Surface Complexation Modeling in Variable Charge Soils: Charge Characterization by Potentiometric Titration

ABSTRACT Intrinsic equilibrium constants of 17 representative Brazilian Oxisols were estimated from potentiometric titration measuring the adsorption of H+ and OH− on amphoteric surfaces in suspensions of varying ionic strength. Equilibrium constants were fitted to two surface complexation models: diffuse layer and constant capacitance. The former was fitted by calculating total site concentration from curve fitting estimates and pH-extrapolation of the intrinsic equilibrium constants to the PZNPC (hand calculation), considering one and two reactive sites, and by the FITEQL software. The latter was fitted only by FITEQL, with one reactive site. Soil chemical and physical properties were correlated to the intrinsic equilibrium constants. Both surface complexation models satisfactorily fit our experimental data, but for results at low ionic strength, optimization did not converge in FITEQL. Data were incorporated in Visual MINTEQ and they provide a modeling system that can predict protonation-dissociation reactions in the soil surface under changing environmental conditions.

Surface Complexation Modeling in Variable Charge Soils: Prediction of Cadmium Adsorption

ABSTRACT Intrinsic equilibrium constants for 22 representative Brazilian Oxisols were estimated from a cadmium adsorption experiment. Equilibrium constants were fitted to two surface complexation models: diffuse layer and constant capacitance. Intrinsic equilibrium constants were optimized by FITEQL and by hand calculation using Visual MINTEQ in sweep mode, and Excel spreadsheets. Data from both models were incorporated into Visual MINTEQ. Constants estimated by FITEQL and incorporated in Visual MINTEQ software failed to predict observed data accurately. However, FITEQL raw output data rendered good results when predicted values were directly compared with observed values, instead of incorporating the estimated constants into Visual MINTEQ. Intrinsic equilibrium constants optimized by hand calculation and incorporated in Visual MINTEQ reliably predicted Cd adsorption reactions on soil surfaces under changing environmental conditions.

Water-Stable Aggregates and Associated Carbon in a Subtropical Rice Soil Under Variable Tillage

ABSTRACT Tillage systems can influence C sequestration by changing aggregate formation and C distribution within the aggregate. This study was undertaken to explore the impact of no-tillage without straw (NT-S) and with straw (NT+S), and moldboard plow without straw (MP-S) and with straw (MP+S), on soil aggregation and aggregate-associated C after six years of double rice planting in a Hydragric Anthrosol in Guangxi, southwest of China. Soil samples of 0.00-0.05, 0.05-0.20 and 0.20-0.30 m layers were wet-sieved and divided into four aggregate-size classes, >2 mm, 2.00-0.25 mm, 0.25-0.053 and <0.053 mm, respectively, for measuring aggregate associated C and humic and fulvic acids. Results showed that the soil organic carbon (SOC) stock in bulk soil was 40.2-51.1 % higher in the 0.00-0.05 m layer and 11.3-17.0 % lower in the 0.05-0.20 m layer in NT system (NT+S and NT-S) compared to the MP system (MP+S and MP-S), respectively. However, no statistical difference was found across the whole 0.00-0.30 m layer. The NT system increased the proportion of >2 mm aggregate fraction and reduced the proportion of <0.053 mm aggregates in both 0.00-0.05 and 0.05-0.20 m layers. The SOC concentration, SOC stock and humic and fulvic acids within the >0.25 mm macroaggregate fraction also significantly increased in the 0.00-0.5 m layer in NT system. However, those within the 2.00-0.25 mm aggregate fraction were significantly reduced in the 0.05-0.200 m layer under NT system. Straw incorporation increased not only the SOC stock in bulk soil, but also the proportion of macroaggregate, aggregate associated with SOC and humic and fulvic acids concentration within the aggregate. The effect of straw on C sequestration might be dependent on the location of straw incorporation. In conclusion, the NT system increased the total SOC accumulation and humic and fulvic acids within macroaggregates, thus contributing to C sequestration in the 0.00-0.05 m layer.

Genetic basis and variable phenotypic expression of Kallmann syndrome: towards a unifying theory.

