In vitro assessment of the pulmonary toxicity and gastric availability of lead-rich particles from a lead recycling plant

Epidemiological studies in urban areas have linked increasing respiratory and cardiovascular pathologies with atmospheric particulate matter (PM) from anthropic activities. However, the biological fate of metal-rich PM industrial emissions in urban areas of developed countries remains understudied. Lead toxicity and bioaccessibility assessments were therefore performed on emissions from a lead recycling plant, using complementary chemical acellular tests and toxicological assays, as a function of PM size (PM(10-2.5), PM(2.5-1) and PM(1)) and origin (furnace, refining and channeled emissions). Process PM displayed differences in metal content, granulometry, and percentage of inhalable fraction as a function of their origin. Lead gastric bioaccessibility was relatively low (maximum 25%) versus previous studies; although, because of high total lead concentrations, significant metal quantities were solubilized in simulated gastrointestinal fluids. Regardless of origin, the finest PM(1) particles induced the most significant pro-inflammatory response in human bronchial epithelial cells. Moreover, this biological response correlated with pro-oxidant potential assay results, suggesting some biological predictive value for acellular tests. Pulmonary effects from lead-rich PM could be driven by thiol complexation with either lead ions or directly on the particulate surface. Finally, health concern of PM was discussed on the basis of pro-inflammatory effects, accellular test results, and PM size distribution.

Environmental and biological controls on the geochemistry (δ18O, δ13C, Mg/Ca, and Sr/Ca) of living ostracods from Lake Geneva

