Messa a punto e validazione di metodiche analitiche per la determinazione di micotossine in matrici biologiche mediante UPLC-MS/MS

La presenza di micotossine nelle materie prime desta grande preoccupazione a causa delle importanti implicazioni nella sicurezza di alimenti e mangimi. Lo scopo di questo lavoro è stato quello di mettere a punto e validare una metodica analitica rapida e semplice, in cromatografia liquida ad ultra prestazione accoppiata a spettrometria di massa-tandem (UPLC-MS/MS), per la determinazione simultanea di differenti micotossine: aflatossine (B1, B2, G1, G2), ocratossina A, fumonisine (B1, B2), deossinivalenolo e zearalenone in matrici biologiche. Il metodo sviluppato per l’analisi di campioni di mangime secco per cani ha mostrato prestazioni adeguate ed è stato applicato a 49 campioni reperibili in commercio, al fine di valutare la sua efficacia e di ottenere alcuni dati preliminari sulla contaminazione da micotossine in alimenti per cani disponibili sul mercato italiano. Lo studio ha evidenziato una percentuale alta di campioni positivi, contenenti principalmente fumonisine, deossinivalenolo e ocratossina A; tutti i tenori si sono dimostrati inferiori al limite di legge previsto (Racc. CE 576/2006). Una seconda metodica è stata messa a punto e validata per l’identificazione e la quantificazione micotossine in campioni di formaggio; per questa matrice è stata inserita anche l’aflatossina M1, specifica dei prodotti lattiero - caseari. Le differenti proprietà chimico-fisiche degli analiti e la complessità della matrice hanno implicato alcune difficoltà nello sviluppo della metodica. Tuttavia, il metodo validato si è mostrato rapido, semplice ed affidabile ed è stato applicato a diversi tipi di formaggi per verificarne la versatilità. I risultati preliminari hanno mostrato l’assenza di contaminazione da parte delle micotossine in oggetto. Entrambi i metodi si sono dimostrati utili per il monitoraggio di contaminanti in matrici complesse ad oggi ancora poco studiate.

Fast and accurate numerical solutions in some problems of particle and radiation transport: synthetic acceleration for the method of short characteristics, Doppler-broadened scattering kernel, remote sensing of the cryosphere

The aim of this work is to present various aspects of numerical simulation of particle and radiation transport for industrial and environmental protection applications, to enable the analysis of complex physical processes in a fast, reliable, and efficient way. In the first part we deal with speed-up of numerical simulation of neutron transport for nuclear reactor core analysis. The convergence properties of the source iteration scheme of the Method of Characteristics applied to be heterogeneous structured geometries has been enhanced by means of Boundary Projection Acceleration, enabling the study of 2D and 3D geometries with transport theory without spatial homogenization. The computational performances have been verified with the C5G7 2D and 3D benchmarks, showing a sensible reduction of iterations and CPU time. The second part is devoted to the study of temperature-dependent elastic scattering of neutrons for heavy isotopes near to the thermal zone. A numerical computation of the Doppler convolution of the elastic scattering kernel based on the gas model is presented, for a general energy dependent cross section and scattering law in the center of mass system. The range of integration has been optimized employing a numerical cutoff, allowing a faster numerical evaluation of the convolution integral. Legendre moments of the transfer kernel are subsequently obtained by direct quadrature and a numerical analysis of the convergence is presented. In the third part we focus our attention to remote sensing applications of radiative transfer employed to investigate the Earth's cryosphere. The photon transport equation is applied to simulate reflectivity of glaciers varying the age of the layer of snow or ice, its thickness, the presence or not other underlying layers, the degree of dust included in the snow, creating a framework able to decipher spectral signals collected by orbiting detectors.

Computer aided design and finite element modeling to predict bulk mechanical properties of bone scaffolds using triply periodic minimal surfaces (progettazione assistita al calcolatore ed analisi con il metodo degli elementi finiti per predire il comportamento meccanico di scaffolds ossei creati con l'uso di superfici minime periodiche in tre direzioni)

