Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor António Manuel Antunes Fiúza e da Doutora Cristina Maria Fernandes Delerue Alvim de Matos

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Carlos Borrego

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia da Universidade do Porto (Ramo de Gestão e Tratamento de Resíduos Industriais), sob a orientação das Professoras Doutoras Lúcia Santos e Armanda Alves

Dissertação apresentada para obtenção parcial do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente (ramo de Gestão e Tratamento de Resíduos Industriais), na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação da Professora Doutora Maria da Conceição M. Alvim Ferraz

Tese de doutoramento. Ciências de Engenharia. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Orientador: Classius de Oliveira / Coorientador: Javier Goldberg / Banca: Daniela de Melo e Silva / Banca: Lia Raquel de Souza Santos / Banca: Carlos Eurico dos Santos Fernandes / Banca: Patrícia Simone Leite Vilamaior / Resumo: Os anfíbios são bons indicadores de qualidade ambiental devido a várias características que os tornam suscetíveis a alterações do ambiente. A contaminação aquática, principalmente por desreguladores endócrinos, tem sido apontada como uma causa para o declínio dos anfíbios. O 4-nonilfenol (NP) é um detergente com efeito estrogênico, que já demonstrou efeitos deletérios em alguns grupos de vertebrados. Já o Acetato de Ciproterona (CPA) é um medicamento com propriedade antiandrogênica e, apesar da maioria dos estudos serem com roedores, tem-se observado alto potencial tóxico deste composto. Neste estudo o objetivo foi avaliar os efeitos genotóxicos do NP e do CPA, e sua ação na pigmentação hepática, um biomarcador morfológico de efeito, importante para confirmar a ação dos compostos, além da morfologia gonadal e da contagem leucocitária de girinos e jovens de Rana catesbeiana, em três diferentes concentrações ambientalmente relevantes, após exposição por 28 dias. Nossos resultados mostraram que o NP e o CPA são genotóxicos para os girinos, sendo o CPA de toxicidade muito maior em todas as concentrações, enquanto nos jovens apenas o CPA gerou resposta, nas duas maiores dosagens. Na pigmentação hepática houve aumento apenas nos jovens expostos à concentração média de NP e mínima de CPA. A gônada dos girinos ainda estava indiferenciada, portanto não pode ser avaliada, enquanto na dos jovens não houve alteração na razão sexual nem condições intersexuais. Já o perfil leucocitário... / Abstract: Amphibians are good indicators of environmental quality due to several characteristics that make them susceptible to environmental changes. Aquatic contamination, especially by endocrine disrupters, has been indicated as a cause for amphibian decline. 4-nonylphenol (NP) is a detergent with estrogenic effect, which has already demonstrated deleterious effects in some groups of vertebrates. Cyproterone Acetate (CPA), in turn, has antiandrogenic properties, it is used in medicines, and although most of the studies are with rodents, it has been observed a high toxic potential of this compound. In this study, our aim was to evaluate the genotoxic effects of NP and CPA, and its action on hepatic pigmentation, a morphological biomarker, important to confirm the effects of the compounds, as well as gonadal morphology and leukocyte count of tadpoles and juveniles of Rana catesbeiana, in three different environmentally relevant concentrations, after 28 days exposure. Our results showed that NP and CPA are both genotoxic for tadpoles, but CPA showed much higher toxicity at all concentrations, while in juveniles only CPA increased nuclear abnormalities at the two highest dosages. In hepatic pigmentation there was an increase only in the juveniles exposed to the medium concentration of NP and minimum dosage of CPA. The tadpole gonad was still undifferentiated, so it can not be evaluated, while in the juvenile there was no change in the sex ratio and any intersexual conditions. The ... / Doutor

