膨胀土化学改性实验研究

Expansive soil is a kind of typical unsaturated soil with characteristics of high swelling-shrinking deformation, cracks and over consolidation. It is very harmful to civil engineering, As a new processing method deal with expansive soil, Chemistry treatment has widespread applied in developed countries such as Europe and America, and also gained remarkable result. Based on the embankment filling soil improving testing projects in Meng-Xin freeway, this paper proposed a new processing method to expansive soil embankment wrapped with PAS-treated soil, experimental study of expansive soil chemical improved by PAS is been carried out. The water content change is the external factor which causes expansive soil to have swelling-shrinkage deformation. this reflected that the soil body swelling-shrinkage characteristic mainly depends on its mineral ingredient and the soil-water mutual function. This paper takes expansive soil as one kind of ordinary high plastic clay from angle of clay-water mutual function explained the expansive soil swelling-shrinkage deformation mechanism on microscopic. And take this swelling-shrinkage mechanism as the master line, Cooperates with the China Academy of Chemistry, we developed the new method PAS treatment, trough ionic exchange, joint, package and flocculation, the stronger static electricity function weakened the level through adsorption and the stronger static electricity function, PAS can weakened the negative charge repulsion between levels, causes the electric potential to reduce, diffusion layer thickness to be thinner, and improves the water affinity performance of expansive soil effectively. Moreover the space network architecture compromised with PAS and soil enhanced the joint strength between the clay particles , enable the soil body to have comparatively high strength and the distortion rate. pointed proposed the PAS modified principle. Combine with the construction of experimented road, this paper sums up and presents the construction craft and technology requirement of PAS treatment to expansive soil embankment. Through many experimental studied the basic physical property, the intensity characteristic and water stability changes of expansive soil and PAS-treated soil. The results of study indicate that adding lime into the expansive soil can reduce the content of clay gain obviously, reduce the plasticity notably, increase the strength greatly, control the property of swelling and shrinking effectively, and can meliorate the stability of sucking water clearly. Simultaneity PAS don’t change the cultivate capacity of the soil, the modified slope of the embankment can adopt plant fixed slope method as ecology protection. Finally the processing effect of use different treatment has analyzed through numerical simulation, summarized the PAS chemical wrapping treatment process in the actual project application, and appraised its processing effect and the project efficiency. The research indicated that PAS chemical treatment is one effective method to improve expansive soil. Compare with long-distance replacement, especially in the high plastic expansive soil massive distribution area, PAS treatment has the very greatly economical superiority to be promoted. The study in the paper not only afforded technique method to Meng-Xin expressway construction but also important for improvement of the expressway construction theory in swelling soil areas. Key words: PAS; expansive soil; swelling-shrinkage deformation mechanism; wrapping embankment; chemical modified treatment.

Novos sistemas terapêuticos nanotecnológicos

Monografia apresentada à Universidade Fernando Pessoa para obtenção do grau Licenciada em Ciências Farmacêuticas

Are richness patterns of common and rare species equally well explained by environmental variables?

We investigated relationships between richness patterns of rare and common grassland species and environmental factors, focussing on comparing the degree to which the richness patterns of rare and common species are determined by simple environmental variables. Using data collected in the Machair grassland of the Outer Hebrides of Scotland, we fitted spatial regression models using a suite of grazing, soil physicochemical and microtopographic covariates, to nested sub-assemblages of vascular and non-vascular species ranked according to rarity. As expected, we found that common species drive richness patterns, but rare vascular species had significantly stronger affinity for high richness areas. After correcting for the prevalence of individual species distributions, we found differences between common and rare species in 1) the amount of variation explained: richness patterns of common species were better summarised by simple environmental variables, 2) the associations of environmental variables with richness showed systematic trends between common and rare species with coefficient sign reversal for several factors, and 3) richness associations with rare environments: richness patterns of rare vascular species significantly matched rare environments but those of non-vascular species did not. Richness patterns of rare species, at least in this system, may be intrinsically less predictable than those of common species.

