Assessment of NDVI, land surface temperature and precipitation anomalies for drought monitoring in Bayankhongor province, Mongolia

During the last decade Mongolia’s region was characterized by a rapid increase of both severity and frequency of drought events, leading to pasture reduction. Drought monitoring and assessment plays an important role in the region’s early warning systems as a way to mitigate the negative impacts in social, economic and environmental sectors. Nowadays it is possible to access information related to the hydrologic cycle through remote sensing, which provides a continuous monitoring of variables over very large areas where the weather stations are sparse. The present thesis aimed to explore the possibility of using NDVI as a potential drought indicator by studying anomaly patterns and correlations with other two climate variables, LST and precipitation. The study covered the growing season (March to September) of a fifteen year period, between 2000 and 2014, for Bayankhongor province in southwest Mongolia. The datasets used were MODIS NDVI, LST and TRMM Precipitation, which processing and analysis was supported by QGIS software and Python programming language. Monthly anomaly correlations between NDVI-LST and NDVI-Precipitation were generated as well as temporal correlations for the growing season for known drought years (2001, 2002 and 2009). The results show that the three variables follow a seasonal pattern expected for a northern hemisphere region, with occurrence of the rainy season in the summer months. The values of both NDVI and precipitation are remarkably low while LST values are high, which is explained by the region’s climate and ecosystems. The NDVI average, generally, reached higher values with high precipitation values and low LST values. The year of 2001 was the driest year of the time-series, while 2003 was the wet year with healthier vegetation. Monthly correlations registered weak results with low significance, with exception of NDVI-LST and NDVI-Precipitation correlations for June, July and August of 2002. The temporal correlations for the growing season also revealed weak results. The overall relationship between the variables anomalies showed weak correlation results with low significance, which suggests that an accurate answer for predicting drought using the relation between NDVI, LST and Precipitation cannot be given. Additional research should take place in order to achieve more conclusive results. However the NDVI anomaly images show that NDVI is a suitable drought index for Bayankhongor province.

Electrodialytic recovery of phosphorus and organic contaminants removal from sewage sludge

Phosphorus is a macronutrient essential to life which comes from phosphate rock, a non-renewable resource. Sewage sludge from wastewater treatment plants (WWTP) is a secondary resource rich in phosphorus that can be valorized. However, organic compounds are detected in sewage sludge, due to its non-polar and hydrophobic character, being considered an environmental risk. The present dissertation aims to study the efficiency of the electrodialytic process (ED) when applied to sewage sludge aiming phosphorus recovery and organic contaminants removal. Four organic compounds were analyzed: 17α-ethynylestradiol (EE2), bisphenol A (BPA), caffeine (Caf) and oxybenzone (MBPh). The experiments took place in an ED cell with two compartments and an anion exchange membrane, with the sludge in the cathode compartment. The experiments were carried out for three days with spiked sewage sludge (six assays). One control experiment was done without current, three experiments were carried out applying a constant current of 50, 75, and 100 mA and two experiments were carried out applying sequential currents: 50 mA, 75 mA and 100 mA and the opposite (100-75-50 mA). A qualitative and quantitative analysis of microorganisms existing in the samples was also done. At the end, the pH increased in the sewage sludge favoring phosphorus recovery. In terms of phosphorus, the highest recovery was achieved in the experiment run with 100 mA, where 70.3±2.0% of total phosphorus was recovered in the electrolyte. Generally, compounds degradation was favored by the current. Caf and MBPh achieved degradation percentages of 96.2±0.2% and 84.8±1.3%, respectively, in 100 mA assay. EE2 (83.1±1.7%) and BPA (91.8±4.6%) degradations were favored by 50 mA current. A total of 35 taxa from four different groups were identified, totalizing between 81,600-273,000 individuals per gram of initial sludges. After ED, microbial community population decreased between 47-98%. Arcella gibbosa represented 61% of the total observed organisms and revealed to be more tolerant to medium changes.

Removal of organic contaminants from wastewater using the electrodialytic process

Pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) are widely used on a daily basis. After their usage they reach the wastewater treatment plants (WWTPs). These compounds have different physico-chemical characteristics, which makes them difficult to completely remove in the WWTPs, througth conventional treatments. Currently, there is no legislation regarding PPCPs thresholds in effluent discharge. But, even at vestigial concentrations, these compounds enclose environmental risks due to, e.g., endocrine disruption potential. There is a need of alternative techniques for their removal in WWTPs. The main goal of this work was to assess the use of electrodialytic (ED) process to remove PPCPs from the effluent to be discharged. A two-compartment ED cell was used testing (i) the effluent position in the cell (anode and cathode compartment); (ii) the use of anion (AEM) and cation exchange membrane (CEM); (iii) the treatment period (6, 12 and 24 hours); (iv) effluent recirculation and current steps; (v) the feasibility of sequential treatments. Phosphorus (P) removal from effluent and energetic costs associated to the process were also evaluated. Five PPCPs were studied – caffeine (CAF), bisphenol A (BPA), 17 β-estradiol (E2), ethinyl estradiol (EE2) and oxybenzone (MBPh). The ED process showed to be effective in the removal when effluent is in the anode compartment. Oxidation is suggested to be the main removal process, which was between 88 and 96%, for all the compounds, in 6 hours. Nevertheless, the presence of intermediates and/or by-products was also observed in some cases. Effluent recirculation should have a retention time in the ED cell big enough to promote removal whereas the current steps (effluent in anode compartment) slightly increased removal efficiencies (higher than 80% for all PPCPs). The sequential set of ED treatment (effluent in anode compartment) showed to be effective during both periods with a removal percentage between 80 and 95% and 73 to 88% in the case of AEM and CEM, respectively. Again, the main removal process is strongly suggested to be oxidation in the anode compartment. However, there was an increase of BOD5 and COD, which might be explained by effluent spiking, these parameters limiting the effluent discharge. From these treatments, the use of AEM, enhanced the P removal from effluent to minimize risk of eutrophication. Energetic costs of the best set-up (6 hours) are approximately 0,8€/m3 of wastewater, a value considered low, attending to the prices of other treatment processes.

How to improve urban mobility in Lisbon: intermodality and information and ticketing systems

Urban mobility is one of the main challenges facing urban areas due to the growing population and to traffic congestion, resulting in environmental pressures. The pathway to urban sustainable mobility involves strengthening of intermodal mobility. The integrated use of different transport modes is getting more and more important and intermodality has been mentioned as a way for public transport compete with private cars. The aim of the current dissertation is to define a set of strategies to improve urban mobility in Lisbon and by consequence reduce the environmental impacts of transports. In order to do that several intermodal practices over Europe were analysed and the transport systems of Brussels and Lisbon were studied and compared, giving special attention to intermodal systems. In the case study was gathered data from both cities in the field, by using and observing the different transport modes, and two surveys were done to the cities users. As concluded by the study, Brussels and Lisbon present significant differences. In Brussels the measures to promote intermodality are evident, while in Lisbon a lot still needs to be done. It also made clear the necessity for improvements in Lisbon’s public transports to a more intermodal passenger transport system, through integration of different transport modes and better information and ticketing system. Some of the points requiring developments are: interchanges’ waiting areas; integration of bicycle in public transport; information about correspondences with other transport modes; real-time information to passengers pre-trip and on-trip, especially in buses and trams. After the identification of the best practices in Brussels and the weaknesses in Lisbon the possibility of applying some of the practices in Brussels to Lisbon was evaluated. Brussels demonstrated to be a good example of intermodality and for that reason some of the recommendations to improve intermodal mobility in Lisbon can follow the practices in place in Brussels.

Análise do ciclo de vida do cimento. Caso de estudo: fábrica da Secil-Outão

O cimento é o material de construção mais utilizado na edificação de estruturas. A sua produção compreende um consumo material e energético muito significativo que se traduz numa contribuição igualmente relevante para a deterioração do ambiente. A presente dissertação consistiu na aplicação da abordagem de ciclo de vida ao processo de produção de dois tipos de cimento – CEM I 42,5 e CEM II 32,5 – com a finalidade de calcular o impacte ambiental de cada um e comprovar o desempenho ambiental superior do segundo. A análise do ciclo de vida foi desenvolvida de acordo com uma abordagem cradle-to-gate, segundo os requisitos das normas ISO 14040 e 14044 e da Norma Europeia 15804/2012. Os dados utilizados são específicos do processo de produção de cimento na fábrica de cimento Secil-Outão. Os resultados dos inventários do ciclo de vida demonstraram que, decorrente da utilização de uma maior quantidade de clínquer no seu fabrico, o CEM I 42,5 exige um maior consumo de matérias-primas naturais e de energia, tanto elétrica como térmica. O CEM II 32,5 apresenta consumos materiais e energéticos inferiores ao cimento do tipo I, devido a uma taxa de incorporação de clínquer mais baixa, mas compreende um consumo de matérias-primas secundárias mais alto. Em relação aos fluxos de saída, o CEM I 42,5 é responsável por níveis de emissão de CO2, PM10 e outros poluentes superiores aos do CEM II 32,5, em consequência do consumo elevado de combustíveis. A produção do cimento do tipo I é responsável por uma maior contribuição para a ecotoxicidade de sistemas marinhos e terrestres e para a deterioração da saúde pública, através da emissão de metais pesados, e para o agravamento das alterações climáticas, devido às emissões de CO2. A produção do cimento do tipo II apresenta um menor impacte ambiental e, por isso, um desempenho ambiental superior.