Orientador: Luiz Fernando Costa Nascimento / Coorientadora: Andrea Paula Peneluppi de Medeiros / Banca: João Andrade de Carvalho Junior / Banca: Gregório Lorenzo Acácio / Resumo: Este trabalho tem por objetivo avaliar a exposição da gestante aos poluentes do ar em sua somatória de 30, 60 e 90 dias anteriores ao parto, e analisar o efeito desses poluentes sobre o baixo peso ao nascer. Trata-se de estudo longitudinal, com dados todos os nascidos vivos de mulheres residentes no município de São José dos Campos no ano de 2013, excluindo os com peso menor de 500 gramas, os partos ocorridos até 36 semanas e 6/7 de gestação, os partos gemelares e trigemelares, bem como os fetos com mal-formação congênita. A variável dependente, peso ao nascer, foi categorizada como desfavorável ≤ 2500 g e favorável > 2500 g, e as independentes foram idade materna, estado civil, escolaridade, número de consultas e mês do início do pré-natal. Os poluentes do ar analisados foram SO2, PM10, CO, NO2 e O3 com dados acumulados de 30, 60 e 90 dias anteriores ao parto. A análise utilizada foi o modelo de regressão logística hierarquizada em três níveis: distal, intermediário e proximal. Foram 9336 nascidos vivos, sendo incluídos 8028 (86,0%) que atenderam aos critérios de inclusão. As variáveis significativas do nível distal foram idade materna e estado civil, do nível intermediário o número de consultas e no proximal a exposição materna ao O3 com 60 dias (OR= 1,10) e 90 dias (OR= 1,12) anteriores ao parto, sendo para o sexo feminino a associação ao O3 se deu no segundo quartil (OR = 1,61) e no quarto quartil (OR = 1,16) e para o sexo masculino com 90 dias no terceiro quartil (OR = 1... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The purpose of this study is to evaluate the exposure of pregnant women to air pollutants in their sum of 30, 60 and 90 days prior to birth, and to analyze the effect of these pollutants on low birth weight. This is a longitudinal study, with data on all live births of women living in the São José dos Campos City in 2013, excluding newborns under 22 complete weeks of gestation and those weighing less than 500 g, births under to 36 weeks and 6/7, twin and trigeminal gestations, and fetuses with congenital malformation. The dependent variable was birth weight and was categorized as unfavorable ≤ 2500 g and favorable> 2500 g, and the independent variables were maternal age, marital status, schooling, number of prenatal visits and month of prenatal initiation. The air pollutants analyzed were SO2, PM10, CO, NO2 and O3 with cumulative data of 30, 60 and 90 days prior to labor. The analysis used was the hierarchical logistic regression model at three levels: distal, intermediate and proximal. There were 9336 live births and 8028 (86.0%) that filed the inclusion criteria. The significant variables of the distal level were maternal age and marital status, at the intermediate level the number of prenatal visits. In the proximal level the maternal exposure to O3 with 60 days (OR = 1.10) and 90 days (OR = 1.12) prior to delivery, being to females sex the association of the O3 was in the second quartile (OR = 1.61) and in the fourth quartile (OR = 1.16) and for males sex with 90 days in the third quartile (OR = 1, 35). This study allowed the identification of the association only with the exposure of the pregnant woman to the O3 for the accumulated 60 and 90 days before delivery with low birth weight, and for the other pollutants there was no statistical significance / Mestre

A presente dissertação apresenta uma análise da presença de componentes estocásticas na equação de advecção-difusão, e como estas influenciam a estabilidade da solução. Para tal, a equação de advecção-difusão determinística com fonte contínua idealizada é resolvida através da transformada de Fourier. Adiante, a equação determinística é combinada com componentes estocásticas na velocidade do vento, comprimento de rugosidade e coeficiente de difusão turbulenta vertical. Além disso, é considerada uma permeabilidade parcial nos contornos verticais, de modo que parte do poluente ultrapassa a camada limite atmosférica ou o solo, e outra parte reflete e retorna `a atmosfera. Os resultados obtidos foram validados com os dados do experimento de Hanford. / The present work presents an analysis of the presence of stochastic components in the advection-diffusion equation and how they influence the stability of the solution. For this purpose, the deterministic advection-diffusion equation with idealized continuous source is solved by Fourier transform. Further, the deterministic equation is combined with stochastic components in the wind speed, the roughness and the vertical eddy diffusion coefficient. Moreover, partial permeability is considered in the vertical contours, in the sense that part of the pollutant leaks out of the atmospheric boundary layer or into the soil, and a part is reflected back into the atmosphere. Results were validated with the Hanford experimental data.