Microneedle/nanoencapsulation-mediated transdermal delivery:Mechanistic insights

A systematic study was undertaken to gain more insight into the mechanism of transdermal delivery of nanoencapsulated model dyes across microneedle (MN)-treated skin, a complex process not yet explored. Rhodamine B (Rh B) and fluorescein isothiocyanate (FITC) as model hydrophilic and hydrophobic small/medium-size molecules, respectively, were encapsulated in poly lactic-co-glycolic acid (PLGA) nanoparticles (NPs) and delivered through full thickness porcine skin pretreated with MN array. Permeation through MN-treated skin was affected by physicochemical characteristics of NPs and the encapsulated dyes. Dye flux was enhanced by smaller particle size, hydrophilicity, and negative zeta potential of NPs. Regarding encapsulated dyes, solubility at physiological pH and potential interaction with skin proteins proved to outweigh molecular weight as determinants of skin permeation. Data were verified using confocal laser scanning microscopy imaging. Findings coupled with the literature data are supportive of a mechanism involving influx of NPs, particularly of smaller size, deep into MN-created channels, generating depot dye-rich reservoirs. Molecular diffusion of the released dye across viable skin layers proceeds at a rate determined by its molecular characteristics. Data obtained provide mechanistic information of importance to the development of formulation strategies for more effective intradermal and transdermal MN-mediated delivery of nanoencapsulated therapeutic agents.

Potential of Microneedles in Enhancing Delivery of Photosensitising Agents for Photodynamic Therapy

Photodynamic therapy can be used in the treatment of pre-malignant and malignant diseases. It offers advantages over other therapies currently used in the treatment of skin lesions including avoidance of damage to surrounding tissue and minimal or no scarring. Unfortunately, systemic delivery of photosensitising agents can result in adverse effects, such as prolonged cutaneous photosensitivity; while topical administration lacks efficacy in the clearance of deeper skin lesions and those with a thick overlying keratotic layer. Therefore, enhancement of conventional photosensitiser delivery is desired. However, the physicochemical properties of photosensitising agents, such as extreme hydrophilicity or lipophilicity and large molecular weights make this challenging. This paper reviews the potential of microneedles as a viable method to overcome these delivery-limiting physicochemical characteristics and discusses the current benefits and limitations of solid, dissolving and hydrogel-forming microneedles. Clinical studies in which microneedles have successfully improved photodynamic therapy are also discussed, along with benefits which microneedles offer, such as precise photosensitiser localisation, painless application and reduction in waiting times between photosensitiser administration and irradiation highlighted.

