Utilização da porcentagem e escore Z para avaliar resposta broncodilatadora em crianças asmáticas de idade pré-escolar / Use of percentage and Z-score to evaluate bronchodilator response in preschool asthmatic children

Introdução: A resposta ao broncodilatador (RBD) é frequentemente utilizada no apoio diagnóstico e na tomada de decisões terapêuticas em crianças com sintomas respiratórios. Entretanto, não há um consenso do ponto de corte da RBD em crianças pré-escolares. Objetivo: Avaliar RBD através da porcentagem e do deslocamento do escore Z do volume expiratório forçado em relação ao tempo (VEFt) de crianças asmáticas pré-escolares e propor novos pontos de corte. Métodos: Estudo transversal com 174 espirometrias de crianças asmáticas do ambulatório de alergia/imunologia de hospital de referência nacional no Rio de Janeiro (RJ), realizadas antes e após 15 minutos do uso do broncodilatador, expressas em escore Z e classificadas com padrão obstrutivo quando VEF1/capacidade vital (CV) < -1,645. O poder discriminatório para a RBD dos parâmetros espirométricos foi analisado por curvas ROC, e novos pontos de corte de RBD positiva foram calculados. Resultados: 23,4% apresentou padrão obstrutivo. O índice de Tiffeneau em crianças asmáticas com 3 anos é significativamente menor do que em crianças de 4-6 anos (p = 0,040). VEF0,75 apresentou maior poder discriminatório para RBD (variação > 11% e acurácia > 90%). Os pontos de corte encontrados para as variações percentuais na resposta positiva ao RBD foram 9,5 (VEF1); 13,8 (VEF0,75); 0,6 (escore Z VEF1) e 0,8 (escore Z VEF0,75). Tais pontos de corte refletem altos valores de sensibilidade e especificidade, com valores preditivos positivo e negativo variando em 90%. A conclusão pode ser estendida às variações nos escores Z de VEFt. Conclusões: O VEF0,75 > 11% apresentou melhor discriminação para RBD, demonstrando ser bom parâmetro para a clínica. Os valores encontrados no deslocamento do escore Z após o broncodilatador corroboram com a percepção de que seja um novo recurso para a interpretação da RBD.

Introduction: Bronchodilator response (BDR) is often used to support diagnostic and therapeutic decision-making in children with respiratory symptoms. However, there is no consensus on the BDR cutoff in preschool children. Objective: To evaluate BDR through the percentage and displacement of Z-scores for forced expiratory volume over time (FEVt) of preschool asthmatic children and to propose new cutoff points. Methods: Crosssectional study with 174 spirometry tests of asthmatic children from the allergy/immunology outpatient clinic of a national reference hospital in Rio de Janeiro, Brazil, performed before and after 15 min of bronchodilator use, expressed as Z-score and classified as obstructive pattern when forced expiratory volume in 1 minute (FEV1)/vital capacity (VC) < -1,645. The discriminatory power of spirometric parameters to assess BDR was analyzed by receiver operating characteristics (ROC) curves and new positive BDR cutoff points were calculated. Results: 23.4% presented obstructive pattern. The Tiffeneau index in asthmatic children aged 3 years is significantly lower than that found in children aged 4-6 years (p = 0.040). FEV0.75 presented higher discriminatory power for BDR (variation > 11% and accuracy > 90%). The cutoff points found for percentage changes in positive BDR were 9.5 (FEV1); 13.8 (FEV0.75); 0.6 (FEV1 Z-score) and 0.8 (FEV0.75 Z-score). Such cutoff points reflect high sensitivity and specificity values, with positive and negative predictive values ranging by 90%. The conclusion can be expanded to variations in FEVt Z-scores. Conclusions: FEV0.75 > 11% presented better discrimination for BDR, proving to be a good parameter for clinic practice. The values found in the Z-score displacement after use of bronchodilator corroborate the perception that it is a new resource for the interpretation of BDR.

