Allelopathy for weed control in agricultural systems

Weeds are a hidden foe for crop plants, interfering with their functions and suppressing their growth and development. Yield losses of ∼34 are caused by weeds among the major crops, which are grown worldwide. These yield losses are higher than the losses caused by other pests in the crops. Sustainable weed management is needed in the wake of a huge decline in crop outputs due to weed pressure. A diversity in weed management tools ensures sustainable weed control and reduces chances of herbicide resistance development in weeds. Allelopathy as a tool, can be importantly used to combat the challenges of environmental pollution and herbicide resistance development. This review article provides a recent update regarding the practical application of allelopathy for weed control in agricultural systems. Several studies elaborate on the significance of allelopathy for weed management. Rye, sorghum, rice, sunflower, rape seed, and wheat have been documented as important allelopathic crops. These crops express their allelopathic potential by releasing allelochemicals which not only suppress weeds, but also promote underground microbial activities. Crop cultivars with allelopathic potentials can be grown to suppress weeds under field conditions. Further, several types of allelopathic plants can be intercropped with other crops to smother weeds. The use of allelopathic cover crops and mulches can reduce weed pressure in field crops. Rotating a routine crop with an allelopathic crop for one season is another method of allelopathic weed control. Importantly, plant breeding can be explored to improve the allelopathic potential of crop cultivars. In conclusion, allelopathy can be utilized for suppressing weeds in field crops. Allelopathy has a pertinent significance for ecological, sustainable, and integrated weed management systems.

Changes in atmospheric concentrations of polycyclic aromatic hydrocarbons and polychlorinated biphenyls between the 1990s and 2010s in an Australian city and the role of bushfires as a source

Over recent decades, efforts have been made to reduce human exposure to atmospheric pollutants including polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and polychlorinated biphenyls (PCBs) through emission control and abatement. Along with the potential changes in their concentrations resulting from these efforts, profiles of emission sources may have also changed over such extended timeframes. However relevant data are quite limited in the Southern Hemisphere. We revisited two sampling sites in an Australian city, where the concentration data in 1994/5 for atmospheric PAHs and PCBs were available. Monthly air samples from July 2013 to June 2014 at the two sites were collected and analysed for these compounds, using similar protocols to the original study. A prominent seasonal pattern was observed for PAHs with elevated concentrations in cooler months whereas PCB levels showed little seasonal variation. Compared to two decades ago, atmospheric concentrations of ∑13 PAHs (gaseous + particle-associated) in this city have decreased by approximately one order of magnitude and the apparent halving time ( t 1 / 2 ) was estimated as 6.2 ± 0.56 years. ∑6 iPCBs concentrations (median value; gaseous + particle-associated) have decreased by 80% with an estimated t 1 / 2 of 11 ± 2.9 years. These trends and values are similar to those reported for comparable sites in the Northern Hemisphere. To characterise emission source profiles, samples were also collected from a bushfire event and within a vehicular tunnel. Emissions from bushfires are suggested to be an important contributor to the current atmospheric concentrations of PAHs in this city. This contribution is more important in cooler months, i.e. June, July and August, and its importance may have increased over the last two decades.

Positive associations of serum Perfluoroalkyl substances with uric acid and hyperuricemia in children from Taiwan

To investigate the risk of hyperuricemia in relation to Perfluoroalkyl substances (PFASs) in children from Taiwan, 225 Taiwanese children aged 12-15 years were recruited from 2009 to 2010. Linear and logistic regression models were employed to examine the influence of PFASs on serum uric acid levels. Findings revealed that eight of ten PFASs analyses were detected in > 94% of the participants' serum samples. Multivariate linear regression models revealed that perfluorooctanic acid (PFOA) was positively associated with serum uric acid levels (β=0.1463, p<0.05). Of all the PFASs analyses, only PFOA showed a significant effect on elevated levels of hyperuricemia (aOR=2.16, 95%CI: 1.29-3.61). When stratified by gender, the association between serum PFOA and uric acid levels was only evident among boys (aOR=2.76, 95%CI: 1.37-5.56). In conclusion, PFOA was found to be associated with elevated serum levels of uric acid in Taiwanese children, especially boys. Further research is needed to elucidate these links.

