On the interference of Kr during carbon isotope analysis of methane using continuous-flow combustion–isotope ratio mass spectrometry

Stable carbon isotope analysis of methane (delta C-13 of CH4) on atmospheric samples is one key method to constrain the current and past atmospheric CH4 budget. A frequently applied measurement technique is gas chromatography (GC) isotope ratio mass spectrometry (IRMS) coupled to a combustion-preconcentration unit. This report shows that the atmospheric trace gas krypton (Kr) can severely interfere during the mass spectrometric measurement, leading to significant biases in delta C-13 of CH4, if krypton is not sufficiently separated during the analysis. According to our experiments, the krypton interference is likely composed of two individual effects, with the lateral tailing of the doubly charged Kr-86 peak affecting the neighbouring m/z 44 and partially the m/z 45 Faraday cups. Additionally, a broad signal affecting m/z 45 and especially m/z 46 is assumed to result from scattered ions of singly charged krypton. The introduced bias in the measured isotope ratios is dependent on the chromatographic separation, the krypton-to-CH4 mixing ratio in the sample, the focusing of the mass spectrometer as well as the detector configuration and can amount to up to several per mil in delta C-13. Apart from technical solutions to avoid this interference, we present correction routines to a posteriori remove the bias.

Sportmotorische Leistungsfähigkeit und schulische Leistung – Zum mediierenden Effekt der exekutiven Funktionen

Introduction: Die sportmotorische Leistungsfähigkeit (SMLF) hängt nicht nur positiv mit der körperlichen Gesundheit zusammen, sondern gilt auch als Prädiktor für die schulische Leistung (SL) (van der Niet, Hartmann, Smith, & Visscher, 2014). Um die Frage zu beantworten, wie denn zwei auf den ersten Blick so distale Merkmale zusammenhängen sollen, werden unterschiedliche erklärende Variablen diskutiert, wobei die kognitive Stimulationshypothese die exekutiven Funktionen (EF) als mediierende Variable im Zusammenhang zwischen SMLF und SL postuliert. Die Annahme hierbei ist, dass die mit komplexen motorischen Kontrollprozessen einhergehende kognitive Beanspruchung bei einem wiederholten Ausführen von nicht-automatisierten sportbezogenen Handlungen zu einer Aktivierung und somit Förderung der EF führt (Best, 2010). EF, verstanden als höhere kognitive Prozesse, die ein zielorientiertes und situationsangepasstes Handeln erlauben, sind für den schulischen Erfolg von zentraler Bedeutung und gleichzeitig wichtige Prädiktoren der SL (Diamond, 2013). Obwohl diese Mediation seit einigen Jahren in der Literatur diskutiert wird, wurde sie bis heute noch nicht mit Hilfe längsschnittlicher Daten geprüft. Daher wird im Folgenden der mediierende Effekt der EF im Zusammenhang zwischen SMLF und SL getestet. Methods: Im Rahmen der Studie Sport und Kognition 5.0 wurden insgesamt 237 Primarschulkinder (52.3% ♀; 11.31 ± 0.62 Jahre) zu drei Messzeitpunkten in ihrer SMLF (T1) und ihren EF (T2) getestet. Zusätzlich wurde die SL (T3) mittels objektiver Schulleistungstests (Mathematik und Deutsch) erhoben. Um die Hauptfragestellung zu prüfen, ob die SL vorwiegend mediiert über die EF durch die SMLF vorhergesagt werden kann, wurde eine bootstrapping-basierte Mediationsanalyse in AMOS 22 durchgeführt. Results: Das theoretisch abgeleitete Strukturgleichungsmodell (2 (22, N = 237) = 30.357, p = .110; CFI = .978) weist eine zufriedenstellende Anpassungsgüte auf. Erwartungsgemäss zerfällt der Zusammenhang innerhalb des Mediationsmodells zwischen der SMLF und der SL, alsbald die EF ins Modell aufgenommen werden (β = .16, p = .634). Sowohl der Zusammenhang zwischen der SMLF und den EF (β = .38, p = .039), als auch der Zusammenhang zwischen den EF und der SL fallen signifikant aus (β = .91, p = .001) und ergeben dabei eine volle Mediation über den indirekten (p = .021) und totalen Effekt (p = .001). Discussion/Conclusion: Die erstmals vorliegenden längsschnittlichen Daten bestätigen den Zusammenhang zwischen SMLF und SL bei einer Mediation über die EF und decken sich mit den, aus einem querschnittlichen Design stammenden, Befunden von van der Niet et al. (2014). Zur Steigerung der schulischen Leistung sollten zukünftige Schulsportinterventionen die SMLF von Kindern erhöhen und dabei die EF bei der Auswahl von sportlichen Aufgaben mitberücksichtigen. References: Best, J. R. (2010). Effects of physical activity on children’s executive function: Contributions of experimental research on aerobic exercise. Developmental Review, 30, 331-351. Diamond, A. (2013). Executive functions. Annual Review of Psychology, 64, 135-168. van der Niet, A. G., Hartmann, E., Smith, J. & Visscher, C. (2014). Modeling relationships between physical fitness, executive functioning, and academic achievement in primary school children. Psychology of Sport & Exercise, 15(4), 319-325.