Avaliação da implementação da fase III da zona de emissões reduzidas de Lisboa

Os efeitos de uma qualidade do ar reduzida são sentidos principalmente em centros urbanos, como Lisboa, onde persistem situações de concentrações elevadas de dióxido de azoto (NO2) e matéria particulada (PM10), originadas pelo tráfego automóvel. Para diminuir a concentração desses poluentes foi implementada uma Zona de Emissões Reduzidas (ZER) em Lisboa, que entrou na fase III em janeiro de 2015. Avaliou-se a evolução da qualidade do ar nos últimos cinco anos em Lisboa, nomeadamente as excedências aos valores limite legais de curto prazo para NO2 e PM10, bem como a influência da meteorologia na sua ocorrência. A qualidade do ar, em geral, melhorou, registando-se a maioria das excedências no outono e inverno, em dias úteis e final da tarde e início da manhã, períodos coincidentes com a maior intensidade de tráfego rodoviário. A altura da base da inversão térmica e a velocidade do vento são mais reduzidas em dias com excedências, o que indicia um papel relevante da meteorologia. A avaliação do impacte da fase II da ZER nas excedências aos valores limite revelou que o número de excedências e a duração dos episódios de poluição diminuíram, mas mais significativamente em estações fora da ZER. Analisou-se a influência da fase III da ZER na composição da frota automóvel e nas emissões associadas de NOX e PM na Avenida da Liberdade, com base nos dados obtidos antes (2014) e depois (2015) da fase III. Verificou-se uma melhoria na frota em toda a cidade, mais acentuada na zona 2 que na zona 1. Concluiu-se que o impacte da fase III foi reduzido, principalmente na zona 1, possivelmente relacionado com a escassa fiscalização. Caso o número de veículos se tivesse mantido igual entre 2014 e 2015, teria sido possível uma redução de 23% nas emissões de NOX e de 8% nas de PM.

Qualidade do ar interior em habitações: fontes emissoras de poluentes

Nos últimos anos, a qualidade do ar interior tem emergido como uma das principais preocupações para os utilizadores, proprietários e gestores de edifícios. A consciência e procura de ambientes interiores saudáveis têm vindo a aumentar, sendo que é generalizado o reconhecimento da importância de ambientes interiores com concentrações de poluentes aceitáveis, confortáveis e produtivos. As pessoas gastam cerca de 90 por cento do seu tempo em ambientes fechados, sendo que o ar dentro de habitações e noutros edifícios pode ser mais poluído do que no ar exterior. Nas habitações diversas fontes emissoras de poluentes estão presentes e a distância entre estas fontes e os ocupantes é muito reduzida. Isto significa que a exposição a poluentes do ar dentro das habitações pode ser muito elevada. O presente estudo teve como objetivo caraterizar a exposição a fontes interiores em habitações. Foram estudadas as seguintes fontes emissoras: lareiras abertas e lareiras fechadas com recuperador de calor com queima de pinho e briquetes; confeção de alimentos, incluindo preparações de fritos e cozidos, bem como o uso de torradeiras elétricas. A exposição de seres humanos a poluentes durante o sono também foi avaliada. As medições de poluentes, como material particulado (PM1, PM2,5, PM10), ozono (O3), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), compostos orgânicos voláteis (COVs) e formaldeído (CH2O), e parâmetros de conforto, como temperatura e humidade relativa, foram realizadas em três casas com caraterísticas diferentes. A análise temporal dos dados e a comparação entre as concentrações de poluentes medidas no interior e exterior foram utilizadas para avaliar o impacte das fontes avaliadas. Os resultados indicaram que os seres humanos estão expostos a concentrações elevadas de poluentes quando estão perto de fontes específicas. As medições efetuadas em espaços com lareiras indicaram que as concentrações foram mais elevadas no caso da lareira aberta aquando da combustão de pinho. As concentrações de partículas, COVs, CO e CH2O ultrapassaram os valores limite definidos pela legislação. Durante as atividades de culinária as concentrações de COVs, CH2O e partículas medidas na cozinha também excederam os valores limite definidos pela legislação nacional. As concentrações foram mais elevadas para a confeção de alimentos de fritos em fogão a gás e quando a torradeira foi utilizada para um pão bastante torrado. Durante a noite foi observado o aumento das concentrações de CO2 e concentrações superiores de poluentes foram registadas para porta e janela fechadas.

