O objetivo geral desta tese foi examinar diferentes 1 questões associadas ao 2 processo de invasão de plantas para investigar os mecanismos, impactos e 3 medidas de recuperação da comunidade vegetal, abordando diferentes estratégias 4 metodológicas que incluem estudos observacionais, experimentos de remoção e 5 uma revisão metodológica. Os resultados do Capítulo 1 mostraram como as 6 relações entre condições climáticas e estrutura da paisagem podem determinar o 7 grau de invasão de plantas na escala regional. Observou-se que os padrões de 8 invasão dos campos sulinos estão principalmente relacionados com maior 9 densidade de estradas, menor cobertura de campo nativo e com o aumento do 10 déficit hídrico. Além disso, constatou-se que a gramínea Eragrostis plana é a 11 planta invasora mais abundante dos campos sulinos. No entanto, os resultados do 12 experimento do Capítulo 2 mostraram que sua invasão não pode ser explicada 13 pela riqueza de espécies ou composição dos grupos funcionais de plantas da 14 comunidade residente. A invasão de E. plana foi principalmente associada ao 15 distúrbio causado pela remoção de biomassa na comunidade. Neste sentido, as 16 comunidades campestres poderiam ser resistentes à invasão de E. plana até que 17 algum distúrbio aumente sua vulnerabilidade. Por outro lado, através da 18 comparação entre comunidades invadidas, removidas e não-invadidas, os 19 resultados do experimento do Capítulo 3 contribuíram no entendimento do 20 impacto real da invasão de E. plana, em termos de redução da riqueza e cobertura 21 de plantas nativas na comunidade. No entanto, embora os métodos de remoção 22 utilizados reduziram a cobertura da invasora, não foram suficientes para conseguir 23 sua erradicação local. Além disso, após três anos de remoção de E. plana, as comunidades se tornaram distintas às invadidas mas não 1 foram semelhantes às 2 comunidades não invadias, o qual poderia indicar que outras medidas de 3 restauração são ainda necessárias. Embora os experimentos de remoção de 4 espécies sejam úteis para investigar questões associadas ao processo de 5 invasão, existem limitações importantes a considerar, como foi evidenciado nos 6 Capítulos 2 e 3. Neste sentido, oferecemos a revisão bibliográfica sistemática do 7 Capítulo 4, onde se discute o potencial dos métodos de remoção utilizados para 8 estudar a resistência e a recuperação da comunidade à invasão, apontando 9 algumas limitações. Como resultado, o Capítulo 4 mostrou que a maioria dos 10 trabalhos não propõem controles adequados nos experimentos, o que pode dar 11 lugar a confundimento de efeitos. Desta forma, foram desenvolvidas algumas 12 sugestões para serem consideradas nos experimentos de remoção de espécies, 13 com o objetivo de continuar avançando nesta temática. As informações geradas 14 nesta tese podem contribuir para o entendimento do processo de invasão de 15 plantas nos ecossistemas campestres, com vistas ao manejo, à conservação e à 16 restauração das comunidades invadidas, adquirindo um senso crítico no 17 planejamento de desenhos experimentas. / The general aim of this thesis was to investigate different 1 issues associated 2 with plant invasion process to understand the mechanisms, impacts and 3 community recovery, by employing different methodological strategies such as 4 observational studies, removal experiments and a literature review. The results 5 from Chapter 1 showed how the interactions between climate and landscape 6 structure can determine the level of invasion of South Brazilian grasslands, 7 highlighting that invasion is mainly related to high road density, less native 8 grassland cover and increased aridity. Furthermore, it was confirmed that 9 Eragrostis plana is the most important invasive species in the South Brazilian 10 grasslands. However, the results from the experiment of Chapter 2 showed that its 11 invasion could not be explained by the species richness or functional group 12 composition in the community. Eragrostis plana invasion was associated with the 13 disturbance effect caused by the amount of removed biomass. Thus, grassland 14 communities may be resistant to E. plana invasion until some disturbance 15 increases their vulnerability. Moreover, by comparing invaded, removed and non16 invaded communities, the experimental results of Chapter 3 highlighted the 17 ecological impact of E. plana invasion, in terms of richness reduction and native 18 species cover. However, although removals methods reduced the cover of the 19 invasive species, they were not enough to locally extinct it. Moreover, after three 20 years of the invasive removal, communities became different from invaded ones 21 but not resembling non-invaded references, which suggest that community 22 recovery may require restoration strategies. Although removal experiments have 23 been useful to investigate certain issues associated with invasion process, there are important limitations to consider, as was shown in Chapter 1 2 and 3. For this 2 purpose, our systematic review presented in Chapter 4 discussed the potential of 3 removal methods for assessing community resistance and recovery from invasion. 4 There, we showed that most of the studies did not use adequate controls in 5 removal experiments, which can lead to confounding effects. Thus, we developed 6 suggestions to be considered in experimental designs to advance the 7 methodological technique of removals. The information generated in this thesis can 8 contribute to the understanding of plant invasion process in South Brazilian 9 grasslands and, consequently, aid to management, conservation and restoration of 10 invaded communities by acquiring a critical sense in experimental designs.