ABSTRACT : Ostracods are benthic microcrustaceans enclosed in low-Mg calcite bivalves. Stable isotope compositions, Mg/Ca, and Sr/Ca ratios of ostracod fossil valves have proven useful to reconstruct past environmental conditions. Yet, several discrepancies persist and the influence of many factors remains unclear. It is the aim of this study to improve the use of ostracod valve geochemistry as palaeoenvironmental proxies by examining the extent of isotope fractionation and trace element partitioning during valve calcification. To achieve this, the environmental parameters (pH, temperature) and chemical composition of water (C-and O-isotope composition and calcium, magnesium, and strontium content) were measured at sites where living ostracods were sampled. The sampling was on a monthly basis over the course of one year at five different water depths (2, 5, 13, 33, and 70 m) in Lake Geneva, Switzerland. The one-year sampling enabled collection of environmental data for bottom and interstitial pore water. In littoral to sublittoral zones, C-isotope composition of DIC and the Mg/Ca and Sr/Ca ratios of water are found to vary concomitantly with water temperature. This is due to the precipitation of calcite, which is induced by higher photosynthetic activity as temperature and/or solar radiation intensify in summer. In deeper zones, environmental parameters remain largely constant throughout the year. Variations of pH, DIC concentrations and C-isotope compositions in interstitial water result from aerobic as well as anaerobic respiration, calcite dissolution and methanogenesis. Bathymetric distribution, life cycles, and habitats were derived for 15 ostracod species and are predominantly related to water temperature and sediment texture. O-isotope compositions of ostracod valves in Lake Geneva reflect that of water and temperature. However, offsets of up to 3 permil are observed in comparison with proposed inorganic calcite precipitation equilibrium composition. Deprotonation of HCO3- and/or salt effect at crystallisation sites may explain the disequilibrium observed for O-isotopic compositions. C-isotope compositions of ostracod valves are not as well constrained and appear to be controlled by a complex interaction between habitat preferences and seasonal as well as spatial variations of the DIC isotope composition. For infaunal forms, C-isotope compositions reflect mainly the variation of DIC isotope composition in interstitial pore waters. For epifaunal forms, C-isotope compositions reflect the seasonal variation of DIC isotope compositions. C-isotope compositions of ostracod valves is at equilibrium with DIC except for a small number of species (L. inopinata, L. sanctipatricii and possibly C. ophtalmica, and I. beauchampi). Trace element uptake differs considerably from species to species. For most epifaunal forms, trace element content follows the seasonal cycle, recording temperature increases and/or variations of Mg/Ca and Sr/Ca ratios of water. In contrast, infaunal forms are predominantly related to sediment pore water chemistry. RÉSUMÉ EN FRANÇAIS : Les ostracodes sont de petits crustacés benthiques qui possèdent une coquille faite de calcite à faible teneur en magnésium. La composition isotopique et les rapports Mg/Ca et Sr/Ca d'ostracodes fossiles ont été utilisés maintes fois avec succès pour effectuer des reconstructions paléoenvironnementales. Néanmoins, certains désaccords persistent sur l'interprétation de ces données. De plus, l'influence de certains facteurs pouvant biaiser le signal reste encore inconnue. Ainsi, le but de cette étude est de rendre plus performant l'emploi de la composition géochimique des ostracodes comme indicateur paléoenvironnemental. Pour réaliser cela, cinq sites situés dans le Léman à 2, 5, 13, 33 et 70 m de profondeur ont été choisis pour effectuer les échantillonnages. Chaque site a été visité une fois par mois durant une année. Les différents paramètres environnementaux (pH, température) ainsi que la composition géochimique de l'eau (composition isotopique de l'oxygène et du carbone ainsi que teneur en calcium, magnésium et strontium) ont été déterminés pour chaque campagne. Des ostracodes vivants ont été récoltés au cinq sites en même temps que les échantillons d'eau. Ce travail de terrain a permis de caractériser la géochimie de l'eau se trouvant juste au-dessus des sédiments ainsi que celle de l'eau se trouvant dans les interstices du sédiment. Dans les zones littorales à sublittorales, la composition isotopique du carbone inorganique dissout (CID) ainsi que les rapports Mg/Ca et Sr/Ca de l'eau varient linéairement avec la température. Ceci peut être expliqué par la précipitation de calcite qui est contrôlée par l'activité photosynthétique, variant elle même linéairement avec la température. Dans les zones plus profondes, les paramètres environnementaux restent relativement constants tout au long de l'année. Les variations du pH, de la concentration et de la composition isotopique du CID dans les sédiments résultent de la libération de carbone engendrée par la dégradation de la matière organique avec présence d'oxygène ou via réduction de nitrates et de sulfates, par la dissolution de carbonates, ainsi que par la méthanogenèse. La distribution bathymétrique, le cycle de vie ainsi que l'habitat de 15 espèces ont été déterminés. Ceux-ci sont principalement reliés à la température de l'eau et à la texture des sédiments. La composition isotopique de l'oxygène des valves d'ostracodes reflète celle de l'eau et la température qui régnait lors de la calcification. Néanmoins, des écarts pouvant aller jusqu'à 3 0/00 par rapport à l'équilibre théorique ont été obtenus. La déprotonation de HCO3 ou un 'effet de sel' pourrait être à l'origine du déséquilibre observé. La composition isotopique du carbone des valves d'ostracodes n'est pas aussi bien cernée. Celle-ci semble être principalement