Cues in the environment: A design principle for ambient intelligence

The aim of this paper is to propose design principles for ambient intelligence (AmI) environments. The question we are investigating is how these environments can be designed to support a group to be able to carry out common goal-oriented activities. The approach we are taking in answering this question is informed by the concept of collective intelligence (CI). We are applying the concept of CI to AmI as we have found it works well in biological and social systems. Examples from nature demonstrate the power of CI stimulated by implicit cues in the environment. We use these examples to derive design principles for AmI environments. By applying these design principles to a concrete scenario, we are able to propose ways to help decrease environmental pollution within urban areas.

perCues: Trails of persuasion for ambient intelligence

The realization of the ambient intelligence (AmI) vision will have a profound impact on our everyday lives and society. AmI applied in contexts like homes or public spaces will not only affect individual users but influence entire groups of users. The question is how we can apply such technologies to persuade groups and individual users. Our approach is to design AmI environments by borrowing a concept which works very well in biological and social systems: Collective Intelligence (CI). The intelligence of a group surpasses the individual intelligences and leads to improved problem solving capabilities of individuals and groups. From nature we borrow examples of cues in the environment to stimulate goal directed collective intelligence (perCues). The application of perCues in AmI environments helps to persuade users to reach a common goal like decreasing environmental pollution. Adopting CI for AmI we blaze a trail for the design of persuasive AmI environments.

Assessing uncertainty in pollutant build-up and wash-off processes

Assessing build-up and wash-off process uncertainty is important for accurate interpretation of model outcomes to facilitate informed decision making for developing effective stormwater pollution mitigation strategies. Uncertainty inherent to pollutant build-up and wash-off processes influences the variations in pollutant loads entrained in stormwater runoff from urban catchments. However, build-up and wash-off predictions from stormwater quality models do not adequately represent such variations due to poor characterisation of the variability of these processes in mathematical models. The changes to the mathematical form of current models with the incorporation of process variability, facilitates accounting for process uncertainty without significantly affecting the model prediction performance. Moreover, the investigation of uncertainty propagation from build-up to wash-off confirmed that uncertainty in build-up process significantly influences wash-off process uncertainty. Specifically, the behaviour of particles <150µm during build-up primarily influences uncertainty propagation, resulting in appreciable variations in the pollutant load and composition during a wash-off event.

Nanocomposite based flexible ultrasensitive resistive gas sensor for chemical reactions studies

Room temperature operation, low detection limit and fast response time are highly desirable for a wide range of gas sensing applications. However, the available gas sensors suffer mainly from high temperature operation or external stimulation for response/recovery. Here, we report an ultrasensitive-flexible-silver-nanoparticle based nanocomposite resistive sensor for ammonia detection and established the sensing mechanism. We show that the nanocomposite can detect ammonia as low as 500 parts-per-trillion at room temperature in a minute time. Furthermore, the evolution of ammonia from different chemical reactions has been demonstrated using the nanocomposite sensor as an example. Our results demonstrate the proof-of-concept for the new detector to be used in several applications including homeland security, environmental pollution and leak detection in research laboratories and many others.

Biodegradation of acrylamide and purification of acrylamidase from newly isolated bacterium Moraxella osloensis MSU11