O objetivo geral desta tese foi examinar diferentes 1 questões associadas ao 2 processo de invasão de plantas para investigar os mecanismos, impactos e 3 medidas de recuperação da comunidade vegetal, abordando diferentes estratégias 4 metodológicas que incluem estudos observacionais, experimentos de remoção e 5 uma revisão metodológica. Os resultados do Capítulo 1 mostraram como as 6 relações entre condições climáticas e estrutura da paisagem podem determinar o 7 grau de invasão de plantas na escala regional. Observou-se que os padrões de 8 invasão dos campos sulinos estão principalmente relacionados com maior 9 densidade de estradas, menor cobertura de campo nativo e com o aumento do 10 déficit hídrico. Além disso, constatou-se que a gramínea Eragrostis plana é a 11 planta invasora mais abundante dos campos sulinos. No entanto, os resultados do 12 experimento do Capítulo 2 mostraram que sua invasão não pode ser explicada 13 pela riqueza de espécies ou composição dos grupos funcionais de plantas da 14 comunidade residente. A invasão de E. plana foi principalmente associada ao 15 distúrbio causado pela remoção de biomassa na comunidade. Neste sentido, as 16 comunidades campestres poderiam ser resistentes à invasão de E. plana até que 17 algum distúrbio aumente sua vulnerabilidade. Por outro lado, através da 18 comparação entre comunidades invadidas, removidas e não-invadidas, os 19 resultados do experimento do Capítulo 3 contribuíram no entendimento do 20 impacto real da invasão de E. plana, em termos de redução da riqueza e cobertura 21 de plantas nativas na comunidade. No entanto, embora os métodos de remoção 22 utilizados reduziram a cobertura da invasora, não foram suficientes para conseguir 23 sua erradicação local. Além disso, após três anos de remoção de E. plana, as comunidades se tornaram distintas às invadidas mas não 1 foram semelhantes às 2 comunidades não invadias, o qual poderia indicar que outras medidas de 3 restauração são ainda necessárias. Embora os experimentos de remoção de 4 espécies sejam úteis para investigar questões associadas ao processo de 5 invasão, existem limitações importantes a considerar, como foi evidenciado nos 6 Capítulos 2 e 3. Neste sentido, oferecemos a revisão bibliográfica sistemática do 7 Capítulo 4, onde se discute o potencial dos métodos de remoção utilizados para 8 estudar a resistência e a recuperação da comunidade à invasão, apontando 9 algumas limitações. Como resultado, o Capítulo 4 mostrou que a maioria dos 10 trabalhos não propõem controles adequados nos experimentos, o que pode dar 11 lugar a confundimento de efeitos. Desta forma, foram desenvolvidas algumas 12 sugestões para serem consideradas nos experimentos de remoção de espécies, 13 com o objetivo de continuar avançando nesta temática. As informações geradas 14 nesta tese podem contribuir para o entendimento do processo de invasão de 15 plantas nos ecossistemas campestres, com vistas ao manejo, à conservação e à 16 restauração das comunidades invadidas, adquirindo um senso crítico no 17 planejamento de desenhos experimentas. / The general aim of this thesis was to investigate different 1 issues associated 2 with plant invasion process to understand the mechanisms, impacts and 3 community recovery, by employing different methodological strategies such as 4 observational studies, removal experiments and a literature review. The results 5 from Chapter 1 showed how the interactions between climate and landscape 6 structure can determine the level of invasion of South Brazilian grasslands, 7 highlighting that invasion is mainly related to high road density, less native 8 grassland cover and increased aridity. Furthermore, it was confirmed that 9 Eragrostis plana is the most important invasive species in the South Brazilian 10 grasslands. However, the