Estudo da implementação de um sistema de vigilância e alarme num recurso hídrico

Neste trabalho estudou-se a implementação de um sistema de vigilância e alerta da qualidade da água de um recurso hídrico, para um possível caso de poluição. Em 25 de Agosto de 2008 foram derramadas 4 toneladas de ácido clorídrico acidentalmente para as águas do rio Febros. Este rio situa-se no concelho de Vila Nova de Gaia e é um pequeno afluente do rio Douro, tendo cerca de 14 km de extensão e tem a particularidade de atravessar o Parque Biológico de Gaia. A falta de uma rápida intervenção e da existência de um plano de ação levou a que parte da fauna e flora fosse destruída. Por este motivo realizou-se este estudo que se baseou na criação de um sistema de vigilância e alerta a ser implementado neste rio. A informação da hidrogeometria do rio e da capacidade de transporte e dispersão de poluentes é indispensável para o bom funcionamento deste sistema. O coeficiente de dispersão longitudinal é um parâmetro muito importante no estudo da qualidade da água. Recorreu-se à utilização da Rodamina WT como marcador, determinando assim a evolução da sua concentração ao longo do tempo e espaço. No cálculo do coeficiente de dispersão foi utilizado o modelo Transient Storage, que demonstrou ser um bom modelo de ajuste aproximando-se dos valores medidos em campo. Para três estações diferentes com distâncias de 290, 390 e 1100 metros do ponto de injeção, obtiveram-se valores de coeficiente de dispersão de 0,18, 0,15 e 0,39 m2/s respetivamente. Os valores do ajuste expressos sob a forma de coeficiente de correlação foram 0,988, 0,998 e 0,986, para a mesma ordem de estações. A constante de rearejamento do rio foi também determinada recorrendo ao método dos marcadores inertes, utilizando o propano como marcador gasoso. A constante determinada próximo de Casal Drijo, entre 2 estações de amostragem a 140 e 290 m do local de injeção, foi de 13,4 dia-1. Com os resultados do coeficiente de dispersão e da constante de rearejamento para além da velocidade e caudal da corrente do rio conseguir-se-á construir o modelo de simulação e previsão de um possível poluente. O sistema de vigilância a implementar sugere-se assim que seja construído por duas partes, uma de análise de evolução da nuvem de poluição e plano de ação outra de monitorização contínua e emissão de alerta. Após uma análise do investimento à implementação deste sistema chegou-se à conclusão que o valor de investimento é de 15.182,00 €.