The increasing industrial utilization of polyacrylamide to assist water clarification, sludge conditioning, papermaking, and secondary oil recovery leads to environmental pollution. In this work, an acrylamide degrading bacterium was isolated from paper mill effluent at Charan mahadevi, Tamilnadu, India. The minimal medium containing acrylamide (40 mM) served as a sole source of carbon and nitrogen for acrylamide degrading bacteria. The bacterial strain has grown well in 40 mM acrylamide at pH (6-7) at 30 degrees C. Within 24-48 h acrylamide was converted into acrylic acid and other metabolites. Based on biochemical characteristics and 16S rRNA gene sequence, the bacterial strain was identified as Gram negative, diplobacilli Moraxella osloensis MSU11. The acrylamide hydrolyzing bacterial enzyme acrylamidase was purified by HPLC. The enzyme molecular weight was determined to be approximately 38 kDa by SDS-PAGE using reference enzyme Pectinase. These results show that M. osloensis MSU11 has a potential to degrade the acrylamide present in the environment. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Flexibility in Food Extraction Techniques in Urban Free-Ranging Bonnet Macaques, Macaca radiata

Non-human primate populations, other than responding appropriately to naturally occurring challenges, also need to cope with anthropogenic factors such as environmental pollution, resource depletion, and habitat destruction. Populations and individuals are likely to show considerable variations in food extraction abilities, with some populations and individuals more efficient than others at exploiting a set of resources. In this study, we examined among urban free-ranging bonnet macaques, Macaca radiata (a) local differences in food extraction abilities, (b) between-individual variation and within-individual consistency in problem-solving success and the underlying problem-solving characteristics, and (c) behavioral patterns associated with higher efficiency in food extraction. When presented with novel food extraction tasks, the urban macaques having more frequent exposure to novel physical objects in their surroundings, extracted food material from PET bottles and also solved another food extraction task (i.e., extracting an orange from a wire mesh box), more often than those living under more natural conditions. Adults solved the tasks more frequently than juveniles, and females more frequently than males. Both solution-technique and problem-solving characteristics varied across individuals but remained consistent within each individual across the successive presentations of PET bottles. The macaques that solved the tasks showed lesser within-individual variation in their food extraction behavior as compared to those that failed to solve the tasks. A few macaques appropriately modified their problem-solving behavior in accordance with the task requirements and solved the modified versions of the tasks without trial-and-error learning. These observations are ecologically relevant - they demonstrate considerable local differences in food extraction abilities, between-individual variation and within-individual consistency in food extraction techniques among free-ranging bonnet macaques, possibly affecting the species' local adaptability and resilience to environmental changes.

Metodologia para conversão de veículos equipados com motores a combustão interna para tração elétrica: aplicação de motor síncrono de ímã permanente com fluxo magnético radial a um furgão, Brasil. 2009.

Questões climáticas, atmosféricas e de poluição ambiental têm tornado o uso final da energia assunto de interesse mundial. Sistemas com tração elétrica oferecem a oportunidade de redução de emissões. O mix de energia caracterizado pela matriz energética brasileira viabiliza o desenvolvimento desta tecnologia. É desenvolvida aqui uma metodologia para conversão de veículos equipados com motores a combustão interna para tração elétrica. A metodologia considera fatores como o peso e tamanho, o torque de partida, transmissão e potência, entre outros. Ferramentas matemáticas e a prática corrente fornecem a base para a elaboração deste trabalho, que descreve a análise de desempenho de veículos elétricos, os componentes utilizados, as equações mecânicas e os critérios para escolha do veículo ideal para conversão. É apresentada a execução de um projeto de conversão de uma Kombi para tração elétrica, cujo objetivo tem caráter educativo, buscando assim promover os benefícios da tecnologia veicular elétrica. Para viabilização do experimento, o trabalho conclui que é necessário ampliar a demanda por nacionalização de tecnologia, o que tornaria o projeto uma realidade comercialmente viável. Além disto, há necessidade de políticas públicas para o incentivo da tecnologia veicular elétrica no Brasil. Este trabalho apresenta uma contribuição para converter veículos para tração elétrica, visto que sistematiza as etapas de projeto, a partir das quais outros poderão seguir, utilizando componentes encontrados no mercado nacional.