results from the experiment of Chapter 2 showed that its 11 invasion could not be explained by the species richness or functional group 12 composition in the community. Eragrostis plana invasion was associated with the 13 disturbance effect caused by the amount of removed biomass. Thus, grassland 14 communities may be resistant to E. plana invasion until some disturbance 15 increases their vulnerability. Moreover, by comparing invaded, removed and non16 invaded communities, the experimental results of Chapter 3 highlighted the 17 ecological impact of E. plana invasion, in terms of richness reduction and native 18 species cover. However, although removals methods reduced the cover of the 19 invasive species, they were not enough to locally extinct it. Moreover, after three 20 years of the invasive removal, communities became different from invaded ones 21 but not resembling non-invaded references, which suggest that community 22 recovery may require restoration strategies. Although removal experiments have 23 been useful to investigate certain issues associated with invasion process, there are important limitations to consider, as was shown in Chapter 1 2 and 3. For this 2 purpose, our systematic review presented in Chapter 4 discussed the potential of 3 removal methods for assessing community resistance and recovery from invasion. 4 There, we showed that most of the studies did not use adequate controls in 5 removal experiments, which can lead to confounding effects. Thus, we developed 6 suggestions to be considered in experimental designs to advance the 7 methodological technique of removals. The information generated in this thesis can 8 contribute to the understanding of plant invasion process in South Brazilian 9 grasslands and, consequently, aid to management, conservation and restoration of 10 invaded communities by acquiring a critical sense in experimental designs.

O objetivo geral desta tese foi examinar diferentes 1 questões associadas ao 2 processo de invasão de plantas para investigar os mecanismos, impactos e 3 medidas de recuperação da comunidade vegetal, abordando diferentes estratégias 4 metodológicas que incluem estudos observacionais, experimentos de remoção e 5 uma revisão metodológica. Os resultados do Capítulo 1 mostraram como as 6 relações entre condições climáticas e estrutura da paisagem podem determinar o 7 grau de invasão de plantas na escala regional. Observou-se que os padrões de 8 invasão dos campos sulinos estão principalmente relacionados com maior 9 densidade de estradas, menor cobertura de campo nativo e com o aumento do 10 déficit hídrico. Além disso, constatou-se que a gramínea Eragrostis plana é a 11 planta invasora mais abundante dos campos sulinos. No entanto, os resultados do 12 experimento do Capítulo 2 mostraram que sua invasão não pode ser explicada 13 pela riqueza de espécies ou composição dos grupos funcionais de plantas da 14 comunidade residente. A invasão de E. plana foi principalmente associada ao 15 distúrbio causado pela remoção de biomassa na comunidade. Neste sentido, as 16 comunidades campestres poderiam ser resistentes à invasão de E. plana até que 17 algum distúrbio aumente sua vulnerabilidade. Por outro lado, através da 18 comparação entre comunidades invadidas, removidas e não-invadidas, os 19 resultados do experimento do Capítulo 3 contribuíram no entendimento do 20 impacto real da invasão de E. plana, em termos de redução da riqueza e cobertura 21 de plantas nativas na comunidade. No entanto, embora os métodos de remoção 22 utilizados reduziram a cobertura da invasora, não foram suficientes para conseguir 23 sua erradicação local. Além disso, após três anos de remoção de E. plana, as comunidades se tornaram distintas às invadidas mas não 1 foram semelhantes às 2 comunidades não invadias, o