Synthesis and functionalization of hydroxyapatite nanoparticles

Graças aos desenvolvimentos na área da síntese de nanomaterais e às potentes técnicas de caracterização à nanoescala conseguimos hoje visualizar uma nanopartícula (NP) como um dispositivo de elevado potencial terapêutico. A melhoria da sua efectividade terapêutica requer no entanto o aprofundamento e sistematização de conhecimentos, ainda muito incipientes, sobre toxicidade, selectividade, efeitos colaterais e sua dependência das próprias características físico-químicas da NP em análise. O presente trabalho, elegendo como alvo de estudo uma substância considerada biocompatível e não tóxica, a hidroxiapatite (Hap), pretende dar um contributo para esta área do conhecimento. Definiram-se como metas orientadoras deste trabalho (i) estudar a síntese de nanoparticulas de Hap (Hap NP), e a modificação das características físico-químicas e morfológicas das mesmas através da manipulação das condições de síntese; (ii) estudar a funcionalização das Hap NP com nanoestruturas de ouro e com ácido fólico, para lhes conferir capacidades acrescidas de imagiologia e terapêuticas, particularmente interessantes em aplicações como o tratamento do cancro (iii) estudar a resposta celular a materiais nanométricos, com propriedades físico-químicas diversificadas. No que se refere à síntese de Hap NP, comparam-se dois métodos de síntese química distintos, a precipitação química a temperatura fisiológica (WCS) e a síntese hidrotérmica (HS), em meios aditivados com ião citrato. A síntese WCS originou partículas de tamanho nanométrico, com uma morfologia de agulha, pouco cristalinas e elevada área superficial especifica. A síntese HS à temperatura de 180ºC permitiu obter partículas de dimensões também nanométricas mas com área específica inferior, com morfologia de bastonete prismático com secção recta hexagonal e elevada cristalinidade. Com o objectivo de aprofundar o papel de algumas variáveis experimentais na definição das características finais das partículas de hidroxiapatite, designadamente o papel do ião citrato (Cit), variou-se a razão molar [Cit/Ca] da solução reagente e o tempo de síntese. Demonstrou-se que o ião citrato e outras espécies químicas resultantes da sua decomposição nas condições térmicas (180ºC) de síntese tem um papel preponderante na velocidade de nucleação e de crescimento dessas mesmas partículas e por conseguinte nas características físico-químicas das mesmas. Elevadas razões [Cit/Ca] originam partículas de dimensão micrométrica cuja morfologia é discutida no contexto do crescimento com agregação. Com o objectivo de avaliar a citotoxicidade in vitro das nanopartículas sintetizadas procedeu-se à esterilização das mesmas. O método de esterilização escolhido foi a autoclavagem a 121º C. Avaliou-se o impacto do processo de esterilização nas características das partículas, verificando-se contrariamente às partículas WCS, que as partículas HS não sofrem alterações significativas de morfologia, o que se coaduna com as condições de síntese das mesmas, que são mais severas do que as de esterilização. As partículas WCS sofrem processos de dissolução e recristalização que se reflectem em alterações significativas de morfologia. Este estudo demonstrou que a etapa de esterilização de nanopartículas para aplicações biomédicas, por autoclavagem, pode alterar substancialmente as propriedades das mesmas, sendo pois criticamente importante caracterizar os materiais após esterilização. Os estudos citotoxicológicos para dois tipos de partículas esterilizadas (HSster e WCSster) revelaram que ambas apresentam baixa toxicidade e possuem potencial para a modelação do comportamento de células osteoblásticas. Tendo em vista a funcionalização da superfície das Hap NP para multifunções de diagnóstico e terapia exploraram-se condições experimentais que viabilizassem o acoplamento de nanopartículas de ouro à superfície das nanopartículas de Hidroxiapatite (Hap-AuNP). Tirando partido da presença de grupos carboxílicos adsorvidos na superfície das nanopartículas de Hap foi possível precipitar partículas nanométricas de ouro (1,5 a 2,5 nm) na superfície das mesmas adaptando o método descrito por Turkevich. No presente trabalho as nanopartículas de Hap funcionaram assim como um template redutor do ouro iónico de solução, propiciando localmente, na superfície das próprias nanopartículas de Hap, a sua redução a ouro metálico. A nucleação do ouro é assim contextualizada pelo papel redutor das espécies químicas adsorvidas, designadamente os grupos carboxílicos derivados de grupos citratos que presidiram à síntese das próprias nanopartículas de Hap. Estudou-se também a funcionalização das Hap NP com ácido fólico (FA), uma molécula biologicamente interessante por ser de fácil reconhecimento pelos receptores existentes em células cancerígenas. Os resultados confirmaram a ligação do ácido fólico à superfície das diferentes partículas produzidas HS e Hap-AuNPs. Graças às propriedades ópticas do ouro nanométrico (efeito plasmão) avaliadas por espectroscopia vis-UV e às potencialidades de hipertermia local por conversão fototérmica, as nanoestruturas Hap-AuNPs produzidas apresentam-se com elevado interesse enquanto nanodispositivos capazes de integrar funções de quimio e terapia térmica do cancro e imagiologia. O estudo da resposta celular aos diversos materiais sintetizados no presente trabalho foi alvo de análise na tentativa de se caracterizar a toxicidade dos mesmos bem como avaliar o seu desempenho em aplicações terapêuticas. Demonstrou-se que as Hap NP não afectam a proliferação das células para concentrações até 500 g/ml, observando-se um aumento na expressão genética da BMP-2 e da fosfatase alcalina. Verificou-se também que as Hap NP são susceptíveis de internalização por células osteoblásticas MG63, apresentando uma velocidade de dissolução intracelular relativamente reduzida. A resposta celular às Hap-AuNP confirmou a não citotoxicidade destas partículas e revelou que a presença do ouro na superfície das Hap NP aumenta a taxa proliferação celular, bem como a expressão de parâmetros osteogénicos. No seu conjunto os resultados sugerem que os vários tipos de partículas sintetizadas no presente estudo apresentam também comportamentos interessantes para aplicações em engenharia de tecido ósseo.