Síntese e caracterização de biodiesel obtido via catálises homogênea e heterogênea de óleo extraído de sementes de Helianthus annuus

O biodiesel é definido como um mono alquil éster de ácidos graxos de cadeia longa derivado de fontes renováveis tais como óleos vegetais e gorduras animais. Sua importância esta associada ao uso como um combustível alternativo para motores do ciclo Diesel podendo ser utilizado puro ou em misturas com o diesel representando economia de petróleo e menor poluição ambiental. Em geral é obtido por meio da reação de transesterificação na qual os triacilgliceróis, principais constituintes dos óleos e gorduras reagem com álcool, em presença de um catalisador ácido ou básico, produzindo ésteres de ácidos graxos e glicerol. A transesterificação pode ser conduzida por catálise homogênea ou heterogênea. O grande desafio da indústria é otimizar o processo a fim de alcançar um produto e uma rota de produção tecnologicamente eficiente e ambientalmente correta. O objetivo desta pesquisa foi estudar a síntese do biodiesel utilizando o processo de transesterificação do óleo de girassol por catálises homogênea e heterogênea. Foram realizadas reações de transesterificação via rotas metílica e etílica, empregando como catalisador homogêneo alcóxido de potássio e como catalisador heterogêneo a resina comercial de troca iônica Amberlyst 26

O uso do boto-cinza (Sotalia guianensis) como sentinela da poluição continental por compostos organoclorados (DDT, PCB, HCH, HCB e Mirex) em baías costeiras do Estado do Rio de Janeiro

Concentrações de compostos organoclorados (DDTs, PCBs, HCHs, Mirex e HCB) foram determinadas em camadas externas e internas do tecido adiposo subcutâneo de 17 botos-cinza (Sotalia guianensis) da região Sudeste do Brasil. Não houve diferenças estatísticas significativas entre os estratos, relativo aos 37 compostos determinados, assim como ΣDDT, ΣPCB, ΣHCH, e as razões p,p-DDE/ΣDDT e ΣDDT/ΣPCB. Entretanto, foram observadas diferenças significativas nas concentrações de alguns compostos organoclorados de animais encalhados ou capturados acidentalmente quando comparados com animais biopsiados remotamente, sendo assim as comparações entre esses dois conjuntos de dados, devem ser vistas com cuidado. No presente estudo, as concentrações dos compostos organoclorados foram determinadas em biópsias de botos-cinza obtidas de 2007 a 2009, nas baías de Sepetiba (n=13) e Ilha Grande (n=11), Sudeste do Brasil. As concentrações (ng/g de lipídio) variaram de

Qualidade do ar e atendimentos médicos de emergência por sintomas respiratórios em crianças residentes em Jacarepaguá, Rio de Janeiro

Apesar da cidade do Rio de Janeiro ser uma das mais importantes metrópoles brasileiras são muito pouco conhecidos os efeitos da exposição aos poluentes atmosféricos na saúde da população carioca. Este trabalho foi idealizado para suprir uma parte desta carência. Os poluentes investigados foram PM10, SO2, NO2, CO e O3 e os desfechos envolveram os atendimentos pediátricos de emergência por sintomas respiratórios em três unidades públicas de saúde de Jacarepaguá, entre abril de 2002 e março de 2003. As variáveis de confusão foram a tendência temporal, sazonalidade, temperatura, umidade relativa do ar, precipitação de chuva e infecções respiratórias. Também foram ajustados os efeitos do calendário, isto é, determinados dias do ano que apresentaram comportamentos anormais como feriados e finais de semana. Houve inúmeras falhas no monitoramento de todos os poluentes e devido ao reduzido volume de dados, optou-se por não incluir o SO2 nas análises. Uma vez que os determinantes e as conseqüências clínicas das exposições aos poluentes atmosféricos são bastante distintos nas vias aérias superiores e nas vias aéreas inferiores, um dos estudos verificou a associação dos poluentes do ar com transtornos nestes dois segmentos. Embora de pequena magnitude, somente o O3 apresentou resultado positivo e estatisticamente significativo, tanto com todos os atendimentos de emergência por queixas respiratórias como com os atendimentos motivados por sintomas nas vias aéreas inferiores. O efeito foi no mesmo dia da exposição (lag 0). No outro estudo, investigou-se a associação dos poluentes do ar com os atendimentos de emergência por sintomas de obstrução brônquica. Neste caso, as crianças foram categorizadads em três faixas etárias. Somente as crianças com idades menores que 2 anos tiveram um resultado positivo e estatisticamente significativo, de expressiva magnitude com PM10. Semelhante efeito foi visto com o O3, embora com significado estatístico limítrofe (p<0,06). Também neste estudo o efeito ocorreu no mesmo dia da exposição. Apesar das falhas no monitoramento, nos dois estudos, os parâmetros da poluição ambiental estiveram associados ao aumento do número de atendimentos pediátricos de emergência por motivos respiratórios em Jacarepaguá. Durante o período de estudos, os níveis de todos os poluentes monitorados permaneceram abaixo dos limites recomendados.