qual poderia indicar que outras medidas de 3 restauração são ainda necessárias. Embora os experimentos de remoção de 4 espécies sejam úteis para investigar questões associadas ao processo de 5 invasão, existem limitações importantes a considerar, como foi evidenciado nos 6 Capítulos 2 e 3. Neste sentido, oferecemos a revisão bibliográfica sistemática do 7 Capítulo 4, onde se discute o potencial dos métodos de remoção utilizados para 8 estudar a resistência e a recuperação da comunidade à invasão, apontando 9 algumas limitações. Como resultado, o Capítulo 4 mostrou que a maioria dos 10 trabalhos não propõem controles adequados nos experimentos, o que pode dar 11 lugar a confundimento de efeitos. Desta forma, foram desenvolvidas algumas 12 sugestões para serem consideradas nos experimentos de remoção de espécies, 13 com o objetivo de continuar avançando nesta temática. As informações geradas 14 nesta tese podem contribuir para o entendimento do processo de invasão de 15 plantas nos ecossistemas campestres, com vistas ao manejo, à conservação e à 16 restauração das comunidades invadidas, adquirindo um senso crítico no 17 planejamento de desenhos experimentas. / The general aim of this thesis was to investigate different 1 issues associated 2 with plant invasion process to understand the mechanisms, impacts and 3 community recovery, by employing different methodological strategies such as 4 observational studies, removal experiments and a literature review. The results 5 from Chapter 1 showed how the interactions between climate and landscape 6 structure can determine the level of invasion of South Brazilian grasslands, 7 highlighting that invasion is mainly related to high road density, less native 8 grassland cover and increased aridity. Furthermore, it was confirmed that 9 Eragrostis plana is the most important invasive species in the South Brazilian 10 grasslands. However, the results from the experiment of Chapter 2 showed that its 11 invasion could not be explained by the species richness or functional group 12 composition in the community. Eragrostis plana invasion was associated with the 13 disturbance effect caused by the amount of removed biomass. Thus, grassland 14 communities may be resistant to E. plana invasion until some disturbance 15 increases their vulnerability. Moreover, by comparing invaded, removed and non16 invaded communities, the experimental results of Chapter 3 highlighted the 17 ecological impact of E. plana invasion, in terms of richness reduction and native 18 species cover. However, although removals methods reduced the cover of the 19 invasive species, they were not enough to locally extinct it. Moreover, after three 20 years of the invasive removal, communities became different from invaded ones 21 but not resembling non-invaded references, which suggest that community 22 recovery may require restoration strategies. Although removal experiments have 23 been useful to investigate certain issues associated with invasion process, there are important limitations to consider, as was shown in Chapter 1 2 and 3. For this 2 purpose, our systematic review presented in Chapter 4 discussed the potential of 3 removal methods for assessing community resistance and recovery from invasion. 4 There, we showed that most of the studies did not use adequate controls in 5 removal experiments, which can lead to confounding effects. Thus, we developed 6 suggestions to be considered in experimental designs to advance the 7 methodological technique of removals. The information generated in this thesis can 8 contribute to the understanding of plant invasion process in South Brazilian 9 grasslands and, consequently, aid to management, conservation and restoration of 10 invaded communities by acquiring a critical sense in experimental designs.