Modelação do transporte e dispersão de um marcador corado no Rio Febros

O rio Febros é um pequeno curso de água, situado no concelho de Vila Nova de Gaia, com cerca de 15 km de extensão, cuja bacia hidrográfica ocupa uma área de aproximadamente 35,4 km2. Nasce em Seixezelo e desagua na margem esquerda do Rio Douro no Cais do Esteiro, em Avintes. Em Maio de 2008, um acidente de viação teve como consequência o derrame de cerca de quatro toneladas de ácido clorídrico que rapidamente convergiu às águas do rio. Apenas um dia depois, o pH desceu para três e muitos foram os peixes que morreram. A solução adoptada para evitar o desaire foi introduzir milhares de litros de água de modo a diluir o ácido presente, ao longo de todo o curso de água. Tal facto não evitou a destruição de parte de um ecossistema, que ainda nos dias de hoje se encontra em recuperação. De forma a avaliar-se o impacto destas possíveis perturbações sejam estas de origem antropogénica ou natural é necessário possuir conhecimentos dos processos químicos tais como a advecção, a mistura devida à dispersão e a transferência de massa ar/água. Estes processos irão determinar o movimento e destino das substâncias que poderão ser descarregadas no rio. Para tal, recorrer-se-á ao estudo hidrogeométrico do curso de água assim como ao estudo do comportamento de um marcador, simulando uma possível descarga. A rodamina WT será o marcador a ser utilizado devido à panóplia de características ambientalmente favoráveis. Os estudos de campo com este corante, realizados em sequência de descarga previamente estudada, fornecem uma das melhores fontes de informação para verificação e validação de modelos hidráulicos utilizados em estudos de qualidade de águas e protecção ambiental. Escolheram-se dois pontos de descarga no Febros, um em Casal Drijo e outro no Parque Biológico de Gaia, possuindo cada um deles, a jusante, duas estações de monitorização. Pelo modelo ADE os valores obtidos para o coeficiente de dispersão longitudinal para as estações Pontão d’ Alheira, Pinheiral, Menesas e Giestas foram, respectivamente, 0,3622; 0,5468; 1,6832 e 1,7504 m2/s. Para a mesma sequência de estações, os valores da velocidade de escoamento obtidos neste trabalho experimental foram de 0,0633; 0,0684; 0,1548 e 0,1645 m/s. Quanto ao modelo TS, os valores obtidos para o coeficiente de dispersão longitudinal para as estações Pontão d’ Alheira, Pinheiral, Menesas e Giestas foram, respectivamente, 0,2339; 0,1618; 0,5057e 1,1320 m2/s. Para a mesma sequência de estações, os valores da velocidade de escoamento obtidos neste trabalho experimental foram de 0,0652; 0,0775; 0,1891 e 0,1676 m/s. Os resultados foram ajustados por um método directo, o método dos momentos, e por dois métodos indirectos, os modelos ADE e TS. O melhor ajuste corresponde ao modelo TS onde os valores do coeficiente de dispersão longitudinal e da velocidade de escoamento são aqueles que melhor se aproximam da realidade. Quanto ao método dos momentos, o valor estimado para a velocidade é de 0,162 m/s e para o coeficiente de dispersão longitudinal de 9,769 m2/s. Não obstante, a compreensão da hidrodinâmica do rio e das suas características, bem como a adequação de modelos matemáticos no tratamento de resultados formam uma estratégia de protecção ambiental inerente a futuros impactos que possam suceder.

Uso de traçadores para avaliação da hidrodinâmica de sistemas alagados construídos operando sob condições climáticas tropicais

Sistemas alagados construídos (SACs) são, atualmente, importante opção para o tratamento de resíduos e controle da poluição pontual e difusa. O uso de SACs tem aumentado ano a ano, entretanto o nível de entendimento da hidrodinâmica do processo não tem crescido na mesma proporção. Traçadores fluorescentes apresentam-se como opção na determinação de curvas de distribuição de tempos de residência (DTR) e de parâmetros hidrodinâmicos, como número de dispersão e eficiência hidráulica. A pesquisa foi realizada com o objetivo de avaliar dois corantes (rodamina WT e fluoresceína sódica) na determinação das características hidrodinâmicas de SACs com escoamento subsuperficial, operando em região de clima tropical. Os tempos de residência experimentais (τR) para os SACs variaram entre 4,5 e 5,0 dias, e os parâmetros de modelos teóricos foram obtidos para cada sistema, indicando dispersões muito pequenas. Os SACs, que apresentavam relação comprimento/largura (L/B) de 24/1, comportaram-se como sistemas de escoamento próximo ao pistonado. Embora a massa total adicionada não tenha sido recuperada (a adsorção é um dos mecanismos de perda), a pesquisa indicou que a rodamina WT pode ser utilizada com resultados satisfatórios na avaliação do comportamento hidrodinâmico de SACs.

