Sustainability of intensive groundwater development: experience in Spain

Intensive aquifer development is common in arid and semiarid countries. The associated economic and social benefits are great, but management is needed and sustainability has to be analysed in the framework of a sound hydrogeological background which includes recharge as a key term. Recharge under natural conditions may greatly differ from the actual value under groundwater exploitation conditions when the aquifer is connected to surface water bodies or evaporation conditions are modified. Actual recharge is not an aquifer property but is variable depending on groundwater abstraction and its pattern, and changes in surface water-groundwater relationships and other circumstances, such as return irrigation flows, leakages, and activities to artificially modify it. Groundwater plays an important role in nature as it sustains spring flow, river base flow, wetlands, and crypto-wetlands, and the related provision of ecological services to mankind. Therefore, developable groundwater resources and their sustainability have to take into account concurrence and the net benefits of capturing it in a given moment and not in other circumstances, and exchanging groundwater-related nature services for the human use of groundwater. The often large storage relative to annual flow of aquifers implies that aquifer development produces effects that may last decades and even affect upcoming human generations. This new dimension, which has economic and sustainability aspects, is not as important for other water resources. Critical flow thresholds have to be considered for groundwater-dependent ecosystems. This is considered from the point of view of water quantity, which is the dominant aspect under arid and semiarid conditions. However, water quality may be as or more important for humans and for nature services, but this needs a separate treatment. The hydrogeological and socio-economic aspects of aquifer behaviour are presented taking into account the experience drawn from some intensively exploited and economically and socially important aquifers, mostly those in La Mancha, in central Spain, but also other intensively exploited Spanish aquifers. Topdown-down administrative decisions to get a given sustainable have resulted in partial failures, but if action is agreed among stakeholders better outcomes could be achieved. Mixed solutions seem the best approach

Using 222Rn to identify and quantify groundwater inflows to the Mundo River (SE Spain)

Groundwater discharge to the Mundo River (SE, Spain) has been investigated from 2011 to 2013 by means of 222Rn activities in river water and groundwater. Starting nearby the river source, some 50km of river channel have been studied. The Mundo River is located in the water stressed region of the Segura River Basin. Identifying and quantifying groundwater discharge to rivers is essential for the Hydrological Plan of the Segura Basin Authority. Four main areas of groundwater discharge to the river have been identified by means of 222Rn. Moreover, groundwater fluxes have been quantified using radon activities and, when possible, have been validated with chloride mass balances. The uncertainty range (±2σ) of all water balances has also been assessed. Groundwater discharge (QGW) values estimated by radon mass balances (RMB) and chloride mass balances (CMB) were similar in the river tracts and/or dates in which surface inputs from tributaries were null or negligible. This adds confidence to the QGW values estimated by RMB in the reaches were CMB could not be performed due to the existence of ungauged surface inputs, as is the case of the upper basin of the Mundo River, as well as to the applicability of the method to similar situations. Quantification of groundwater discharge allowed identifying Ayna zone as the main gaining reach of the studied area, with up to 29,553±8667m3day-1 in year 2011. Overall, the total QGW estimated by means of RMB for the studied area was 8-16% of the total river flow. The results are coherent with the meteorological conditions of the study period (average rainfall around 450mm/y) and also with the undisturbed situation of the aquifers discharging to the Mundo River in the considered area.Fil: Ortega Ormaechea, Lucia. Universidad Politécnica de Cartagena; España. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Rectorado. Instituto de Hidrología de Llanuras-Sede Azul. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comision de Investigaciones Científicas. Instituto de Hidrología de Llanuras-Sede Azul; ArgentinaFil: Manzano, M.. Universidad Politécnica de Cartagena; EspañaFil: Custodio, E.. Universidad Politecnica de Catalunya; EspañaFil: Hornero, J.. Instituto Geológico y Minero de España; EspañaFil: Rodríguez Arévalo, J.. Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas; Españ

