Development of new analytical procedures of isotope geochemistry by mass spectrometry. Application to the study of high-pressure metamorphic rocks from the Iberian Massif

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Depletion of the heaviest stable N isotope is associated with NH4 +/NH3 toxicity in NH4 +-fed plants

Background: In plants, nitrate (NO(3)(-)) nutrition gives rise to a natural N isotopic signature (delta(15)N), which correlates with the delta(15)N of the N source. However, little is known about the relationship between the delta(15)N of the N source and the (14)N/(15)N fractionation in plants under ammonium (NH(4)(+)) nutrition. When NH(4)(+) is the major N source, the two forms, NH(4)(+) and NH(3), are present in the nutrient solution. There is a 1.025 thermodynamic isotope effect between NH(3) (g) and NH(4)(+)(aq) which drives to a different delta(15)N. Nine plant species with different NH(4)(+)-sensitivities were cultured hydroponically with NO(3)(-) or NH(4)(+) as the sole N sources, and plant growth and delta(15)N were determined. Short-term NH(4)(+)/NH(3) uptake experiments at pH 6.0 and 9.0 (which favours NH(3) form) were carried out in order to support and substantiate our hypothesis. N source fractionation throughout the whole plant was interpreted on the basis of the relative transport of NH(4)(+) and NH(3). -- Results: Several NO(3)(-)-fed plants were consistently enriched in (15)N, whereas plants under NH(4)(+) nutrition were depleted of (15)N. It was shown that more sensitive plants to NH(4)(+) toxicity were the most depleted in (15)N. In parallel, N-deficient pea and spinach plants fed with (15)NH(4)(+) showed an increased level of NH(3) uptake at alkaline pH that was related to the (15)N depletion of the plant. Tolerant to NH(4)(+) pea plants or sensitive spinach plants showed similar trend on (15)N depletion while slight differences in the time kinetics were observed during the initial stages. The use of RbNO(3) as control discarded that the differences observed arise from pH detrimental effects. -- Conclusions: This article proposes that the negative values of delta(15)N in NH(4)(+)-fed plants are originated from NH(3) uptake by plants. Moreover, this depletion of the heavier N isotope is proportional to the NH(4)(+)/NH(3) toxicity in plants species. Therefore, we hypothesise that the low affinity transport system for NH(4)(+) may have two components: one that transports N in the molecular form and is associated with fractionation and another that transports N in the ionic form and is not associated with fractionation.

Assessment of phytostabilization of Pb/Zn mine soils with organic amendments and a native metallicolous ecotype of Festuca Rubra l.: implications for amendment selection and recovery of soil health

La contaminación del suelo es una de las principales amenazas para los ecosistemas y la salud humana. Actualmente, desde un punto de vista tanto económico como ambiental, la fitoestabilización es la mejor tecnología para remediar suelos contaminados con elevadas concentraciones de metales como son los suelos mineros. La fitoestabilización asistida consiste en el empleo de plantas y enmiendas orgánicas y/o inorgánicas con el fin de reducir la movilidad y la biodisponibilidad de los contaminantes y recuperar la salud de suelo. En este trabajo se han realizado ensayos en microcosmos y en campo centrándonos en la salud del suelo minero contaminado con Pb y Zn durante un proceso de fitoestabilización empleando enmiendas orgánicas (purines vacunos, gallinaza, estiércol de oveja y lodos de papelera mezclados con gallinaza) y/o la especie metalífera Festuca rubra con el objetivo de (i) estudiar las interacciones suelo-enmienda responsables de los cambios inducidos por el proceso de quimioestabilización en las propiedades físicoquímicas y biológicas del suelo, (ii) evaluar la efectividad del proceso de fitoestabilización sobre suelos vegetados y de la revegetación sobre suelos desnudos (iii) valorar la idoneidad de distintos indicadores químicos y biológicos (parámetros microbianos y de la vegetación) para monitorizar la efectividad de la fitoestabilización asistida en términos de reducción de la biodisponibilidad de metales en el suelo, mejora de la vegetación y de la recuperación de la salud del suelo. La aplicación de enmiendas al suelo minero supone una entrada de materia orgánica y nutrientes que conduce a una disminución de la biodisponibilidad de metales, facilitando la colonización de las plantas y el crecimiento de la vegetación nativa, además de estimular la actividad microbiana del suelo. El pH del suelo es un factor crítico que condiciona la movilidad de los metales y la toxicidad del suelo. Las poblaciones microbianas de las enmiendas no modificaron la diversidad funcional de las comunidades microbianas nativas de la mina. Los purines vacunos y los lodos de papelera mezclados con gallinaza son los tratamientos más efectivos en el proceso de fitoestabilización asistida bajo condiciones de campo. La gallinaza fue el tratamiento que más estimuló el crecimiento de la vegetación nativa y la colonización en los suelos desnudos. El bioensayo de elongación radical de lechuga es un test sensible, sencillo y barato para evaluar la biodisponibilidad de metal y la ecotoxicidad del suelo. Los tocoferoles son biomarcadores de exposición a metales con potencial para su implementación en bioensayos de toxicidad. Este trabajo permite concluir que la población metalífera de F. rubra, combinada con enmiendas orgánicas, es una excelente candidata para los proyectos de fitoestabilización asistida. Además, la monitorización simultánea de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos del suelo y de su ecotoxicidad permite una evaluación adecuada de la salud del suelo, así como la selección de enmiendas apropiadas para el desarrollo de un proceso fitoestabilizador.

First-principles study of the electronic structure and dynamical electronic excitations of strong spin-orbit metal Pb: bulk, surface and nanosized films

En la presente tesis se ha realizado el estudio de primeros principios (esto es, sinhacer uso de parámetros ajustables) de la estructura electrónica y la dinámica deexcitaciones electrónicas en plomo, tanto en volumen como en superficie y en formade películas de espesor nanométrico. Al presentar el plomo un número atómico alto(82), deben tenerse en cuenta los efectos relativistas. Con este fin, el doctorando haimplementado el acoplo espín-órbita en los códigos computacionales que hanrepresentado la principal herramienta de trabajo.En volumen, se han encontrado fuertes efectos relativistas asi como de lalocalización de los electrones, tanto en la respuesta dieléctrica (excitacioneselectrónicas colectivas) como en el tiempo de vida de electrones excitados. Lacomparación de nuestros resultados con medidas experimentales ha ayudado aprofundizar en dichos efectos.En el estudio de las películas a escala nanométrica se han hallado fuertes efectoscuánticos debido al confinamiento de los estados electrónicos. Dichos efectos semanifiestan tanto en el estado fundamental (en acuerdo con estudiosexperimentales), como en la respuesta dieléctrica a través de la aparición y dinámicade plasmones de diversas características. Los efectos relativistas, a pesar de no serimportantes en la estructura electrónica de las películas, son los responsables de ladesaparación del plasmón de baja energía en nuestros resultados.

Estudio del proceso de hidrocraqueo catalítico de PB y HIPS vírgenes sobre 0,5%Pt/HBeta

[ES] Actualmente, los plásticos están presentes en multitud de aplicaciones debido a sus buenas propiedades y bajo coste. Sin embargo, el corto uso de algunas aplicaciones y la baja degradabilidad de estos materiales, provoca un problema medioambiental. Debido a que la disponibilidad de materias primas para la producción de polímeros es limitada y, además, cada vez se presta mayor atención a los asuntos medioambientales, es necesario cerrar el ciclo de vida de dichos materiales y centrarse en la reconversión de residuos plásticos a nuevos productos.