e granito gnaissoso; 322-317 Ma), tardi-tectónicos (Vila Nova de Paiva, Lagares e Touro; 308-306 Ma), e tardi- a pós-tectónicos (Aguiar da Beira, Pera Velha / Vila da Ponte e Rei Mouro; 303297 Ma). As assinaturas geoquímicas de elementos maiores e traço dos granitóides estudados, em conjunto com os dados isotópicos Sr-Nd e δ18 (rocha total e zircão) apontam para uma contribuição significativa de protólitos crustais na génese destes magmas. Á excepção do granito gnaissoso, todos os granitóides possuem um carácter transicional entre os granitos do tipo I e do tipo S, o que apoiado pelos dados de geoquímica de rocha total e isotópica, e pela presença de encraves microgranulares de composição mais máfica presentes em muitos deles, indicia uma forte intervenção de processos de hibridização de líquidos de proveniência distinta (crustais e mantélicos), em diferentes proporções, na sua origem. Pelo contrário, as características geoquímicas e isotópicas do granito gnaissoso revelam claras afinidades com os granitos do tipo S, e sugerem que tenha derivado da anatexia de fontes exclusivamente supracrustais. No entanto, parte da variabilidade geoquímica e isotópica observada em todos os granitóides estudados só poderá ser explicada pela actuação de processos de cristalização fraccionada, especialmente intensos no caso do granito gnaissoso e dos granitos tardi- a PÓS-D3.

Palinostratigrafia e isótopos estáveis do Jurássico da Bacia Algarvia e da Carrapateira

A biostratigrafia de dinoflagelados, do Jurássico da Bacia Algarvia e do Afloramento Mesozoico da Carrapateira, foi efetuada com base no estudo palinológico de 482 amostras, provenientes de quinze sucessões margo-calcárias da sub-bacia ocidental, sub-bacia oriental e de duas sondagens offshore da Bacia Algarvia, e da Baía das Três Angras no Afloramento Mesozoico da Carrapateira. As amostras recolhidas do Jurássico Inferior revelaram-se pobres em palinomorfos devido, principalmente, à natureza dolomítica destas sucessões carbonatadas. Os resíduos orgânicos das amostras pertencentes ao Jurássico Médio e Superior são, geralmente, abundantes e possuem palinomorfos bem preservados. Foram identificadas 57 espécies de quistos de dinoflagelados, 5 espécies de esporos, 9 espécies de pólenes, 1 género de acritarcas e 1 género de algas. Os novos dados palinostratigráficos, com base em quistos de dinoflagelados, são consistentes com as Cronozonas de amonites descritas para estas sucessões. As palinofloras de dinoflagelados revelam afinidades com a província do Tétis. Na Bacia Algarvia não foi registada a presença das principais formas marcadoras das biozonas do NW da Europa e as associações recuperadas revelaram-se significativamente menos diversas do que associações contemporâneas conhecidas noutros locais. Este facto estará relacionado com fatores paleogeográficos e com as condições restritas que prevaleceram na Bacia Algarvia durante o Jurássico. A partir da análise de palinofácies verificou-se a existência de uma grande similaridade entre os ambientes deposicionais em todas as sucessões analisadas, verificando-se a existência de uma variação entre ambientes de plataforma proximal a intermédia, sempre com forte influência continental. Os perfis quimiostratigráficos,de δ13C e δ18O, obtidos da análise de rocha total, das sucessões carbonatadas do Bajociano superior - Kimmeridgiano inferior, mostram uma tendência geral semelhante às curvas δ13C e δ18O globais para este intervalo, no domínio tetisiano. Excursões negativas de δ13C foram observadas em Benaçoitão e na Baía das Três Angras. No entanto, estes terão sido eventos locais, que não têm relação com a curva global δ13C, tendo sido interpretados como o resultado da entrada de grande quantidade de 12C para a bacia, cuja origem pode estar associada à degradação e oxidação da matéria orgânica e/ou meteorização das áreas continentais em consequência de variações do nível do mar.