Lodo ativado com aeração prolongada operado sob baixa concentração de oxigênio dissolvido: comportamento cinético das bactérias heterotróficas e autotróficas nitrificantes / Extended aeration activated sludge process operated under low dissolved oxygen concentration: Kinetic behavior of nitrifying heterotrophic and autotrophic bacteria

RESUMO Este trabalho teve como objetivo a determinação dos parâmetros cinéticos que descrevem o crescimento das bactérias heterotróficas e autotróficas nitrificantes em três sistemas de lodos ativados com aeração prolongada, operados com baixa aeração, a fim de se obter a remoção de nitrogênio de esgoto sanitário pelo processo de nitrificação e desnitrificação simultâneas (NDS). Em relação às remoções de matéria orgânica e nitrogênio, aplicando-se idade do lodo na faixa de 12 a 20 dias e concentrações de oxigênio dissolvido (OD) nos reatores em torno de 0,5 mg O2.L-1, foi possível obter eficiências superiores a 90% e um esgoto tratado com concentrações de nitrato inferiores a 7,0 mg N.L-1. Os experimentos realizados comprovam que, nas condições operacionais adotadas durante os testes respirométricos, as bactérias heterotróficas e autotróficas presentes nos lodos ativados estavam ativos e, ainda que baixa, a concentração de OD não foi limitante para o desenvolvimento da cinética dos processos envolvidos na remoção de materiais orgânico e nitrogenado.

ABSTRACT The objective of this work was to determine the kinetic parameters that describe the growth of heterotrophic and autotrophic nitrifying bacteria in three systems of activated sludge with prolonged aeration, operated with low aeration, with the objective of obtaining nitrogen removal of sanitary sewage by simultaneous nitrification and denitrification (SND). In relation to the removal of organic matter and nitrogen, by using sludge ages ranging from 12 to 20 days and OD concentrations in the reactors around 0.5 mgO2.L-1, it was possible to obtain efficiencies higher than 90% and a sewer treated with nitrate concentrations below 7.0 mgN.L-1. The experiments carried out prove that, under the operating conditions adopted during the respirometric tests, heterotrophic and autotrophic bacteria present in activated sludge were active and, although the low concentration of OD was not limiting for the development of the kinetics of the processes involved in the removal of organic and nitrogenous material.

Potassium chloride: impacts on soil microbial activity and nitrogen mineralization / Uso de cloreto de potássio: impacto na atividade microbiana do solo e mineralização do nitrogênio

ABSTRACT: Potassium chloride is the most widely used potassium source worldwide, and due to its continuous use, the accumulation of its salts in the soil and in plants is becoming more common. Excess available ions can cause a series of physiological disturbances in organisms and can become a biocide in the soil. The objective of this study was to evaluate the effects of the application of KCl and banana crop residues on soil chloride content, microbial activity, and soil ammonification. The experiment utilized a completely randomized 2 × 4 factorial design with four replicates. Treatments were as follows: two doses of vegetal residue (200 and 400 mg dm-3) × four doses of KCl (0, 167, 334, and 668 mg dm-3 of KCl) and a control (untreated soil). The CO2 emission, ammonium (N-NH4 +) and soil chloride (Cl-) content, and mineralization/immobilization rates of the soils in each treatment were measured 4, 45, and 130 days after incubation (dai). Higher KCl dosages reduced soil microbial activity at 4 dai, regardless of the residue dosage. Microbial activity was reduced at 130 dai in all treatments when compared to the initial period. Higher dosages of banana crop residues increased the Cl- content of the soil and promoted the immobilization of N-NH4 +. We concluded that dosages of KCl (above 400 mg dm-3), when applied to soils that already contain crop residues, reduce microbial activity and mineralization of N in the soil.