Práticas de gestão e avaliação de desempenho ambiental no setor portuário em Portugal

A avaliação do desempenho ambiental e de sustentabilidade por parte das organizações tem vindo a ganhar cada vez mais relevância nos últimos anos, incluindo nas organizações relacionadas com a atividade portuária. Cada vez mais se verifica a necessidade de analisar e comunicar o desempenho do setor, na perspetiva económica, social e também ambiental. Neste sentido, as práticas e instrumentos de gestão e avaliação de desempenho fornecem os meios necessários e permitem ainda apoiar a gestão e os processos de tomada de decisão. Dado que o setor portuário é um dos setores de atividade mais importantes a nível mundial e também a nível nacional, a integração da gestão ambiental na sua estrutura terá um impacte significativo no desempenho económico e ambiental de cada país. Contudo, este é um setor em que se verificam lacunas na investigação sobre a utilização deste tipo de práticas, nomeadamente no contexto português. A presente dissertação tem como principal objetivo analisar as práticas de gestão e avaliação de desempenho ambiental no setor portuário em Portugal, incluindo os portos do continente e também das regiões autónomas. Por forma a cumprir o objetivo a que se propunha, desenvolveu-se um inquérito por questionário. Este foi posteriormente aplicado aos portos nacionais, e permitiu traçar o perfil de utilização dessas práticas bem como identificar os pontos fortes e fracos e criar algumas recomendações direcionadas ao setor. Os principais resultados revelaram que, apesar de existiram algumas práticas já implementadas, existe uma grande margem para evoluir, sobretudo no que diz respeito aos portos de menores dimensões. Os portos nacionais necessitam de apostar mais na implementação e utilização de práticas de gestão e avaliação de desempenho ambiental, nomeadamente de Sistemas de Gestão Ambiental, formação na área do ambiente, utilização de indicadores de desempenho e de procedimentos de monitorização. Espera-se ainda que o trabalho desenvolvido nesta dissertação possa impulsionar a criação de melhorias no setor portuário nacional e o desenvolvimento de outros estudos complementares nesta área.

Metais pesados na água

O presente artigo pretende descrever os métodos de determinação dos metais pesados em amostras de água, assim como a ocorrência e toxicidade de compostos metálicos como o chumbo (Pb), arsénio (As) e mercúrio (Hg).

Estruturas de correção torrencial nas ribeiras do Funchal, açudes: inventariação e análise comparativa

A presente dissertação tem como propósito a elaboração de um inventário relativo às estruturas de correção torrencial construídas no concelho do Funchal. Na sequência da aluvião do dia 20 de fevereiro de 2010, resultante de um período prolongado de chuva na ilha da Madeira, aliada ao facto desta ter um relevo muito pronunciado e extremamente acidentado, originaram-se os movimentos de vertente que, na sua grande maioria, são responsáveis pela ocorrência de cheias rápidas. Pois as bacias hidrográficas da ilha são de pequena dimensão e consequentemente as suas ribeiras, dão origem a tempos de concentração muito reduzidos. Desta forma, as ribeiras que são alimentadas pelo escoamento líquido e sólido, tornam-se num agente erosivo e potenciam um rasto de destruição. Esta aluvião teve consequências devastadoras em toda a vertente sul da ilha da Madeira, no entanto, este trabalho, focou-se apenas no concelho do Funchal, no qual existem três ribeiras onde foram implantadas as estruturas de correção torrencial, designadas por açudes, que constituem o âmago deste estudo, através da inventariação destas estruturas e posterior elaboração de uma ficha de inventário relativa a cada uma delas. Inicialmente, procedeu-se à identificação de todos os açudes, à verificação e análise das condições dos locais intervencionados, além de um levantamento fotográfico para execução posterior de um enquadramento geográfico dos mesmos. Foram abordadas algumas considerações de caráter hidrológico, hidráulico e transporte de caudal sólido, que são a base dimensional e a razão da execução dos referidos açudes. Numa fase posterior, foi elaborada uma base de dados com a informação disponível dos vários açudes identificados, munida de valor ímpar para futuros desenvolvimentos nesta área no curso de engenharia civil na Universidade da Madeira. Por fim, são expostas algumas considerações relativamente aos diferentes modelos de estruturas de correção torrencial encontrados na pouca bibliografia especializada e implantados no terreno.

Aplicação das técnicas de geoprocessamento na análise dos impactos ambientais e na determinação da vulnerabilidade ambiental no litoral sul do Rio Grande do Norte

Pós-graduação em Geociências e Meio Ambiente - IGCE

Análise do regime de produção distribuída fotovoltaica para autoconsumo

Tese de mestrado integrado em Engenharia da Energia e do Ambiente, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2016