Atualmente, com a melhoria das técnicas de paralelização, cada vez mais vem sendo empregado o uso de clusteres de computadores para programas exigentes de alta performance. Porém, para um programa rodar adequadamente em paralelo, o mesmo deve ser escrito de maneira paralelizável. A proposta deste trabalho é o desenvolvimento de uma plataforma computacional que facilite a escrita de programas orientados à análise de dados climáticos e simulações de fenômenos atmosféricos escritos em paralelo. A plataforma foi pensada de maneira a ser o mais exível possível, permitindo que novas funcionalidades sejam adicionadas através de plugins. Em um futuro próximo, pretende-se disponibilizá-la para uso público com licença GNU General Public License (GNU GPL) e código aberto. Para demonstrar seu potencial de uso, foi realizado um estudo exploratório com dados provenientes do projeto de reanálise Twentieth Century Reanalysis version 2 (20CRv2). Tal estudo visa obter informações sobre que parâmetros e escalas de tempo são importantes para a descrição do fenômeno da zona de convergência do Atlântico sul (ZCAS). / Since parallel computing technologies are improving very fast, computer clusteres are getting more and more employed for highly demanding computational tasks. Nevertheless, for a software to run in a cluster, it needs to be written in a parallel way, which is not necessarily a simple task. Therefore, the aim of this work is to develop a computer platform capable of manipulating, analysing and evaluating climate observational data and controlling simulation in a parallel manner. Features can be added to the platform through plugins, making it very exible and extensible for a very large range of tasks. A simple application is purposed to demonstrate the platform's potential uses. The application consists of a exploratory study of data from the 20th century reanalysis project concerning the South American Convergence Zone (SACZ), a very important phenomena in the south hemisphere.

O presente trabalho propõe um novo modelo para dispersão de poluentes na atmosfera, tal modelo foi idealizado no trabalho de dissertação da autora e continuou-se seu desenvolvimento nesta pesquisa. O modelo é baseado na solução semi-analítica da equação de advecção-difusão para emissão contínua, com resolução através do método de separação de variáveis e da transformada de Fourier. As condições de contorno são tratadas como infinitas reflexões do poluente no solo e no topo da camada limite atmosférica. Adiante, estas reflexões são utilizadas de modo parcial, na tentativa de considerar fenômenos da dispersão que não podem ser explicitados no modelo determinístico, de forma que os contornos podem ser entendidos como estocásticos, ou seja, pode-se interpretar os contornos como uma amostragem de uma distribuição. Além disso, é realizada uma otimização nos contornos parcialmente reflexivos, com o objetivo de desenvolver uma metodologia de otimização e determinar os valores ótimos para a reflexão parcial. Os resultados obtidos foram, primeiramente, comparados com os experimentos de Copenhagen e Hanford. Posteriormente, comparou-se o modelo com dados de concentração coletados em uma fábrica de celulose, a CMPC Celulose Riograndense. Simulou-se, também, a dispersão de poluentes emitidos por uma usina termelétrica no Brasil, que faz parte do programa de pesquisa e desenvolvimento tecnológico do setor de energia elétrica da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). / The present work proposes a new model for pollutant dispersion in the atmosphere, this model was idealized in the dissertation work of the author and continued its development in this research. The model is based on the semi-analytic solution of the advectiondiffusion equation for continuous emission, with resolution through the method of separation of variables and the Fourier transform. The boundary conditions are treated as infinite reflections of the pollutant in the soil and at the top of the atmospheric boundary layer. These reflections are used in a partial way in the attempt to consider phenomena of dispersion that can not be explained in the deterministic model, so that the boundaries can be understood as stochastic, that is, one can interpret the boundaries as a sampling of a distribution. In addition, an optimization is performed in the partially reflective boundaries, with the purpose of developing an optimization methodology and determining the optimal values for the partial reflection. The results obtained were firstly compared with the experiments of Copenhagen and Hanford. Subsequently, the model was compared with concentration data collected at a cellulose production plant. The dispersion of pollutants emitted by a thermoelectric plant in Brazil was also simulated, which is part of the research and technological development program of the electric energy sector of the National Electric Energy Agency (ANEEL).