contrôlée par une interaction complexe entre l'habitat des ostracodes et les variations saisonnières et spatiales de la composition isotopique du CID. Pour les espèces endofaunes, la composition isotopique du carbone reflète principalement la variation de la composition isotopique du CID à l'intérieur des sédiments. Pour les formes épifaunes, c'est la variation saisonnière de la composition du CID qui contrôle celle de la coquille des ostracodes. En général, la composition isotopique du carbone des valves d'ostracodes est en équilibre avec celle de CID, hormis pour quelques rares espèces (L. inopinata, L. sanctipatricii et peut-être C. ophtalmica et I. beauchampi). L'incorporation des éléments traces diffère passablement d'une espèce à l'autre. Pour la plupart des espèces épifaunes, la teneur en éléments traces des coquilles reflète les variations saisonnières. Ces espèces semblent enregistrer les variations soit de la température soit des rapports Mg/Ca et Sr/Ca de l'eau. La teneur en élément traces des formes infaunales, au contraire, est principalement reliée à la chimie de l'eau interstitielle. RÉSUMÉ GRAND-PUBLIC : La connaissance de l'évolution du climat dans le futur est primordiale pour notre société, car elle permet de développer différentes stratégies pour faire face aux problèmes engendrés pas le changement climatique : stratégies environnementale, humanitaire, ou encore économique. Cette problématique est actuellement, à juste titre, sujet d'une vive préoccupation. La géologie peut-elle contribuer à l'effort communautaire entrepris? Naturellement, ce sont les climatologues qui sont sur le devant de la scène. Il n'empêche que ces derniers, pour pouvoir prédire l'avenir, doivent s'appuyer sur le passé. La géologie est alors d'un grand intérêt car c'est effectivement la seule science qui permette d'estimer les variations climatiques à grande échelle sur de longues périodes. Ainsi, voulant moi-même contribuer aux recherches menées dans ce domaine, je me suis tourné à la fin de mes études vers la paléoclimatologie, science qui a pour but de reconstruire le climat des temps anciens. Nous nous sommes rendu compte que l'évolution climatique de la région où nous habitons n'avait pas encore fait le sujet d'études approfondies. Il est pourtant important de connaître la variation locale des changements climatiques pour obtenir des modèles climatiques fiables. En conséquence, un vaste projet a vu le jour : reconstruire, à l'aide des sédiments du lac Léman, les variations paléoclimatiques et paléo-environnementales depuis le retrait du Glacier de Rhône, il y a environ 15'000 ans, jusqu'à nos jours. Pour ce genre de travail, la géochimie, qui est une forme de chimie, utilisée en science de la terre regroupant la chimie classique et la chimie isotopique, est une alliée particulièrement efficace. Elle permet en effet, via différentes mesures faites sur des archives géologiques (par exemple des fossiles ou des sédiments) d'obtenir des informations, souvent quantitatives, sur les conditions (le climat, la flore ou encore la bio productivité, etc...) qui régnaient il y a fort longtemps. Les coquilles d'ostracodes, qui sont de petits animaux vivant au fond des lacs, sont une des archives les plus prometteuses. Ces animaux sont des petits crustacés s'entourant d'une coquille calcaire qu'ils sécrètent eux-mêmes. A la mort de l'animal, la coquille est intégrée dans les sédiments et reste intacte à travers les âges. Des études ont montré qu'en analysant la géochimie de ces coquilles fossiles, il est possible de reconstruire les conditions environnementales qui régnaient à l'époque de vie de ces fossiles. Cette démarche nécessite qu'une condition bien précise soit remplie: la composition géochimique de la coquille doit enregistrer de manière fidèle la chimie de l'eau et/ou la température de l'eau présentes au moment de la sécrétion de la coquille. Le but spécifique de notre recherche a précisément été d'étudier la façon dont la chimie de l'eau ainsi que sa température sont enregistrées dans la coquillé des ostracodes. Une fois les relations entre ces divers paramètres dans l'étant actuel du système établies, il sera alors possible de les utiliser pour interpréter des données issues de coquilles fossiles. Pour ce faire, nous avons mesuré la température de l'eau de manière continue et récolté mensuellement des échantillons d'eau et des ostracodes vivants pendant une année. Cinq sites situés à 2, 5, 13, 33 et 70 mètres de profondeur ont été choisis pour effectuer ces échantillonnages dans le Léman. Le travail de terrain nous a amené à étudier la biologie de 15 espèces. Nous avons pu établir la profondeur à laquelle vivent ces animaux, leur période de développement ainsi que leur habitat respectifs. Ces résultats ont permis de mieux cerner la relation qu'il existe entre la chimie de l'eau, sa température et la composition géochimique des coquilles d'ostracodes. Nous avons ainsi pu confirmer que les coquilles d'ostracodes enregistrent de manière fidèle la composition chimique et isotopique de l'eau. De même, nous avons pu établir de manière plus précise l'effet de la température sur la géochimie des coquilles. Néanmoins, les relations trouvées entre ces trois éléments sont plus complexes pour certaines espèces, cette complexité étant souvent liée à un caractère spécifique de leur écologie. Nous avons mis en lumière certains effets qui biaisent les résultats et défini précisément les conditions dans lesquelles on peut s'attendre à avoir des difficultés dans leur interprétation. Maintenant que nous avons établi les relations entre le climat actuel et la composition géochimique des coquilles d'ostracodes actuels, nous pouvons, sur la base de ce modèle, reconstruire le climat depuis le retrait du Glacier du Rhône jusqu'à nos jours à l'aide d'ostracodes fossiles. Mais cela est une autre histoire et fera, je l'espère, le sujet de nos futures recherches.