Gerenciamento de resíduos químicos de laboratórios: estudo de caso do Instituto de Química da Universidade do Estado do Rio de Janeiro.

Instituições de Ensino e Pesquisa possuem um papel fundamental na formação de seus profissionais considerando a ciência, tecnologia e o conhecimento que afetam toda a sociedade. A falta de um programa de gestão de resíduos, na maioria das instituições de ensino e pesquisa do país, tem levado, com certa frequência, a um descarte pouco responsável dos materiais residuais no ambiente, através das pias dos laboratórios ou do lixo comum, ou em muitos casos, resultando na geração de passivos ambientais acumulados precariamente por longo tempo à espera de um eventual tratamento. Entretanto, essas Instituições de Ensino Superior (IES), através de suas atividades de pesquisa, ensino e extensão, acabam gerando resíduos químicos perigosos, como os de laboratórios químicos. Nas Universidades, o volume de resíduos gerados é muito pequeno, porém a diversidade de resíduos é muito grande, o que dificulta o tratamento dos mesmos. Os resíduos químicos perigosos gerados no Instituto de Química situado no Pavilhão Reitor Haroldo Lisboa da Cunha da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, necessitam de procedimentos seguros de manejo para a sua passivação e/ou disposição final, já que eles requerem um descarte distinto daquele dado ao lixo doméstico, conforme estabelecidos na legislação. Este trabalho objetiva estudar os aspectos de gestão, saúde e segurança do trabalho relacionado ao manejo de resíduos gerados em laboratórios químicos, potencialmente perigosos, enfocando ações preventivas de minimização dos resíduos e o seu tratamento, particularmente nas fontes geradoras, estudando o caso dos laboratórios de Química Geral e Inorgânica comparando-os com o laboratório de Engenharia e Tecnologia de Petróleo e Petroquímica. O trabalho classificou-se como pesquisa exploratória e empírica através do estudo de caso. A metodologia utilizada constituiu-se da aplicação de um questionário, dirigido aos técnicos dos laboratórios, e observações, para avaliação do manejo de resíduos químicos perigosos de forma a propor uma possível adequação dos laboratórios às legislações vigentes, como as resoluções NBR RDC 306/04, CONAMA 358/05, das Fichas de Informação de Segurança, das Normas Regulamentadoras e a OHSAS 18001/07. Os resultados obtidos demonstram que os dois laboratórios estudados de Química Geral e Inorgânica não atendem, ainda, o que preconiza a legislação RDC 306/04 da ANVISA. Observa-se que os resíduos químicos perigosos são manejados inadequadamente, expondo a graves riscos físicos, químicos e de acidentes para os usuários dos laboratórios, além da poluição ambiental gerado pelo lançamento dos efluentes nas redes de esgoto, sem tratamento. O estudo corrobora para a necessidade da implementação do Programa de Gerenciamento de Resíduos Químicos Perigosos, da criação de uma Coordenação de Gestão Ambiental presidida por um especialista da área, da construção de saídas de emergência, com escadas de escape externo para os laboratórios estudados e, sobretudo, de capacitação permanente dos funcionários e alunos.