Preparation and in vivo evaluation of insulin-loaded biodegradable nanoparticles prepared from diblock copolymers of PLGA and PEG

The aim of this study was to design a controlled release vehicle for insulin to preserve its stability and biological activity during fabrication and release. A modified, double emulsion, solvent evaporation, technique using homogenisation force optimised entrapment efficiency of insulin into biodegradable nanoparticles (NP) prepared from poly (dl-lactic-co-glycolic acid) (PLGA) and its PEGylated diblock copolymers. Formulation parameters (type of polymer and its concentration, stabiliser concentration and volume of internal aqueous phase) and physicochemical characteristics (size, zeta potential, encapsulation efficiency, in vitro release profiles and in vitro stability) were investigated. In vivo insulin sensitivity was tested by dietinduced type II diabetic mice. Bioactivity of insulin was studied using Swiss TO mice with streptozotocin-induced type I diabetic profile. Insulin-loaded NP were spherical and negatively charged with an average diameter of 200–400 nm. Insulin encapsulation efficiency increased significantly with increasing ratio of co-polymeric PEG. The internal aqueous phase volume had a significant impact on encapsulation efficiency, initial burst release and NP size. Optimised insulin NP formulated from 10% PEG-PLGA retained insulin integrity in vitro, insulin sensitivity in vivo and induced a sustained hypoglycaemic effect from 3 hours to 6 days in type I diabetic mice.

Dependência entre a performance de baterias VRLA e as características físico-químicas da matéria activa positiva

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica

Assessment of nutritional and metabolic profiles of pea shoots: The new ready-to-eat baby-leaf vegetable

Pea-shoots are a new option as ready-to-eat baby-leaf vegetable. However, data about the nutritional composition and the shelf-life stability of these leaves, especially their phytonutrient composition is scarce. In this work, the macronutrient, micronutrient and phytonutrients profile of minimally processed pea shoots were evaluated at the beginning and at the end of a 10-day storage period. Several physicochemical characteristics (color, pH, total soluble solids, and total titratable acidity) were also monitored. Standard AOAC methods were applied in the nutritional value evaluation, while chromatographic methods with UV–vis and mass detection were used to analyze free forms of vitamins (HPLC-DAD-ESI-MS/MS), carotenoids (HPLC-DAD-APCI-MSn) and flavonoid compounds (HPLC-DAD-ESI-MSn). Atomic absorption spectrometry (HR-CS-AAS) was employed to characterize the mineral content of the leaves. As expected, pea leaves had a high water (91.5%) and low fat (0.3%) and carbohydrate (1.9%) contents, being a good source of dietary fiber (2.1%). Pea shoots showed a high content of vitamins C, E and A, potassium and phosphorous compared to other ready-to-eat green leafy vegetables. The carotenoid profile revealed a high content of β-carotene and lutein, typical from green leafy vegetables. The leaves had a mean flavonoid content of 329 mg/100 g of fresh product, mainly composed by glycosylated quercetin and kaempferol derivatives. Pea shoots kept their fresh appearance during the storage being color maintained throughout the shelf-life. The nutritional composition was in general stable during storage, showing some significant (p < 0.05) variation in certain water-soluble vitamins.

Nanomateriais manufaturados : avaliação de segurança através da caracterização dos seus efeitos genéticos