Characterisation of nanoparticles resulting from different braking behaviours

Brake wear particulate matter (PM) may provoke cardiovascular effects. A system was developed to expose cells to airborne PM from brakes. Six car models were tested, each with full stop and normal deceleration. PM numbers, mass and surface, metals, and carbon compounds were measured. Full stop produced higher PM number and mass concentrations than normal deceleration (up to 10 million particles/cm3 in 0.2 m3 volume). 87% of the PM mass was in the fine (100 nm to 2.5 ìm) and 12% in the coarse (2.5 to 10 ìm) fraction, whereas 74% of the PM number was nanoscaled (ultrafine < 0.1 ìm) and 26% fine PM. Elemental concentrations were 2,364, 236, and 18 ìg/m3 of iron, copper and manganese, respectively, and 664 and 36 ìg/m3 of organic and elemental carbon. PM-release differed between cars and braking behaviour. Temperature and humidity were stable. In conclusion, the established system seems feasible for exposing cell cultures to brake wear PM. [Authors]

Identification and antifungal susceptibility of a large collection of yeast strains isolated in Tunisian hospitals.

Abstract In this study, matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) was used as a rapid method to identify yeasts isolated from patients in Tunisian hospitals. When identification could not be exstablished with this procedure, sequencing of the internal transcribed spacer with 5.8S ribosomal DNA (rDNA) (ITS1-5.8S-ITS2) and D1/D2 domain of large-subunit (LSU rDNA) were employed as a molecular approach for species differentiation. Candida albicans was the dominant species (43.37% of all cases), followed by C. glabrata (16.55%), C. parapsilosis (13.23%), C. tropicalis (11.34%), C. dubliniensis (4.96%), and other species more rarely encountered in human diseases such as C. krusei, C. metapsilosis, C. lusitaniae, C. kefyr, C. palmioleophila, C. guilliermondii, C. intermedia, C. orthopsilosis, and C. utilis. In addition, other yeast species were obtained including Saccharomyces cerevisiae, Debaryomyces hansenii (anamorph known as C. famata), Hanseniaspora opuntiae, Kodamaea ohmeri, Pichia caribbica (anamorph known as C. fermentati), Trichosporon spp. and finally a novel yeast species, C. tunisiensis. The in vitro antifungal activities of fluconazole and voriconazole were determined by the agar disk diffusion test and Etest, while the susceptibility to additional antifungal agents was determined with the Sensititre YeastOne system. Our results showed low incidence of azole resistance in C. albicans (0.54%), C. tropicalis (2.08%) and C. glabrata (4.28%). In addition, caspofungin was active against most isolates of the collection with the exception of two K. ohmeri isolates. This is the first report to describe caspofungin resistant isolates of this yeast.

Mineralogical, petrographic and geochemical characterisation of white and coloured Iberian marbles in the context of the provenancing of some artefacts from Thamusida (Kenitra, Morocco)

A multi-analytical study has been carried out on a collection of white and coloured Iberian marbles. A total of 135 marble specimens were collected in Spain and Portugal from the Betic chain (Alhaurin de la Torre, Mijas, Macael), Ossa Morena (Alconera, Almaden de la Plata and Viana do Alentejo), and the Estremoz Anticline (Bencatel, Borba and Estremoz) areas. X-ray diffractometry and carbon and oxygen stable isotope analysis were carried out on these samples; 38 samples were also investigated by optical and scanning electron microscopy. The results provide a set of diagnostic parameters that allow discriminating the sampled marble quarries. The carbonate minerals composition is distinctive for the Mijas and Alhaurin de la Torre marbles; the isotopic analysis allows discriminating also between these two dolomitic marble quarries. The Ossa Morena and Estremoz Anticline marbles share a similar stable isotope composition; the accessory mineral content, the maximum grain size (MGS) and the fabric are particularly useful in the distinction between them. In the framework of archaeometric provenance studies on Thamusida (Kenitra, Morocco) Roman marble artefacts, a specific comparison between this new Iberian database and archaeological findings has been carried out. The hypothesis of commercial exchanges between the Iberian regions and Roman Morocco is supported by the results of the provenance study, which suggested the Almaden de la Plata and Mijas quarries as possible sources of raw materials for the production of archaeological artefacts.

The policy relevance of wear emissions from road transport, now and in the future : an international workshop report and consensus statement

Road transport emissions are a major contributor to ambient particulate matter concentrations and have been associated with adverse health effects. Therefore, these emissions are targeted through increasingly stringent European emission standards. These policies succeed in reducing exhaust emissions, but do not address "nonexhaust" emissions from brake wear, tire wear, road wear, and suspension in air of road dust. Is this a problem? To what extent do nonexhaust emissions contribute to ambient concentrations of PM10 or PM2.5? In the near future, wear emissions may dominate the remaining traffic-related PM10 emissions in Europe, mostly due to the steep decrease in PM exhaust emissions. This underlines the need to determine the relevance of the wear emissions as a contribution to the existing ambient PM concentrations, and the need to assess the health risks related to wear particles, which has not yet received much attention. During a workshop in 2011, available knowledge was reported and evaluated so as to draw conclusions on the relevance of traffic-related wear emissions for air quality policy development. On the basis of available evidence, which is briefly presented in this paper, it was concluded that nonexhaust emissions and in particular suspension in air of road dust are major contributors to exceedances at street locations of the PM10 air quality standards in various European cities. Furthermore, wear-related PM emissions that contain high concentrations of metals may (despite their limited contribution to the mass of nonexhaust emissions) cause significant health risks for the population, especially those living near intensely trafficked locations. To quantify the existing health risks, targeted research is required on wear emissions, their dispersion in urban areas, population exposure, and its effects on health. Such information will be crucial for environmental policymakers as an input for discussions on the need to develop control strategies.