Molecular details of INH-C-10 binding to wt KatG and Its S315T mutant

Isoniazid (INH) is still one of the two most effective antitubercular drugs and is included in all recommended multitherapeutic regimens. Because of the increasing resistance of Mycobacterium tuberculosis to INH, mainly associated with mutations in the katG gene, new INH-based compounds have been proposed to circumvent this problem. In this work, we present a detailed comparative study of the molecular determinants of the interactions between wt KatG or its S315T mutant form and either INH or INH-C10, a new acylated INH derivative. MD simulations were used to explore the conformational space of both proteins, and results indicate that the S315T mutation did not have a significant impact on the average size of the access tunnel in the vicinity of these residues. Our simulations also indicate that the steric hindrance role assigned to Asp137 is transient and that electrostatic changes can be important in understanding the enzyme activity data of mutations in KatG. Additionally, molecular docking studies were used to determine the preferred modes of binding of the two substrates. Upon mutation, the apparently less favored docking solution for reaction became the most abundant, suggesting that S315T mutation favors less optimal binding modes. Moreover, the aliphatic tail in INH-C10 seems to bring the hydrazine group closer to the heme, thus favoring the apparent most reactive binding mode, regardless of the enzyme form. The ITC data is in agreement with our interpretation of the C10 alkyl chain role and helped to rationalize the significantly lower experimental MIC value observed for INH-C10. This compound seems to be able to counterbalance most of the conformational restrictions introduced by the mutation, which are thought to be responsible for the decrease in INH activity in the mutated strain. Therefore, INH-C10 appears to be a very promising lead compound for drug development.

Large-scale functional expression of WT and truncated human adenosine A(2A) receptor in Pichia pastoris bioreactor cultures

Background: The large-scale production of G-protein coupled receptors (GPCRs) for functional and structural studies remains a challenge. Recent successes have been made in the expression of a range of GPCRs using Pichia pastoris as an expression host. P. pastoris has a number of advantages over other expression systems including ability to post-translationally modify expressed proteins, relative low cost for production and ability to grow to very high cell densities. Several previous studies have described the expression of GPCRs in P. pastoris using shaker flasks, which allow culturing of small volumes (500 ml) with moderate cell densities (OD600 similar to 15). The use of bioreactors, which allow straightforward culturing of large volumes, together with optimal control of growth parameters including pH and dissolved oxygen to maximise cell densities and expression of the target receptors, are an attractive alternative. The aim of this study was to compare the levels of expression of the human Adenosine 2A receptor (A(2A)R) in P. pastoris under control of a methanol-inducible promoter in both flask and bioreactor cultures. Results: Bioreactor cultures yielded an approximately five times increase in cell density (OD600 similar to 75) compared to flask cultures prior to induction and a doubling in functional expression level per mg of membrane protein, representing a significant optimisation. Furthermore, analysis of a C-terminally truncated A2AR, terminating at residue V334 yielded the highest levels (200 pmol/mg) so far reported for expression of this receptor in P. pastoris. This truncated form of the receptor was also revealed to be resistant to C-terminal degradation in contrast to the WT A(2A)R, and therefore more suitable for further functional and structural studies. Conclusion: Large-scale expression of the A(2A)R in P. pastoris bioreactor cultures results in significant increases in functional expression compared to traditional flask cultures.

Effect of heavy interstitials on anelastic properties of Nb-1.0 wt% Zr alloys

The mechanical properties of metals with bcc structure, such as niobium and its alloys, have changed significantly with the introduction of heavy interstitial elements. These interstitial elements (nitrogen, for example), present in the alloy, occupy octahedral sites and constitute an elastic dipole of tetragonal symmetry and might produce anelastic relaxation. This article presents the effect of nitrogen on the anelastic properties of Nb-1.0 wt% Zr alloys, measured by means of mechanical spectroscopy using a torsion pendulum. The results showed complex anelastic relaxation structures, which were resolved into their constituent peaks, representing each relaxation process. These processes are due to stress-induced ordering of the interstitial elements around the niobium and zirconium of the alloy.