Idiopathic hypogonadotropic hypogonadism (IHH) is defined by absent or incomplete puberty and characterised biochemically by low levels of sex steroids, with low or inappropriately normal gonadotropin hormones. IHH is frequently accompanied by non-reproductive abnormalities, most commonly anosmia, which is present in 50-60% of cases and defines Kallmann syndrome. The understanding of IHH has undergone rapid evolution, both in respect of genetics and breadth of phenotype. Once considered in monogenic Mendelian terms, it is now more coherently understood as a complex genetic condition. Oligogenic and complex genetic-environmental interactions have now been identified, with physiological and environmental factors interacting in genetically susceptible individuals to alter the clinical course and phenotype. These potentially link IHH to ancient evolutionary pressures on the ancestral human genome.

Bilateral symmetry of radial pulse in high-level tennis players : implications for the validity of central aortic pulse wave analysis

Rapport de synthèse Ce travail de thèse s'articule autour de l'importance de l'évaluation de la fonction vasculaire et des répercussions au niveau central, cardiaque, des perturbations du réseau vasculaire. Les maladies cardiovasculaires sont prédominantes dans notre société et causes de morbidité et mortalité importante. La mesure de la pression artérielle classique reste le moyen le plus utilisé pour suivre la santé des vaisseaux, mais ne reflète pas directement ce qui se passe au niveau du coeur. La tonométrie d'aplanation permet depuis quelques années de mesurer l'onde de pouls radial, et par le biais d'une fonction mathématique de transfert validée, il est possible d'en déduire la forme et Γ amplitude de l'onde de pouls central, donc de la pression aortique centrale. Cette dernière est un reflet bien plus direct de la post-charge cardiaque, et de nombreuses études cliniques actuelles s'intéressent à cette mesure pour stratifier le risque ou évaluer l'effet d'un traitement vasculaire. Toutefois, bien que cet outil soit de plus en plus utilisé, il est rarement précisé si la latéralité de la mesure joue un rôle, sachant que certaines propriétés des membres supérieurs peuvent être affectées par un usage préférentiel (masse musculaire, densité osseuse, diamètre des artères, capillarisation musculaire, et même fonction endothéliale). On a en effet observé que ces divers paramètre étaient tous augmentés sur un bras entraîné. Dès lors on peut se poser la question de l'influence de ces adaptations physiologiques sur la mesure indirecte effectuée par le biais du pouls radial. Nous avons investigué les deux membres supérieurs de sujets jeunes et sédentaires (SED), ainsi que ceux de sujets sportifs avec un développement fortement asymétrique des bras, soit des joueurs de tennis de haut niveau (TEN). Des mesures anthropométriques incluant la composition corporelle et la circonférence des bras et avant-bras ont montré que TEN présente une asymétrie hautement significative aux deux mesures entre le bras dominant (entraîné) et l'autre, ce qui est aussi présent pour la force de serrage (mesurée au dynamomètre de Jamar). L'analyse des courbes centrales de pouls ne montre aucune différence entre les deux membres dans chaque groupe, par contre on peut observer une différence entre SED et TEN, avec un index d'augmentation diastolique qui est 50 % plus élevé chez TEN. Les index d'augmentation systolique sont identiques dans les deux groupes. On peut retenir de cette étude la validité de la méthode de tonométrie d'aplanation quel que soit le bras utilisé (dominant ou non-dominant) et ce même si une asymétrie conséquente est présente. Ces données sont clairement nouvelles et permettent de s'affranchir de cette variable dans la mesure d'un paramètre cardiovasculaire dont l'importance est actuellement grandissante. Les différences d'index diastolique sont expliquées par la fréquence cardiaque et la vitesse de conduction de l'onde de pouls plus basses chez TEN, causant un retard diastolique du retour de l'onde au niveau central, phénomène précédemment bien décrit dans la littérature.

Post-Plutonic Magmatism: from the Source to the Emplacement of an Upper Crustal Dyke Swarm, Adamello Massif, Italy