RESUMO - Os nanomateriais manufaturados (NMs), isto é, fabricados deliberadamente para fins específicos, apresentam propriedades físico-químicas únicas como a dimensão, área superficial ou funcionalização, que lhes conferem caraterísticas mecânicas, óticas, elétricas e magnéticas muito vantajosas para aplicações industriais e biomédicas. Efetivamente, a tecnologia baseada nos NMs, ou nanotecnologia, foi identificada como uma key enabling technology, impulsionadora do crescimento económico dos países industrializados, devido ao seu potencial para melhorar a qualidade e desempenho de muitos tipos de produtos e de processos. Contudo, a expansão da utilização de NMs contrasta com a insuficiente avaliação de risco para a saúde humana e para o ambiente, sendo considerados como um risco emergente para a saúde pública. As incertezas sobre a segurança dos NMs para a saúde pública advêm sobretudo de estudos epidemiológicos em humanos expostos a nanomateriais produzidos como consequência dos processos e atividades humanas e da poluição. Uma das principais preocupações relativamente aos efeitos adversos dos NMs na saúde humana é o seu potencial efeito carcinogénico, que é sugerido por alguns estudos experimentais, como no caso dos nanomateriais de dióxido de titânio ou dos nanotubos de carbono. Para avaliar em curto termo as propriedades carcinogénicas de um composto, utilizam-se frequentemente ensaios de genotoxicidade em linhas celulares de mamífero ou ensaios em modelos animais, em que se analisa uma variedade de lesões genéticas potencialmente relacionados com o processo de carcinogénese. No entanto, a investigação sobre as propriedades genotóxicas dos NMs não foi, até hoje, conclusiva. O presente estudo tem por objectivo principal caracterizar os efeitos genotóxicos associados à exposição a nanomateriais manufaturados, de forma a contribuir para a avaliação da sua segurança. Constituíram objectivos específicos deste estudo: i) avaliar a genotoxicidade dos NMs em três tipos de células humanas expostas in vitro: linfócitos humanos primários, linha celular de epitélio brônquico humano (BEAS-2B) e linha celular de adenocarcinoma epitelial de pulmão humano (A549); ii) avaliar a sua genotoxicidade num modelo de ratinho transgénico; iii) investigar alguns mecanismos de acção que poderão contribuir para a genotoxicidade dos nanomateriais, como a contribuição de lesões oxidativas para a genotoxicidade induzida pelos NMs in vitro, e a investigação da sua bioacumulação e localização celular in vivo. Foram analisados os efeitos genotóxicos associados à exposição a duas classes de NMs, dióxido de titânio e nanotubos de carbono de parede múltipla, bem como a um NM de óxido de zinco, candidato a ser utlilizado como controlo positivo de dimensão nanométrica. Os xx NMs utilizados foram previamente caracterizados com detalhe relativamente às suas características físico-químicas e também relativamente à sua dispersão em meio aquoso e no meio de cultura. A metodologia incluiu ensaios de citotoxicidade e de genotoxicidade in vitro, designadamente, ensaios de quebras no DNA (ensaio do cometa) e nos cromossomas (ensaio do micronúcleo) em células humanas expostas a várias concentrações de NMs, por comparação com células não expostas. Também foram realizados ensaios in vivo de quebras no DNA, quebras cromossómicas e ainda um ensaio de mutações em vários órgãos de grupos de ratinhos transgénicos LacZ, expostos por via intravenosa a duas doses de dióxido de titânio. Foi investigada a existência de uma relação dose-resposta após exposição das células humanas ou dos animais a NMs. A contribuição de lesões oxidativas para a genotoxicidade após exposição das células aos NMs in vitro foi explorada através do ensaio do cometa modificado com enzima. Realizaram-se estudos histológicos e citológicos para deteção e localização celular dos NMs nos órgãos-alvo dos ratinhos expostos in vivo. Os resultados demonstraram efeitos genotóxicos em alguns dos NMs analisados em células humanas. No entanto, os efeitos genotóxicos, quando positivos, foram em níveis reduzidos, ainda que superiores aos valores dos controlos, e a sua reprodutibilidade era dependente do sistema experimental utilizado. Para outros NMs, a evidência de genotoxicidade revelou-se equívoca, conduzindo à necessidade de esclarecimento através de ensaios in vivo. Para esse fim, recorreu-se a uma análise integrada de múltiplos parâmetros num modelo animal, o ratinho transgénico baseado em plasmídeo contendo o gene LacZ exposto a um NM de dióxido de titânio, NM-102. Embora tenha sido demonstrada a exposição e a acumulação do NM no fígado, não se observaram efeitos genotóxicos nem no fígado, nem no baço nem no sangue dos ratinhos expostos a esse NM. Neste estudo concluiu-se que algumas formas de dióxido de titânio e nanotubos de carbono de parede múltipla produzem efeitos genotóxicos em células humanas, contribuindo para o conjunto de evidências sobre o efeito genotóxico desses NMs. As diferenças observadas relativamente à genotoxicidade entre NMs do mesmo tipo, mas distintos em algumas das suas características físico-quimicas, aparentemente não são negligenciáveis, pelo que os resultados obtidos para um NM não devem ser generalizados ao grupo correspondente. Para além disso, a genotoxicidade equívoca verificada para o NM-102 em células humanas expostas in vitro, não foi confirmada no modelo in vivo, pelo que o valor preditivo da utilização dos ensaios in vitro para a identificação de NMs com efeitos genotóxicos (e portanto potencialmente carcinogénicos) ainda tem de ser esclarecido antes de ser possível extrapolar as conclusões para a saúde humana. Por sua vez, como a informação aqui produzida pelas metodologias in vitro e in vivo não reflete os efeitos de exposição continua ou prolongada, que poderá conduzir a efeitos genotóxicos distintos, esta xxi deverá ser complementada com outras linhas de evidência relativamente à segurança dos NMs. Perante a incerteza dos níveis de exposição real do organismo humano e do ambiente, a segurança da utilização dos NMs não pode ser garantida a longo prazo e, tendo em conta a elevada produção e utilização destes NMs, são prementes futuros estudos de monitorização ambiental e humana.