Aging kinetics in the Cu-8 wt.% Al alloy with Ag additions

The influence of additions of 2, 4, 6, 8, 10 and 12 wt.% Ag in the isothermal aging kinetics of the Cu-8 wt.% Al alloy was studied using microhardness measurements, differential scanning calorimetry, optical and scanning electron microscopy and X-ray diffractometry. The results indicate that the presence of silver is responsible for the shift of the equilibrium concentration to higher Al contents, allowing the formation of the gamma(1) phase (Al4Cu9) in this alloy. For Ag additions up to 6% the dominant kinetic process is Ag precipitation and for additions from 8 to 12% Ag the nucleation of the perlitic phase dominates. (C) 2003 Elsevier B.V. B.V. All rights reserved.

Ag precipitation and dissolution reactions in the Cu-3 wt.% Al-4 wt.% Ag alloy

The Ag precipitation and dissolution reactions in the Cu-3 wt.% Al-4 wt.% Ag alloy were studied using isothermal and non-isothermal analyses. The activation energy values, obtained for the Ag precipitation reaction indicated that, when the Kissinger, Ozawa and Johnson-MehI-Avrami methods are compared, the Kissinger method is the most appropriate. Although the Johnson-Mehl-Avrami equation often does not fit precipitation data, the energy values obtained for Ag precipitation kinetics are in agreement with what was experimentally observed. For the dissolution reaction of Ag precipitates the activation energy values obtained from the Kissinger and Ozawa methods are higher than that found in the literature for the Ag dissolution in Cu. This discrepancy seems to be related to the fact that the activation energy is influenced by the heating rate. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effect of Ag addition on the martensitic phase of the Cu-10 wt.% Al alloy

Thermal analysis and compression tests at room temperature have been carried out for Cu-10 wt.% Al and Cu-10 wt.% Al-10 wt.% Ag alloys samples. The results indicate that the decomposition reaction of the (beta(1)) parent phase is decreased suppressed and a martensite stabilization effect can be induced by Ag addition. The Cu-Al-Ag alloy shows some degree of shape memory capacity. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Reverse martensitic transformation in the Cu-10 wt% Al-6 wt%Ag alloy

The reverse martensitic transformation in the Cu-10 wt%Al-6 wt%Ag alloy was studied by classical differential thermal analysis (IDTA), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray analysis (EDX) and X-ray diffractometry (XRD). The results indicated that the presence of Ag in the Cu-10%Al alloy is responsible for the separation of the competitive reactions that occur during the reverse martensitic transformation and is also associated to an increase in the disordering degree at high temperatures, when compared with alloys without Ag addition. (c) 2005 Springer Science + Business Media, Inc.

Ag-rich phase formation in the Cu-6 wt% Al alloy with Ag additions

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Ageing behavior in the Cu-10 wt.%Al and Cu-10 wt.%Al-4 wt.%Ag alloys

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Influence of silver additions on the Cu-13 wt pct Al alloy hardness.

The influence of silver additions on the Cu-13 wt. pot. Al alloy hardness was studied for additions in the range 0 to 16 wt. pot Ag. The results indicated a pronounced hardness increase with the silver content and an influence of the quenching temperature. Data obtained from scanning electron microscopy indicated that the formation of silver-rich precipitates, wich change with the quenching temperature, seems to produce the changes on alloys hardness.

Stress-induced ordering due heavy interstitial atoms in Nb-0.3 wt.% Ti alloys

The mechanical properties of metals with bee structure, such as niobium and their alloys, are changed of a significant way by the introduction of heavy interstitial elements. These interstitial elements (oxygen, for example) present in the metallic matrix occupy octahedral sites and constitute an elastic dipole of tetragonal symmetry and might produce anelastic relaxation. Polycrystalline samples of Nb-0.3 wt.% Ti (Nb-Ti) alloy with oxygen in solid solution were analysed. The anelastic spectroscopy measurements had been made in a torsion pendulum, with frequencies in the Hz range, in a temperature range between 300 and 700 K. The results showed thermally activated relaxation structures were identified four relaxation process attributed to stress-induced ordering of single oxygen, nitrogen and carbon atoms around niobium and stress-induced ordering of single oxygen atoms around titanium atoms. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.