Magmas of the arc-tholeiitic and calc-alkaline differentiation suites contribute substantially to the formation of continental crust in subduction zones. Different geochemical-petrological models have been put forward to achieve evolved magmas forming large volumes of tonalitic to granitic plutons, building an important part of the continental crust. Primary magmas produced in the mantle wedge overlying the subducted slab migrate through the mantle and the crust. During the transfer, magma can accumulate in intermediate reservoirs at different levels where crystallization leads to differentiation and the heat transfer from the magma, together with gained heat from solidification, lead to partial melting of the crust. Partial melts can be assimilated and mix with more primitive magma. Moreover, already formed crystal cumulates or crystal mushes can be recycled and reactivated to transfer to higher crustal levels. Magma transport in the crust involves fow through fractures within a brittle elastic rock. The solidified magma filled crack, a dyke, can crosscut previously formed geological structures and thus serves as a relative or absolute time marker. The study area is situated in the Adamello massif. The Adamello massif is a composite of plutons that were emplaced between 42 and 29 million years. A later dyke swarm intruded into the southern part of the Adamello Batholith. A fractionation model covering dyke compositions from picrobasalts to dacites results in the cummulative crystallization of 17% olivine, 2% Cr-rich spinel, 18% clinopyroxene, 41% amphibole, 4% plagioclase and 0.1% magnetite to achieve an andesitic composition out of a hydrous primitive picrobasalt. These rocks show a similar geochemical evolution as experimental data simulating fractional crystallization and associated magma differentiation at lower crustal depth (7-10 kbar). The peraluminous, corundum normative composition is one characteristic of more evolved dacitic magmas, which has been explained in a long lasting debate with two di_erent models. Melting of mafic crust or politic material provides one model, whereas an alternative is fractionation from primary mantle derived melts. Amphibole occurring in basaltic-andesitic and andesitic dyke rocks as fractionating cumulate phase extracted from lower crustal depth (6-7.5 kbar) is driving the magmas to peraluminous, corundum normative compositions, which are represented by tonalites forming most of the Adamello Batholith. Most primitive picrobasaltic dykes have a slightly steepened chondrite normalized rare earth elements (REE) pattern and the increased enrichment of light-REE (LREE) for andesites and dacites can be explained by the fractional crystallization model originating from a picrobasalt, taking the changing fractionating phase assemblage and temperature into account. The injection of hot basaltic magma (~1050°C) in a closely spaced dyke swarm increases the surface of the contact to the mainly tonalitic wallrock. Such a setting induces partial melting of the wall rock and selective assimilation. Partial melting of the tonalite host is further expressed through intrusion breccias from basaltic dykes. Heat conduction models with instantaneous magma injection for such a dyke swarm geometry can explain features of partial melting observed in the field. Geochemical data of minerals and bulk rock further underline the selective or bulk assimilation of the tonalite host rock at upper crustal levels (~2-3 kbar), in particular with regard to light ion lithophile elements (LILE) such as Sr, Ba and Rb. Primitive picrobasalts carry an immiscible felsic assimilant as enclaves that bring along refractory rutile and zircon with textures typically found in oceanic plagiogranites or high pressure/low-temperature metamorphic rocks in general. U-Pb data implies a lower Cretaceous age for zircon not yet described as assimilant in Eocene to Oligocene magmatic rocks of the Central Southern Alps. The distribution of post-plutonic dykes in large batholiths such as the Adamello is one of the key features for understanding the regional stress field during the post-batholith emplacement cooling history. The emplacement of the regional dyke swarm covering the southern part of the Adamello massif was associated with consistent left lateral strike-slip movement along magma dilatation planes, leading to en echelon segmentation of dykes. Through the dilation by magma of pre-existing weaknesses and cracks in an otherwise uniform host rock, the dyke propagation and according orientation in the horizontal plane adjusted continuously perpendicular to least compressive remote stress σ3, resulting in an inferred rotation of the remote principal stress field. Les magmas issus des zones de subduction contribuent substantiellement à la formation de la croûte continentale. Les plutons tonalitiques et granitiques représentent, en effet, une partie importante de la croûte continentale. Des magmas primaires produits dans le 'mantle wedge ', partie du manteau se trouvant au-dessus de la plaque plongeante dans des zones de subduction, migrent à travers le manteau puis la croûte. Pendant ce transfert, le magma peut s'accumuler dans des réservoirs intermédiaires à différentes profondeurs. Le stockage de magma dans ces réservoirs engendre, d'une part, la différentiation des magmas par cristallisation fractionnée et, d'autre part, une fusion partielle la croûte continentale préexistante associée au transfert de la chaleur des magmas vers l'encaissant. Ces liquides magmatiques issus de la croûte peuvent, ensuite, se mélanger avec des magmas primaires. Le transport du magma dans la croûte implique notamment un flux de magma à travers différentes fractures recoupant les roches encaissantes élastiques. Au cours de ce processus de migration, des cumulats de cristaux ou des agrégats de cristaux encore non-solidifiés, peuvent être recyclés et réactivés pour être transportés à des niveaux supérieures de la croûte. Le terrain d'étude est situé dans le massif d'Adamello. Celui-ci est composé de plusieurs plutons mis en place entre 42 et 29 millions d'années. Dans une phase tardive de l'activité magmatique liée à ce batholite, une série de filons de composition variable allant de picrobasalte à des compositions dacitiques s'est mise en place la partie sud du massif. Deux modèles sont proposés dans la littérature, pour expliquer la formation des magmas dacitiques caractérisés par des compositions peralumineux (i.e. à corindon normatif). Le premier modèle propose que ces magmas soient issus de la fusion de matériel mafique et pélitique présent dans la partie inférieur de la croûte, alors que le deuxième modèle suggère une évolution par cristallisation fractionnée à partir de liquides primaires issus du manteau. Un modèle de cristallisation fractionnée a pu être développé pour expliquer l'évolution des filons de l'Adamello. Ce modèle explique la formation des filons dacitiques par la cristallisation fractionnée de 17% olivine, 2% spinelle riche en Cr, 18% clinopyroxène, 41% amphibole, 4% plagioclase et 0.1% magnetite à partir de liquide de compositions picrobasaltiques. Ce modèle prend en considération les contraintes pétrologiques déduites de l'observation des différents filons ainsi que du champ de stabilité des différentes phases en fonction de la température. Ces roches montrent une évolution géochimique similaire aux données expérimentales simulant la cristallisation fractionnée de magmas évoluant à des niveaux inférieurs de la croûte (7-10 kbar). Le modèle montre, en particulier, le rôle prépondérant de l'amphibole, une phase qui contrôle en particulier le caractère peralumineux des magmas différentiés ainsi que leurs compositions en éléments en traces. Des phénomènes de fusion partielle de l'encaissant tonalitique lors de la mise en place de _lons mafiques sont observée sur le terrain. L'injection du magma basaltique chaud (~1050°C) sous forme de filons rapprochés augmente la surface du contact avec l'encaissante tonalitique. Une telle situation produit la fusion partielle des roches encaissantes nécessaire à l'incorporation d'enclaves mafiques observés au sein des tonalites. Pour comprendre les conditions nécessaires pour la fusion partielle des roches encaissantes, des modèles de conduction thermique pour une injection simultanée d'une série de filons ont été développées. Des données géochimiques sur les minéraux et sur les roches totales soulignent qu'au niveau supérieur de la croûte, l'assimilation sélective ou totale de l'encaissante tonalitique modifie la composition du liquide primaire pour les éléments lithophiles tel que le Sr, Ba et Rb. Un autre aspect important concernant la pétrologie des filons de l'Adamello est la présence d'enclaves felsiques dans les filons les plus primitifs. Ces enclaves montrent, en particulier, des textures proches de celles rencontrées dans des plagiogranites océaniques ou dans des roches métamorphiques de haute pression/basse température. Ces enclaves contiennent du zircon et du rutile. La datations de ces zircons à l'aide du géochronomètre U-Pb indique un âge Crétacé inférieur. Cet âge est important, car aucune roche de cet âge n'a été considérée comme un assimilant potentiel pour des roches magmatiques d'âge Eocène à Oligocène dans les Alpes Sud Centrales. La réparation spatiale des filons post-plutoniques dans des grands batholites tel que l'Adamello, est une caractéristique clé pour la compréhension des champs de contraintes lors du refroidissement du batholite. L'orientation des filons va, en particulier, indiqué la contrainte minimal au sein des roches encaissante. La mise en place de la série de filon recoupant la partie Sud du massif de l'Adamello est associée à un décrochement senestre, un décrochement que l'on peut lié aux contraintes tectoniques régionales auxquelles s'ajoutent l'effet de la dilatation produite par la mise en place du batholite lui-même. Ce décrochement senestre produit une segmentation en échelon des filons.