<div>Thermal barrier coatings (TBCs) made of low thermal conductivity ceramic topcoats have been extensively used in hot sections of gas turbine engines, in aircraft propulsion and power generation applications. TBC damage may occur during gas turbine operations, due to either time- and cycle-dependent degradation phenomena, external foreign object damage, and/or erosion. The damaged TBCs, therefore, need to be removed and repaired during engine maintenance cycles. Although several coating removal practices have been established which are based on the trial-and-error approach, a fundamental understanding of coating fracture mechanisms during the removal process is still limited, which hinders further development of the process.</div><div>The objective of the thesis is to develop a particle-based coating removal modeling framework, using both the smoothed particle hydrodynamics (SPH) and discrete element modeling (DEM) methods. The thesis systematically investigates the processing-property relationships in the TBC removal processes using a modeling approach, thus providing a scientific tool for process design and optimization.</div><div>To achieve the above-mentioned objective, the following research tasks are identified. First a comprehensive literature review of major coating removal techniques is presented in Chapter 2. Chapter 3 discusses an improved SPH model to simulate the high-velocity particle impact behaviors on TBCs. In Chapter 4, the abrasive water jet (AWJ) removal process is modeled using the SPH method. In Chapter 5, an SPH model of the cutting process with regular electron beam physical vapor deposition (EB-PVD) columnar grains is presented. In Chapter 6, a 3D DEM cutting model with regular EB-PVD column grains is discussed. In Chapter 7, a 2D DEM cutting model based on the realistic coating microstructure is developed. Finally, in Chapter 8, based on the particle-based coating removal modeling framework results and analytical solutions, a new fracture mechanism map is proposed, which correlates the processing parameters and coating fracture modes.</div><div>The particle-based modeling results show that: (1) for the SPH impact model, the impact hole penetration depth is mainly controlled by the vertical velocity component. (2) The SPH AWJ simulation results demonstrate that the ceramic removal rate increases with incident angle, which is consistent with the fracture mechanics-based analytic solution. (3) The SPH model with regular EB-PVD columnar grains shows that it is capable to examine the stress evolutions in the coating with columnar grain structures, which is not available if a uniform bulk coating model was used. Additional analysis reveals that the fracture of the columnar grains during the cutting process is achieved through deflection and fracture of the grains, followed by pushing against neighboring grains. (4) The 3D DEM model with regular coating columnar grains shows that, during the coating removal process, a ductile-to-brittle transition is identified which depends on the cutting depth. The transition occurs at the critical cutting depth, which is based on the Griffith fracture criterion. At small cutting depths, the ductile failure mode dominates the cutting process, leading to fine cut particles. As the cutting depth exceeds the critical cutting depth, a brittle failure mode is observed with the formation of chunk-like chips. (5) The 2D DEM model with the realistic coating microstructure shows that there are densification and fracture during the foreign object compaction process, which qualitatively agrees with the experimental observations. (6) The newly proposed coating fracture mechanism map provides guidance to predict three fracture modes, i.e., ductile brittle, and mixed ductile-brittle, as a function of processing parameters, including the cutting depth and cutting speed. The map can be used to determine the processing conditions based on required TBC removal operations: rough cut (brittle mode), semi-finish (mixed ductile-brittle mode), and finish (ductile mode).</div><div><br></div>

Current use of alcohols as neat automotive fuels or as inexpensive octane enhancers in gasoline-alcohol blends, in addition to their uses as solvents and starting materials in manufacturing, have created a concern due to the increased potential for groundwater contamination. Adsorption and water solubility are primarily responsible for separating gasoline-alcohol blend components in soils and would allow alcohols to move ahead of the remaining gasoline components (e.g., benzene). The presence of alcohols would be difficult to detect, and levels hazardous to humans or animals could be reached readily. The primary objective of this study was to investigate the use of a ¹⁴C-tracer technique for evaluation of subsurface biodegradation of groundwater contaminants. A modification of the heterotrophic activity assay, the radiorespirometric method, was employed as the ¹⁴C-tracer technique. The microorganisms used were those present in soil sampled aseptically at locations in Pennsylvania and Virginia. Both saturated and unsaturated zone soils were used. The alcohols used were methanol and tertiary-butanol. Methanol was easily degraded under both aerobic and anoxic conditions up to approximately 3000 mg/L. Tertiary-butanol was degraded very slowly under both aerobic and anoxic/anaerobic conditions, and an inhibitory concentration was not readily apparent. Tertiary-butanol was degraded at rates approximately 10² slower than methano1. The data generated in this study compare favorably with data obtained by oxygen-uptake and static-microcosm methodologies. / Master of Science / incomplete_metadata