RESUMO: O cloreto de potássio (KCl) é a fonte de potássio mais utilizada mundialmente e, devido ao uso contínuo desse fertilizante, pode ocorrer acúmulo de sais no solo e nas plantas. O excesso de íons desencadeia uma série de distúrbios fisiológicos, tornando-se um potencial biocida no solo. Objetivou-se avaliar o efeito da aplicação de doses de KCl e de resíduos culturais da bananeira no teor de cloreto do solo, na atividade microbiana e na amonificação. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado com quatro repetições. Os tratamentos foram arranjados em um fatorial 2 x 4: 2 doses de resíduo vegetal (200 e 400 mg dm-3) x 4 doses de KCl (0, 167, 334 e 668 mg dm-3), além de um controle (sem aplicação de KCl e resíduo). Foram quantificados o CO2, o teor de amônio (N-NH4 +) e de cloreto (Cl-) do solo e as taxas de mineralização/imobilização, aos 4, 45 e 130 dias após a incubação (dai). O aumento da dose de KCl reduziu a atividade microbiana, aos 4 dai, independentemente da dose de resíduo adicionada. A atividade microbiana diminuiu, aos 130 dai: em todos os tratamentos, quando comparados ao período inicial. O acréscimo das quantidades de resíduos culturais da bananeira aumentou o teor de Cl- do solo e promoveu a imobilização do N-NH4 +. Conclui-se que doses de KCl maiores que 400 mg dm-3, associadas a presença desse resíduo, reduzem a atividade microbiana e a mineralização do N do solo.

Influência da concentração de lodo sobre o consumo de energia para aeração em sistemas de lodo ativado / Influence of the sludge concentration on the energy consumption for aeration in activated sludge systems

RESUMO Este trabalho teve como objetivo avaliar quantitativamente a influência da concentração de lodo sobre os fatores que afetam a capacidade de aeração em sistemas de lodo ativado. A investigação experimental foi desenvolvida aplicando a técnica da respirometria, que possibilitou a determinação da taxa de consumo de oxigênio e das variáveis que afetam a transferência de oxigênio. Os resultados experimentais indicam que a concentração de lodo afeta de maneira significativa a capacidade de aeração em sistemas de lodo ativado e, consequentemente, aumenta consideravelmente o consumo de energia. A viabilidade econômica de sistemas que permitem aumento da concentração de lodo, como reatores biológicos com membranas e reatores biológicos com leito móvel, é questionável quando se comparam os custos de implementação com os benefícios resultantes.

ABSTRACT The objective of this research was to evaluate quantitatively the influence of sludge concentration on the factors affecting the aeration capacity in activated sludge systems. The experimental investigation involved the application of respirometry, by which the oxygen consumption rate was determined and allowed evaluation of the effect of concentration on the variables that affect oxygen transfer. The experimental results indicated that the sludge concentration has a strong effect on aeration capacity and consequently on the energy consumption. The economic feasibility of systems that allow operation at high concentration, like membrane bioreactor and moving bed biofilm reactor, is questionable when the costs of implementation are compared to the resulting benefits.

Energy partitioning and methane emission by sheep fed sorghum silages at different maturation stages / Partição de energia e emissão de metano por ovinos alimentados com silagem de sorgo em diferentes estádios de maturação

Energy partitioning and methane production by sheep fed silages of three commercially available sorghum hybrids (BRS 610, BR 700 and BRS 655) harvested at three maturation stages (milk, soft dough and floury) were evaluated in open circuit respiration chambers. A complete randomized design was used in a 3 × 3 (hybrids × maturity stages) factorial arrangement, and the means were compared by the Student-Newman-Keuls (SNK) test (P<0.05). The intake of dry matter, digestible dry matter, gross energy, digestible energy and metabolizable energy were not affected by maturation stage, but were influenced by hybrid. The net energy intake was influenced by maturity and sorghum genetics. The fecal output represented the main source of energy loss, as percentage of gross energy intake (48% to 52%), followed by heat increment (10% to 19%), methane emissions (4% to 6%) and urine (1% to 2%). There were no differences (P>0.10) among the treatments for the apparent digestibility of gross energy and metabolizability (qm). An interaction (P<0.05) between sorghum hybrid and maturation stages was observed for the efficiency of metabolizable energy utilization for maintenance (km), which ranged between 0.53 and 0.78. No differences (P>0.10) among treatments occurred in the daily methane production. There is substantial genetic diversity within sorghum species, determining different nutritional values. Sorghum genetics and maturity at harvest should not be an opportunity to reduce the contribution of agriculture to methane emissions.