Coastal and ground water pollution in Kavaratti island, Lakshadweep sea

The tiniest Union territory of India, Lakshadweep, is an archipelago, with an area of 32 Sq. km. consisting of 12 atolls, three reefs and five submerged banks, lies between 8° and 12°30'N latitudes and 71° and 74" E longitudes. It is one of the most important and critical territories of India from economic and defence point of view. Specialised environment having typical geological set up, Lakshadweep is ecologically sensitive to even slight climatic or anthropogenic interference. Pollution of coastal seas, over exploitation and contamination of the fresh water sources are thus become great concerns to the existence of the island. Typical geological set up and interference cause threat to the ecology of the fragile environment and resources of the island as well as its resources. Marine pollution and ground water contamination are concerns in this regard. Even though attentions were made to assess the physico—chemical and bacteriological status of the marine and groundwater systems separately, an integrated approach has not been evolved. The present study with its broad objectives is attempted for an integrated assessment of microbiological, physicochemical and biological characteristics of the surrounding seawater and microbiological and physico—chemical characteristics of the ground water in Kavaratti island. The entire study has been organised in 4 chapters

Studies on the treatment of effluents from natural rubber processing units

The present study was undertaken to evaluate the effectiveness of a few physico-chemical and biological methods for the treatment of effluents from natural rubber processing units. The overall objective of this study is to evaluate the effectiveness of certain physico-chemical and biological methods for the treatment of effluents from natural rubber processing units. survey of the chemical characteristics of the effluents discharged from rubber processing units showed that the effluents from latex concentration units were the most polluting

Mozzarella-type curd made from buffalo, cows’ and ultrafiltered cows’ milk. 1. Rheology and microstructure

Rennet-induced curd was made from both natural buffalo and cows’ milk, and ultrafiltered cows’ milk (cows’ milk was concentrated such that it had a chemical composition approximately equivalent to that of the buffalo milk). These milk samples were compared on the basis of their rheology, physicochemical characteristics and curd microstructure. The ionic and soluble calcium contents were found to be similar in all milk samples studied. The total and casein bound calcium were higher in concentrated cows’ milk than in standard cows’ milk. Both cows’ milk types were found to have lower total and casein bound calcium than the buffalo milk. This is probably due to concentration of the colloidal part of milk (casein), during the ultrafiltration (UF) process. The rennet coagulation time was similar in UF cows’ and buffalo milk while both were shorter when compared with that of the cows’ milk. The dynamic moduli (G′, G″) values were higher in both the buffalo and UF cows’ milk than in the cows’ milk after 90 min coagulation. The loss tangent, however, was found to be similar in both the UF cows’ and buffalo milk curds and was lower than that observed for the cows’ milk (0.42, 0.42 and 0.48, respectively). The frequency profile of each type of curd was recorded 90 min after the enzyme addition (0.1–10 Hz); all samples were found to be “weak” viscoelastic, frequency dependent gels. The yield stress was also measured 95 min after the enzyme addition, and a higher value was observed in buffalo milk curd when compared with other curd samples made from both the natural cows’ milk and the UF cows’ milk. The cryo-scanning electron and confocal laser scanning micrographs showed that curd structure appeared to be more “dense” and less porous in buffalo milk than cows’ milk even after concentration to equivalent levels of protein/total solids to those found in the buffalo milk.