Contributo da geoquímica e da sedimentologia na caracterização de influências antropogénicas em ambientes estuarinos

Tese de doutoramento, Geologia (Geoquímica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016

Neuropatia, Incapacidade e Aspectos Ortopédicos da Lepra na Guiné-Bissau

Resumo A lepra resulta da infecção por M. leprae. Manifesta-se fundamentalmente por lesões cutâneas e dos nervos periféricos podendo, no entanto, atingir outros órgãos e sistemas. A neuropatia periférica a nível dos membros, com consequente disfunção sensitiva e motora, pode culminar em lesões deformantes e gravemente incapacitantes. A terapêutica médica e cirúrgica, bem como a reabilitação têm um lugar importante na prevenção e no tratamento destas lesões. Este foi um estudo de carácter observacional, transversal e analítico, com o objectivo de caracterizar uma população de doentes com lepra no que se refere às sequelas do foro neuro-músculo-esquelético. Pretendeu-se avaliar o seu impacto em termos de incapacidade, de forma a determinar as necessidades no que respeita a intervenções preventivas e terapêuticas. A população estudada incluía dois grupos de doentes com diagnóstico de lepra – novos doentes (ND) e antigos doentes (AD) – internados ou seguidos em ambulatório no Hospital de Cumura, onde confluem todos os casos de lepra reportados na Guiné-Bissau. Para a colheita de dados foi realizada a consulta de registos clínicos do hospital, bem como a avaliação de doentes segundo um protocolo elaborado para o efeito. Para a classificação da incapacidade foi usado o Maximum Impairment Grade da OMS e o Eye Foot and Hand Score. A amostra consistiu em 82 doentes (54 ND e 28 AD). No grupo ND obteve-se 9,3% de indivíduos com idade inferior a 15 anos, 63,0% de indivíduos com doença do tipo multibacilar (MB) e 29,6% de indivíduos com incapacidade grau 2. Neste grupo os indivíduos paucibacilares (PB) apresentavam 10,0% de incapacidade grau 2 e os MB 41,2%. No grupo dos AD a incapacidade grau 2 ocorreu em 80,0% dos casos. Os troncos nervosos mais frequentemente envolvidos foram, por ordem decrescente de frequência: 1) nos ND, o tibial posterior, o mediano, o cubital, o ciático popliteu externo e o radial; 2) nos AD, o tibial posterior, o cubital, o mediano, o ciático popliteu externo e o radial. Os troncos nervosos que mais se associaram a lesões/deformidades foram nos ND e AD: o tibial posterior, cubital e mediano. As lesões dos membros mais frequentes foram: 1) nos ND, feridas e úlceras das mãos e dos pés, mutilação de dedos das mãos; 2) nos AD, mutilação das mãos e pés e mão em garra. O pé pendente/equino ocorreu apenas nos AD. Após o diagnóstico a maioria dos AD foram abandonados pela família ou amigos e encontravam-se dependentes nas actividades domésticas. Globalmente, 78% não retomou a sua actividade profissional (na maior parte das vezes ligada ao trabalho rural) ou mudou de ocupação. Os resultados obtidos sugerem que uma proporção importante de indivíduos está a ser diagnosticada tardiamente, o que pode corresponder a um maior número de casos detectados activamente em zonas antes não abrangidas pelas actividades de controlo da lepra. A maioria dos novos casos detectados eram MB, que correspondiam aos que apresentavam maior incapacidade. Os troncos nervosos mais atingidos foram os descritos na literatura, resultando nas lesões habituais. Estas são abordadas correctamente se passíveis de tratamento conservador, contudo parece escassear o recurso a soluções cirúrgicas. Estas lesões estiveram associadas a impacto negativo na qualidade de vida e integração social destes doentes. O estudo sugere que a detecção precoce da lepra e das lesões incapacitantes a ela associadas podem ser optimizadas no hospital de Cumura. Existe lugar para o tratamento cirúrgico que pode alterar a história natural da doença e suas consequências físicas, familiares e sociais.