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-11-03T13:38:20Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Joicy Martins Morais - 2013.pdf: 662106 bytes, checksum: c4e0fdd3441863cf9479d5c5b0b5be2f (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-11-04T09:48:31Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Joicy Martins Morais - 2013.pdf: 662106 bytes, checksum: c4e0fdd3441863cf9479d5c5b0b5be2f (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-04T09:48:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Joicy Martins Morais - 2013.pdf: 662106 bytes, checksum: c4e0fdd3441863cf9479d5c5b0b5be2f (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2013-11-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The relationships between organisms and the mechanisms that enable their coexistence are important issues in ecology. Plant removal experiments are useful to elucidate these mechanisms because its cause and effect response. This thesis aims to analyze experiments removal plants. The first paper presents a scientometric review of the literature on plant functional groups removal 1991. We verify aspects such as the number of publications and citations in journals indexed in the Web of Science, which country was made in order to detect bias and geographic gaps, which ecological effects were tested, which functional groups were removed, which removal methods and which environments were made. We found an increase in the number of publications and citations on average during this period, however, was 12 times lower than publications on functional diversity, perhaps due to the difficulty of conducting experiments. The work was mainly carried out in temperate climates where taxonomic knowledge is greater, in addition, there is a prevalence of vegetation that is most commonly removed than trees. Testing interactions, especially competition, was the main reason for removal, perhaps as a matter of historical competition is considered the interaction that influences the co-occurrence of species. The cut at ground was the major method of removing, undisturbing the soil and avoiding undesirable effects of herbicides, and few studies have been made in a greenhouse and in the natural environment at the same time, which could elucidate responses to natural conditions and at the same time responses specific interactions. In the second paper we carried a case study on removal of capim-flecha ( Tristachya leiostachya Ness.), a dominant grass in Emas National Park (ENP), and what the consequences of such removal to the co-occurring grasses. We expected that the absence of capim-flecha allow further growth of grasses, however we found no difference in mean values between treatments indicating that there is no competition influencing the abundance of capim-flecha. The historical context burned in PNE may have influenced this high dominance of capim-flecha. We believe that experiments are useful in testing interactions, especially if they are made in the natural environment and greenhouse at the same time. / As relações entre os organismos e os mecanismos que permitem sua coexistência são importantes questões em ecologia. Experimentos de remoção de plantas são úteis em elucidar esses mecanismos, devido sua capacidade de resposta do tipo causa e efeito. Esta dissertação se propõe a analisar experimentos de remoção de plantas. O primeiro artigo apresenta uma revisão cienciométrica das publicações sobre remoção de grupos funcionais de plantas, desde 1991. Verificamos aspectos como o número de publicações e citações em periódicos indexados no Web of Science, em qual país foi feito, visando detectar vieses e lacunas geográficas, quais efeitos ecológicos testados, quais grupos funcionais removidos, quais os métodos de remoção e em quais ambientes foram feitos. Encontramos um crescimento no número de publicações bem como na média de citações nesse período, contudo foi 12 vezes menor do que publicações sobre diversidade funcional, talvez devido à dificuldade de realizar experimentos. Os trabalhos foram realizados principalmente em climas temperados onde o conhecimento taxonômico é maior, além disso, há um predomínio de vegetação rasteira que é mais comumente removida do que árvores. Testar interações, principalmente competição, foi o principal motivo de remoção, talvez por uma questão histórica de competição ser considerada a interação que mais influencia a co-ocorrência de espécies. O corte rente ao solo foi o principal método de remoção, evitando revolver o solo e efeitos indesejáveis de herbicidas, e poucos trabalhos foram feitos em casa de vegetação e ambiente natural ao mesmo tempo, o que poderia elucidar respostas à condições naturais e ao mesmo tempo respostas específicas de interações. No segundo capítulo fizemos um estudo de caso sobre remoção de capim-flecha (Tristachya leiostachya Ness.), uma gramínea dominante no Parque Nacional das Emas (PNE), e quais as consequências dessa remoção para as gramíneas co-ocorrentes. Esperávamos que a ausência do capim-flecha permitiria um maior crescimento das gramíneas, contudo não encontramos diferença nos valores das médias entre os tratamentos o que indica que não há competição influenciando a abundância do capim-flecha. O contexto histórico queimadas no PNE pode ter influenciado essa alta dominância do capim-flecha. Consideramos que experimentos são úteis em testar interações, sobretudo se forem feitos em ambiente natural e casa de vegetação ao mesmo tempo.