A partição de energia e a produção de metano por ovinos alimentados com silagens de três híbridos de sorgo comerciais (BRS 610, BR 700 e BRS 655), colhidos em três estádios de maturação (leitoso, pastoso e farináceo), foram avaliadas em câmaras respirométricas de circuito aberto. Utilizou-se delineamento inteiramente ao acaso, em arranjo fatorial 3 x 3 (híbridos x estádios de maturação), e as médias foram comparadas pelo teste Student-Newman-Keuls (SNK) (P<0,05). Os consumos de matéria seca, de matéria seca digestível, de energia bruta, de energia digestível e de energia metabolizável não foram afetados pelo estádio de maturação, mas foram influenciados pelo híbrido de sorgo. O consumo de energia líquida foi influenciado pela maturidade e pelo híbrido. As perdas de energia nas fezes representaram a principal fonte de perda energética como porcentagem do consumo de energia bruta (48% a 52%), seguida pelo incremento calórico (10% a 19%), pela emissão de metano (4% a 6%) e pela urina (1 a 2%). Não houve diferenças (P>0,10) entre os tratamentos para a digestibilidade aparente da energia bruta e para a metabolizabilidade (qm). Foi observada interação (P<0,05) entre híbrido de sorgo e estádio de maturação para eficiência de uso da energia metabolizável para mantença (Km), que variou entre 0,53 e 0,78. Não ocorreram diferenças (P>0,10) entre tratamentos na produção diária de metano. A emissão de metano em gramas por kg de matéria seca digestível e por kg de fibra em detergente neutro digestível foi inferior no estádio pastoso comparado ao estádio farináceo.

Seleção de substratos padrões para ensaios respirométricos aeróbios com biomassa de sistemas de lodo ativado / Standards substrate selection for aerobic respirometric tests with biomass of activated sludge systems

Nesta pesquisa investigou-se a influência de diferentes substratos na determinação da taxa específica de consumo de oxigênio de biomassa com cultura mista heterotrófica e autotrófica nitrificante, visando à caracterização do substrato mais adequado no desenvolvimento de ensaios respirométricos aeróbios. Foram utilizadas diferentes biomassas derivadas de quatro variantes de sistemas de lodo ativado. Os grupos heterotróficos e autotróficos nitrificantes foram avaliados em relação à sua velocidade de consumo dos substratos testados, sendo utilizada a técnica da respirometria aeróbia aberta semi-contínua de distintos pulsos, descrita em Van Haandel e Catunda (1982). Um respirometro automático acoplado a um computador foi utilizado em todos os testes respirométricos. Para identificar a taxa de consumo dos organismos heterotróficos, os substratos de fonte de carbono selecionados foram acetato de sódio (C2H3NaO2), acetato de etila (C4H8O2), etanol (C2H6O), glicose (C6H12O6) e fenol (C6H6O). Para o grupo autotrófico nitrificante foram utilizados bicarbonato de amônio (NH4HCO3), cloreto de amônio (NH4Cl) e nitrito de sódio (NaNO2). Os resultados referentes ao grupo heterotrófico indicaram significativa diferença da taxa metabólica desses organismos na utilização dos substratos avaliados, exercendo maiores taxas de consumo de oxigênio para o acetato de sódio, enquanto para o grupo nitrificante o bicarbonato de amônio mostrou-se mais adequado. Comparando todos os sistemas estudados, observa-se a mesma tendência de maior biodegradabilidade ou afinidade aos substratos acetato de sódio e bicarbonato de amônio.