ABCC Subfamily Vacuolar Transporters are Involved in Pb (Lead) Detoxification in Saccharomyces cerevisiae

The present work has as objective to contribute for the elucidation of the mechanism associated with Pb detoxification, using the yeast Saccharomyces cerevisiae as a model organism. The deletion of GTT1 or GTT2 genes, coding for functional glutathione transferases (GST) enzymes in S. cerevisiae, caused an increased susceptibility to high Pb concentrations (500-1000 μmol L(-1)). These results suggest that the formation of glutathione-Pb conjugate (GS-Pb), dependent of GSTs, is important in Pb detoxification. The involvement of ATP-binding cassette (ABC) vacuolar transporters, belonging to class C subfamily (ABCC) in vacuolar compartmentalization of Pb, was evaluated. For this purpose, mutant strains disrupted in YCF1, VMR1, YBT1 or BPT 1 genes were used. All mutants tested, without vacuolar ABCC transporters, presented an increased sensitivity to 500-1000 μmol L(-1) Pb comparative to wild-type strain. Taken together, the obtained results suggest that Pb detoxification, by vacuolar compartmentalization, can occur as a result of the concerted action of GSTs and vacuolar ABCC transporters. Pb is conjugated with glutathione, catalysed by glutathione transferases and followed to the transport of GS-Pb conjugate to the vacuole by ABCC transporters.

Impact of multi-metals (Cd, Pb and Zn) exposure on the physiology of the yeast Pichia kudriavzevii

Metal contamination of the environment is frequently associated to the presence of two or more metals. This work aimed to study the impact of a mixture of metals (Cd, Pb and Zn) on the physiology of the non-conventional yeast Pichia kudriavzevii. The incubation of yeast cells with 5 mg/l Cd, 10 mg/l Pb and 5 mg/l Zn, for 6 h, induced a loss of metabolic activity (assessed by FUN-1 staining) and proliferation capacity (evaluated by a clonogenic assay), with a small loss of membrane integrity (measured by trypan blue exclusion assay). The staining of yeast cells with calcofluor white revealed that no modification of chitin deposition pattern occurred during the exposure to metal mixture. Extending for 24 h, the exposure of yeast cells to metal mixture provoked a loss of membrane integrity, which was accompanied by the leakage of intracellular components. A marked loss of the metabolic activity and the loss of proliferation capacity were also observed. The analysis of the impact of a single metal has shown that, under the conditions studied, Pb was the metal responsible for the toxic effect observed in the metal mixture. Intracellular accumulation of Pb seems to be correlated with the metals' toxic effects observed.

Variação temporal da protoporfirina-zinco PPZ em trabalhadores expostos a chumbo

RESUMO - O doseamento da protoporfirina-zinco (PPZ) vem sendo preconizado como indicador a utilizar em primeira linha nos programas de monitorização biológica da exposição profissional a chumbo. A PPZ apresenta um elevado grau de associação com a plumbemia e representa, num dado momento, o efeito metabólico do chumbo sobre a ferro- -quelatase (enzima catalisadora da incorporação do ferro na protoporfirina IX) ao longo dos anteriores cerca de três meses. Num estudo incidindo sobre 67 trabalhadores expostos a chumbo, do sexo masculino, os autores avaliaram a variação da PPZ em relação à plumbemia determinada num determinado momento (t0) e em sucessivos doseamentos efectuados cerca de 30 (t1), 60 (t2) e 90 (t3) dias após esse momento. Da análise dos resultados obtidos conclui-se que em trabalhadores expostos a chumbo de modo considerado estável (com níveis de Pb-S entre 30 e 78 μg/dL) a PPZ não variou significativamente ao longo do período de tempo considerado. Deste modo, parece poder concluir-se que os resultados de PPZ são representativos do nível de exposição (inferida pelos níveis de dose interna) pelo menos em relação ao período de cerca de três meses anteriores, correspondendo à resposta orgânica consequente à dose em causa.