Relationship between nitrogen sources, germination and vigor of soybean seeds

This research was conducted in two experimental areas; the first had been under cultivation with Bradyrhizobium japonicum anually inoculated for several years and the second was cultivated with sugarcane for many years receiving only mineral fertilization. Mineral nitrogen (urea and ammonium) effect was compared with the effects of inoculant treatments (liquid and peat carriers) on plant development, yield and seed quality. After harvesting, seeds were stored under normal environmental conditions and tested periodically. Germination, accelerated aging, electrical conductivity and seedling emergence tests showed that seeds coming from the area where inoculation was practiced have better quality. Best plant performance regarding plant height at different growth stages and yield was also found in this area. Among the nitrogen sources studied, best results were obtained when peat was the inoculant carrier.A pesquisa foi conduzida em duas áreas experimentais do Departamento de Agricultura, ESALQ/USP. A primeira, cultivada com soja anualmente inoculada com Bradyrhizobium japonicum, durante vários anos e, a segunda, anteriormente cultivada com cana-de-açúcar, recebendo apenas adubação mineral. Os efeitos da aplicação de uréia e de sulfato de amonio foram comparados com os da inoculação de sementes, utilizando-se, produtos veiculados em turfa ou em meio líquido; avaliaram-se o desenvolvimento das plantas, a produção final e a qualidade das sementes (testes de germinação e de vigor) logo após a colheita e durante o armazenamento. Os resultados permitiram constatar o melhor desempenho fisiológico das sementes produzidas em área anteriormente cultivada com soja, o mesmo ocorrendo com o desenvolvimento inicial das plantas. Dentre as fontes de nitrogênio avaliadas, a utilização de inoculante veiculado em turfa se mostrou mais favorável

NÍVEIS DE BDNF NO CÓRTEX PRÉ-FRONTAL DE RATOS SUBMETIDOS À ESTIMULAÇÃO EPIDURAL POR CORRENTE CONTÍNUA (EECC) DE BAIXA INTENSIDADE.

O sistema nervoso (SN) possui habilidade para modificar sua organização morfofuncional em resposta a mudanças internas ou demandas externas. Essa capacidade adaptativa constitui o que chamamos de plasticidade cerebral. O fator neurotrófico derivado do cérebro, conhecido como BDNF tem atraído considerável atenção na literatura científica, pelo seu envolvimento em processos cruciais de desenvolvimento e regulação do sistema nervoso, entretanto, muitos aspectos desta molécula são ainda desconhecidos. Sabe-se que diferentes protocolos utilizando estimulação cerebral já mostraram efeitos positivos sobre a cognição e melhora da função cortical, e o BDNF pode estar potencialmente envolvido nesse processo. Objetivo: Investigar as modificações nos níveis de BDNF no Córtex pré-frontal medial (CPFm) de ratos adultos submetidos a modulação cortical aguda e crônica com diferentes polaridades, através da estimulação epidural por corrente contínua de baixa intensidade. Método: Neste estudo randomizado, os animais receberam eDCS (400 μA) anódica ou catódica, durante uma única sessão, ou ao longo de 5 dias consecutivos. Os níveis de BDNF e suas isoformas foram avaliados no CPF através da técnica de western blot. Resultados: Nossos resultados demonstraram que a eDCS anódica - aplicada de forma aguda na intensidade de 400 μA levou a uma redução imediata na expressão de BDNF, e interferiu na formação do BDNF maduro, porém houve recuperação rápida (aos 30 minutos) deste último, aparentemente às custas de uma maior conversão a partir do pró-BDNF, já que houve uma redução persistente desta isoforma. A eDCS catódica aguda na mesma intensidade também levou a uma redução, nos níveis de BDNF, porém diferente do grupo anódico, esta redução foi mantida por pelo menos 30 minutos pós-eDCS. A eDCS anódica aplicada ao longo de 5 dias, promoveu um aumento nos níveis de ambas as formas de BDNF no CPF dos animais em relação aos grupos sham e eDCS catódico. Esse aumento foi significativo em relação aos níveis de pró-BDNF, tendo essa tendência se mantido em relação ao BDNF maduro. Conclusão: Nosso estudo demonstrou que a eDCS na intensidade de 400 μA é capaz de modular os níveis de BDNF, e seus efeitos são específicos para cada polaridade e número de sessões aplicadas