Estimating biophysical variable dependences with kernels

This paper introduces a nonlinear measure of dependence between random variables in the context of remote sensing data analysis. The Hilbert-Schmidt Independence Criterion (HSIC) is a kernel method for evaluating statistical dependence. HSIC is based on computing the Hilbert-Schmidt norm of the cross-covariance operator of mapped samples in the corresponding Hilbert spaces. The HSIC empirical estimator is very easy to compute and has good theoretical and practical properties. We exploit the capabilities of HSIC to explain nonlinear dependences in two remote sensing problems: temperature estimation and chlorophyll concentration prediction from spectra. Results show that, when the relationship between random variables is nonlinear or when few data are available, the HSIC criterion outperforms other standard methods, such as the linear correlation or mutual information.

Plaidoyer pour une valorisation du jugement clinique dans la profession infirmière : les cas des plaies de pression et des chutes

Plusieurs infirmières pratiquant dans les centres d'hébergement se questionnent sur la pertinence d'utiliser systématiquement certaines échelles de mesure. Elles sont d'avis que l'utilisation ou les modalités entourant l'usage de ces échelles augmentent surtout leur charge de travail et ne contribuent pas toujours à l'amélioration de la qualité des soins. Face à cette préoccupation, la communauté de pratique de la Faculté des sciences infirmières de l'Université Laval sur les soins à l'aîné en centre d'hébergement (CP-FSI) a voulu explorer les fondements à la base des recommandations de ces différents instruments de mesure en l'occurrence l'échelle du risque de plaie de pression de Braden et les échelles d'évaluation des risques de chute. Un examen de la littérature scientifique et l'analyse de données empiriques amènent à la conclusion que l'utilisation systématique de ces échelles alourdit en effet la tâche des infirmières. Qui plus est, le jugement clinique infirmier est équivalent ou supérieur à l'utilisation de ces échelles. La CP-FSI conclut à l'importance de modifier les recommandations sur l'usage systématique de ces échelles et de plutôt valoriser le jugement clinique des infirmières.

Evaluation of Variable Advisory Speed Limits in Work Zones, TPF-5(081), 2013

Variable advisory speed limit (VASL) systems could be effective at both urban and rural work zones, at both uncongested and congested sites. At uncongested urban work zones, the average speeds with VASL were lower than without VASL. But the standard deviation of speeds with VASL was higher. The increase in standard deviation may be due to the advisory nature of VASL. The speed limit compliance with VASL was about eight times greater than without VASL. At the congested sites, the VASL were effective in making drivers slow down gradually as they approached the work zone, reducing any sudden changes in speeds. Mobility-wise the use of VASL resulted in a decrease in average queue length, throughput, number of stops, and an increase in travel time. Several surrogate safety measures also demonstrated the benefits of VASL in congested work zones. VASL deployments in rural work zones resulted in reductions in mean speed, speed variance, and 85th percentile speeds downstream of the VASL sign. The study makes the following recommendations based on the case studies investigated: 1. The use of VASL is recommended for uncongested work zones to achieve better speed compliance and lower speeds. Greater enforcement of regulatory speed limits could help to decrease the standard deviation in speeds; 2. The use of VASL to complement the static speed limits in rural work zones is beneficial even if the VASL is only used to display the static speed limits. It leads to safer traffic conditions by encouraging traffic to slow down gradually and by reminding traffic of the reduced speed limit. A well-designed VASL algorithm, like the P5 algorithm developed in this study, can significantly improve the mobility and safety conditions in congested work zones. The use of simulation is recommended for optimizing the VASL algorithms before field deployment.

Improved multiple-locus variable-number tandem-repeat assay for Staphylococcus aureus genotyping, providing a highly informative technique together with strong phylogenetic value.

We describe an improved multiple-locus variable-number tandem-repeat (VNTR) analysis (MLVA) scheme for genotyping Staphylococcus aureus. We compare its performance to those of multilocus sequence typing (MLST) and spa typing in a survey of 309 strains. This collection includes 87 epidemic methicillin-resistant S. aureus (MRSA) strains of the Harmony collection, 75 clinical strains representing the major MLST clonal complexes (CCs) (50 methicillin-sensitive S. aureus [MSSA] and 25 MRSA), 135 nasal carriage strains (133 MSSA and 2 MRSA), and 13 published S. aureus genome sequences. The results show excellent concordance between the techniques' results and demonstrate that the discriminatory power of MLVA is higher than those of both MLST and spa typing. Two hundred forty-two genotypes are discriminated with 14 VNTR loci (diversity index, 0.9965; 95% confidence interval, 0.9947 to 0.9984). Using a cutoff value of 45%, 21 clusters are observed, corresponding to the CCs previously defined by MLST. The variability of the different tandem repeats allows epidemiological studies, as well as follow-up of the evolution of CCs and the identification of potential ancestors. The 14 loci can conveniently be analyzed in two steps, based upon a first-line simplified assay comprising a subset of 10 loci (panel 1) and a second subset of 4 loci (panel 2) that provides higher resolution when needed. In conclusion, the MLVA scheme proposed here, in combination with available on-line genotyping databases (including http://mlva.u-psud.fr/), multiplexing, and automatic sizing, can provide a basis for almost-real-time large-scale population monitoring of S. aureus.