Dynamic hydrological modeling in drylands with TRMM based rainfall

This paper introduces and evaluates DryMOD, a dynamic water balance model of the key hydrological process in drylands that is based on free, public-domain datasets. The rainfall model of DryMOD makes optimal use of spatially disaggregated Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) datasets to simulate hourly rainfall intensities at a spatial resolution of 1-km. Regional-scale applications of the model in seasonal catchments in Tunisia and Senegal characterize runoff and soil moisture distribution and dynamics in response to varying rainfall data inputs and soil properties. The results highlight the need for hourly-based rainfall simulation and for correcting TRMM 3B42 rainfall intensities for the fractional cover of rainfall (FCR). Without FCR correction and disaggregation to 1 km, TRMM 3B42 based rainfall intensities are too low to generate surface runoff and to induce substantial changes to soil moisture storage. The outcomes from the sensitivity analysis show that topsoil porosity is the most important soil property for simulation of runoff and soil moisture. Thus, we demonstrate the benefit of hydrological investigations at a scale, for which reliable information on soil profile characteristics exists and which is sufficiently fine to account for the heterogeneities of these. Where such information is available, application of DryMOD can assist in the spatial and temporal planning of water harvesting according to runoff-generating areas and the runoff ratio, as well as in the optimization of agricultural activities based on realistic representation of soil moisture conditions.

Estudo geotécnico sobre a erodibilidade de solos residuais não saturados

A erodibilidade, particularizada como a susceptibilidade a erosão hídrica por fluxo superficial concentrado, é uma das propriedades de comportamento dos solos de maior complexidade pelo grande número de variáveis intervenientes. Estudada por diferentes áreas do conhecimento (Agronomia, Hidráulica, Geologia de Engenharia e Engenharia Geotécnica), tem no meio geotécnico a maior lacuna na sua quantificação e entendimento dos mecanismos envolvidos. O presente trabalho apresenta um estudo sobre a erodibilidade de solos residuais tropicais e subtropicais não saturados a partir de quatro perfis representativos dos processos erosivos e solos envolvidos na Região Metropolitana de Porto Alegre. Os solos dos principais horizontes de cada um destes perfis foram caracterizados física, química e mineralogicamente. As propriedades de resistência ao cisalhamento e colapsibilidade foram avaliadas por ensaios de cisalhamento direto convencionais e com controle de sucção e por ensaios de colapsibilidade em oedômetros, respectivamente. A erodibilidade foi avaliada em laboratório, diretamente por meio de ensaios de Inderbitzen e indiretamente por diferentes critérios e parâmetros baseados em outras características físicas e propriedades dos solos. A análise conjunta do comportamento dos solos em campo frente a erosão, da avaliação direta e indireta da erodibilidade e das propriedades geomecânicas investigadas conduziram à formulação de uma proposta de abordagem geotécnica para a erodibilidade dos solos residuais tropicais e subtropicais não saturados. Nesta proposta destaca–se a avaliação direta da erodibilidade por ensaios de Inderbitzen e a indicação de solos potencialmente erodíveis baseada no teor de finos, na plasticidade, no parâmetro K da USLE, na Razão de Dispersão de Middleton, na classificação e critério de erodibilidade MCT e na variação da coesão com a saturação pelo parâmetro variação de coesão (Δc) proposto. A proposta de abordagem geotécnica para a previsão da erodibilidade dos solos visa dotar o engenheiro geotécnico de uma ferramenta destinada à avaliação do potencial erosivo dos terrenos antes de uma iniciativa de ocupação urbana ou implantação de qualquer outra obra de engenharia. Esta avaliação é o passo inicial no direcionamento de medidas preventivas e que visem minimizar o impacto da obra ao meio físico natural, no que se refere a erosão hídrica por fluxo superficial concentrado.