The influence of different substrates on the oxygen uptake rate (OUR) of sludge composed of heterotrophic and autotrophic bacteria was determined, in order to characterize the most suitable substrate for aerobic respirometric tests was the object of this research. Four different sludges were used, generated in variants of activated sludge systems. The OUR of the heterotrophic and autotrophic (nitrifying) bacteria was determined after additions of the different tested substrates by the technique of open semi-continuous aerobic respirometry, described in Van Haandel and Catunda (1982). An automated respirometer coupled to a computer was used in all respirometric tests. The OUR of the heterotrophic organisms, substrates was determined after adding separately sodium acetate (C2H3NaO2), ethyl acetate (C4H8O2), ethanol (C2H6O), glucose (C6H12O6) and phenol (C6H6O). For the autotrophic nitrifying group ammonium bicarbonate (NH4HCO3), ammonium chloride (NH4Cl) and sodium nitrite (NaNO2) were used as substrates. The results of the tests with the heterotrophic group of bacteria showed that significant differences in the OUR and hence in the metabolic rate by these organisms when the selected substrates were used, with sodium acetate exerting the highest OUR. For the group of nitrifying bacteria ammonium bicarbonate was the most appropriate substrate. The tendency of highest biodegradability and substrate affinity for sodium acetate and ammonium bicarbonate was observed for all four sludges from the different systems that were used in the investigation.

Evaluación de l bioestimulación (nutrientes) e suelos contaminados con hidroccarburos utilizando respirometría / Evaluation of Biostimulation (Nutrients) in Hydrocarbons Contaminated Soils by Respirometry

Se evaluó el proceso de bioestimulación por nutrientes utilizando fertilizantes inorgánicos compuestos (FIC) N:P:K 28:12:7 y sales inorgánicas simples (SIS) NH4NO3 y K2HPO4 en suelos contaminados con hidrocarburos utilizando respirometría. El suelo fue contaminado con lodos aceitosos a una concentración 40.000 mgTPH/kgps. Para cuantificar el consumo de oxígeno se utilizaron dos respirómetros de medición manométrica HACH® 2173b y OXITOP® PF600 durante ensayos de 13 días (n=3). Se evaluaron dos tratamientos (FIC y SIS) y tres controles (abiótico, sustrato de referencia y sin nutrientes). Se analizaron parámetros físico-químicos (pH, nutrientes y TPH) y microbiológicos (heterótrofos y degradadores) al inicio y al final de cada ensayo. SIS y el control sin nutrientes presentaron las mayores tasas de respiración, en el equipo HACH se obtuvieron valores de 802,28 y 850,72 mgO2kgps-1d-1 respectivamente, y en OXITOP fueron de 936,65 y 502,05 mgO2kgps-1d-1, respectivamente, indicando que los nutrientes de SIS estimularon el metabolismo microbiano. Por otro lado, FIC presentó los recuentos y tasas de respiración más bajas (188,18 y 139,87 mgO2kgps-1d-1 en HACH y OXITOP, respectivamente), esto pudo estar relacionado a un efecto inhibitorio generado por la acumulación de amoniaco, limitando el crecimiento de la población degradadora.

The biostimulation process was evaluated in a hydrocarbon contaminated soil by respirometry after amendment with inorganic compound fertilizer (ICF) (N:P:K 28:12:7) and simple inorganic salts (SIS) (NH4NO3 and K2HPO4). The soil was contaminated with oily sludge (40,000 mgTPH/kgdw). The oxygen uptake was measured using two respirometers (HACH® 2173b and OXITOP® PF600) during thirteen days (n=3). Two treatments (ICF and SIS) and three controls (abiotic, reference substance and without nutrients) were evaluated during the study. Physicochemical (pH, nutrients, and TPH) and microbiological analysis (heterotrophic and hydrocarbon-utilizing microorganisms) were obtained at the beginning and at the end of each assay. Higher respiration rates were recorded in SIS and without nutrient control. Results were 802.28 and 850.72-1d-1,mgO2kgps-1d-1 in HACH, while in OXITOP were 936.65 and 502.05 mgO2kgps respectively. These data indicate that amendment of nutrients stimulated microbial metabolism. ICF had lower respiration rates (188.18 and 139.87 mgO2kgps-1d-1 in HACH and OXITOP, respectively) as well as counts, this could be attributed to ammonia toxicity.