Estimulação epidural de corrente contínua de baixa intensidade sobre o córtex pré-frontal medial esquerdo: Novo método de modulação da memória operacional em ratos

O córtex pré-frontal (CPF) é a região mais complexa e altamente desenvolvida das regiões neocorticais do cérebro humano, sendo considerado o córtex de associação do lobo frontal. O CPF pode ser considerado como um substrato cortical chave dos processos mentais de níveís superiores, gerenciando todos os processos necessários para objetivos de curto ou longo prazo, por regular o comportamento imediato e planejar o comportamento futuro exercendo um controle sobre quais informações são relevantes e precisam ser utilizadas e excluindo informações não relevantes para um determinado objetivo, ou seja, gerenciando o processamento da memória operacional. Estudos vêm sendo realizados no intuito de modular a excitabilidade do CPF através da utilização de técnicas de estimulação eletrica de baixa intensidade com o objetivo de tratar diversas patologias e melhorar determinadas funções cognitivas. Técnicas de neuroimagem e mapeamento cerebral vêm revelando dados positivos e mostrando que a estimulação é capaz de modular a função cortical do cérebro humano induzindo mudanças prolongadas, mas reversíveis, da excitabilidade cortical. O objetivo deste estudo foi desenvolver um novo método de estimulação cerebral por corrente contínua de baixa intensidade que ofereça uma maior focalidade de estimulação e uma menor perda de corrente através de um protocolo de estimulação epidural. Ratos wistar machos (n=23; 250 - 300 g) previamente treinados no labirinto radial de 8 braços, com eletrodos implantados sobre o CPFm, foram submetidos a estimulação epidural por corrente contínua (eDCS) de 400 &#956;A aplicadas por 11 minutos antes das sessões de testes de retardo no labirinto radial de 8 braços. Os animais desempenharam tarefas com retardo de 1 h, 4 h ou 10 h (memória operacional de curso prolongado). Os animais submetidos a eDCS apresentaram significativamente um menor número de erros quando comparados aos animais sham após os intervalos de retardo de 1 hora (eDCS 1,22 ± 0,22 vs Sham 2,78 ± 0.49, n = 18, p = 0,01), 4 horas (eDCS 0,89 ± 0,26 vs Sham 3,56 ± 0.29, n = 18, p < 0,0001) e 10 horas (eDCS 2,00 ± 0,26 vs Sham 3,71 ± 0,15, n = 16, p < 0,0001). Esses resultados demonstram que a eDCS aplicada sobre o CPFm esquerdo melhorou significativamente o desempenho de tarefas com retardos bastante prolongados no labirinto radial de 8 braços, e sugerem que a estimulação por corrente contínua epidural sobre o CPFm facilita o processamento da memória operacional espacial de longa duração

Ultrarelativistic Bondi--Hoyle Accretion I: Axisymmetry

An ultrarelativistic relativistic study of axisymmetric Bondi--Hoyle accretion onto a moving Kerr black hole is presented. The equations of general relativistic hydrodynamics are solved using high resolution shock capturing methods. In this treatment we consider the ultrarelativistic limit wherein one may neglect the baryon rest mass density. This approximation is valid in the regime where the internal energy of the system dominates over the rest mass energy contribution from the baryons. The parameters of interest in this study are the adiabatic constant $\Gamma$, and the asymptotic speed of the fluid, $v_\infty$. We perform our simulations in three different regimes, subsonic, marginally supersonic, and supersonic, but the primary focus of this study is the parameter regime in which the flow is supersonic, that is when $v_\infty \ge c_{s}^{\infty}$. As expected from previous studies the supersonic regimes reveal interesting dynamics, but even more interesting is the presence of a bow shock in marginally supersonic systems. A range of parameter values were investigated to attempt to capture possible deviations from steady state solutions, none were found. To show the steady state behaviour of each of the flows studied we calculate the energy accretion rates on the Schwarzschild radius. Additionally, we also find that the accretion flows are dependent on the location of the computational boundary, that if the computational boundary is located too close to the black hole the calculated flow profiles are marred with numerical artifacts. This is a problem not found in previous relativistic models for ultrarelativistic hydrodynamic systems.Comment: 16 pages, 15 figures, Typos correcte