Snow shielding factors for cosmogenic nuclide dating inferred from long-term neutron detector monitoring

The depth-dependent attenuation of the secondary cosmic-ray particle flux due to snow cover and its effects on production rates of cosmogenic nuclides constitutes a potential source of uncertainty for studies conducted in regions characterized by frequent seasonal snow burial. Recent experimental and numerical modelling studies have yielded new constraints on the effect of hydrogen-rich media on the production rates of cosmogenic nuclides by low- and high-energy neutrons (<10(-3) MeV and >10(2) MeV, respectively). Here we present long-term neutron-detector monitoring data from a natural setting that we use to quantify the effect of snow cover on the attenuation of fast neutrons (0.1-10 MeV), which are responsible for the production of Ne-21 from Mg and Cl-36 from K. We use data measured between July 2001 and May 2008 at seven stations located throughout the Ecrins-Pelvoux massif (French Western Alps) and its surroundings, at elevations ranging from 200 to 2500 m a.s.l. From the cosmic-ray fluxes recorded during summer, when snow is absent, we infer an apparent attenuation length of 148 g cm(-2) in the atmosphere at a latitude of similar to 45 degrees N and for altitudes ranging from similar to 200 to 2500 m a.s.l. Using snow water-equivalent (SWE) values obtained through snow-coring campaigns that overlap in time the neutron monitoring for five stations, we show that fast neutrons are much more strongly attenuated in snow than predicted by a conventional mass-shielding formulation and the attenuation length estimated in the atmosphere. We suggest that such strong attenuation results from boundary effects at the atmosphere/snow interface induced by the high efficiency of water as a neutron moderator. Finally, we propose an empirical model that allows calculating snow-shielding correction factors as a function of SWE for studies using Ne-21 and Cl-36 analyses in Mg- and K-rich minerals, respectively. This empirical model is of interest for studies with a focus on cosmic-ray exposure dating, particularly if the target rocks are made up of mafic to ultramafic units where seasonal snow-cover is a common phenomenon.

Sportmotorische Leistungsfähigkeit und schulische Leistung – Zum mediierenden Effekt der exekutiven Funktionen

Die sportmotorische Leistungsfähigkeit (SMLF) gilt in jüngster Zeit als ein Prädiktor für schulische Leistung (SL) (Diamond, 2013). Um die Frage zu beantworten, wie denn zwei auf den ersten Blick so distale Merkmale zusammenhängen sollen, werden unterschiedliche erklärende Variablen diskutiert, wobei die kognitive Stimulationshypothese die exekutiven Funktionen (EF) als mediierende Variable im Zusammenhang zwischen SMLF und SL postuliert. Die Annahme hierbei ist, dass die mit komplexen motorischen Kontrollprozessen einhergehende kognitive Beanspruchung bei einem wiederholten Ausführen von nicht-automatisierten sportbezogenen Handlungen zu einer Aktivierung und somit Förderung der EF führt (Best, 2010). Der mediierende Effekt der EF im Zusammenhang zwischen der SMLF und der SL wird seit einigen Jahren in der Literatur diskutiert und wird im Folgenden innerhalb einer längsschnittlichen Untersuchung getestet. Im Rahmen der Studie SpuK wurden 237 Primarschulkinder (52.3% ♀; 11.31 ± 0.62 Jahre) zu drei Messzeitpunkten in ihrer SMLF (T1) und ihren EF (T2) getestet. Zur Ermittlung der SMLF wurden drei sportmotorische Tests in den Bereichen Koordination, Ausdauer und Schnellkraft durchgeführt. Die EF Inhibition, kognitive Flexibilität und Arbeitsgedächtnis wurden computerbasiert über den N-Back- und Flanker-Test operationalisiert. Zusätzlich wurde die SL (T3) mittels objektiver Schulleistungstests erhoben. Um die Hauptfragestellung zu prüfen, wurde eine bootstrapping basierte Mediationsanalyse in AMOS durchgeführt. Das Strukturgleichungsmodell (2 (22, N=237)=30.357, p=.110; CFI=.978) weist eine zufriedenstellende Anpassungsgüte auf. Erwartungsgemäss zerfällt der Zusammenhang innerhalb des Mediationsmodells zwischen der SMLF und der SL, alsbald die EF ins Modell aufgenommen werden (β=.16, p= .634). Sowohl der Zusammenhang zwischen der SMLF und den EF (β=.38, p= .039), als auch der Zusammenhang zwischen den EF und der SL fallen signifikant aus (β=.91, p=.001) und ergeben dabei eine volle Mediation über den indirekten (p=.021) und totalen Effekt (p=.001). Die vorliegenden längs-schnittlichen Daten bestätigen den Zusammenhang zwischen SMLF und SL bei einer Mediation über die EF und bestätigen somit die aus querschnittlichem Design stammenden Resultate von van der Niet et al. (2014). Literatur Best, J. R. (2010). Effects of physical activity on children’s executive function: Contributions of ex-perimental research on aerobic exercise. Developmental Review, 30, 331-351. Diamond, A. (2013). Executive functions. Annual Review of Psychology, 64, 135-168. van der Niet, A. G., Hartmann, E., Smith, J. & Visscher, C. (2014). Modeling relationships between physical fitness, executive functioning, and academic achievement in primary school chil-dren. Psychology of Sport & Exercise, 15(4), 319-325.