The aim of Tissue Engineering is to develop biological substitutes that will restore lost morphological and functional features of diseased or damaged portions of organs. Recently computer-aided technology has received considerable attention in the area of tissue engineering and the advance of additive manufacture (AM) techniques has significantly improved control over the pore network architecture of tissue engineering scaffolds. To regenerate tissues more efficiently, an ideal scaffold should have appropriate porosity and pore structure. More sophisticated porous configurations with higher architectures of the pore network and scaffolding structures that mimic the intricate architecture and complexity of native organs and tissues are then required. This study adopts a macro-structural shape design approach to the production of open porous materials (Titanium foams), which utilizes spatial periodicity as a simple way to generate the models. From among various pore architectures which have been studied, this work simulated pore structure by triply-periodic minimal surfaces (TPMS) for the construction of tissue engineering scaffolds. TPMS are shown to be a versatile source of biomorphic scaffold design. A set of tissue scaffolds using the TPMS-based unit cell libraries was designed. TPMS-based Titanium foams were meant to be printed three dimensional with the relative predicted geometry, microstructure and consequently mechanical properties. Trough a finite element analysis (FEA) the mechanical properties of the designed scaffolds were determined in compression and analyzed in terms of their porosity and assemblies of unit cells. The purpose of this work was to investigate the mechanical performance of TPMS models trying to understand the best compromise between mechanical and geometrical requirements of the scaffolds. The intention was to predict the structural modulus in open porous materials via structural design of interconnected three-dimensional lattices, hence optimising geometrical properties. With the aid of FEA results, it is expected that the effective mechanical properties for the TPMS-based scaffold units can be used to design optimized scaffolds for tissue engineering applications. Regardless of the influence of fabrication method, it is desirable to calculate scaffold properties so that the effect of these properties on tissue regeneration may be better understood.

Studi per una operante storia del territorio. Il libro incompiuto di Saverio Muratori

Muratori concepisce Studi per una operante storia del territorio come una lettura del territorio, una sua interpretazione. E’ una raccolta di disegni (255 disegni a mano e 18 prove di stampa), in cui sono riportati soltanto i tratti rilevanti dei territori considerati al fine dello studio. La tesi ha come obiettivo quello di compiere un’analisi filologica dei documenti e cercare di cogliere le finalità, valutando la sua attendibilità ai giorni nostri. Nella scelta del titolo, Studi per una operante storia del territorio. Il libro incompiuto di Saverio Muratori,inserendo nel titolo quello originale dell'opera, si rende esplicita l’intenzione filologica di base da cui si sviluppano le considerazioni fatte nello svolgimento di questa ricerca, costantemente attenta alla coerenza con i disegni analizzati. Questa coerenza è dettata dalla volontà di perseguire le logiche di confronto che hanno caratterizzato il lavoro di Muratori. Il titolo che descrive il corpus dei disegni mette in primo piano il sistema uomo-natura, che il territorio rappresenta nella sua totalità di unicum. La tesi è suddivisa in due parti. La prima verte sullo studio dei materiali d’archivio relativi agli Studi sul territorio, in cui è spiegato il metodo di catalogazione utilizzato. Fondamentale, ai fini di un primo approccio alla ricerca, è il contributo dato dall’architetto Alessandro Giannini attraverso la preliminare schedatura del materiale ed dell'analisi riportata in Leggendo le minute dell’Atlante del territorio di Saverio Muratori. La seconda parte della tesi verte su un percorso dialettico tra la filosofia, la teoria, la didattica e la pratica progettuale di Muratori, ambiti da tenere in considerazione per una interpretazione critica alla sua metodologia, che ha come fine ultimo il reale, quindi il territorio, in cui trova, prima attraverso la trattazione teorica esposta in Civiltà e territorio, la concreta conclusione nei disegni degli Studi per una operante storia del territorio.

A simple and novel method to monitor breathing and heart rate in awake and urethane-anesthetized newborn rodents

Rodents are most useful models to study physiological and pathophysiological processes in early development, because they are born in a relatively immature state. However, only few techniques are available to monitor non-invasively heart frequency and respiratory rate in neonatal rodents without restraining or hindering access to the animal. Here we describe experimental procedures that allow monitoring of heart frequency by electrocardiography (ECG) and breathing rate with a piezoelectric transducer (PZT) element without hindering access to the animal. These techniques can be easily installed and are used in the present study in unrestrained awake and anesthetized neonatal C57/Bl6 mice and Wistar rats between postnatal day 0 and 7. In line with previous reports from awake rodents we demonstrate that heart rate in rats and mice increases during the first postnatal week. Respiratory frequency did not differ between both species, but heart rate was significantly higher in mice than in rats. Further our data indicate that urethane, an agent that is widely used for anesthesia, induces a hypoventilation in neonates whilst heart rate remains unaffected at a dose of 1 g per kg body weight. Of note, hypoventilation induced by urethane was not detected in rats at postnatal 0/1. To verify the detected hypoventilation we performed blood gas analyses. We detected a respiratory acidosis reflected by a lower pH and elevated level in CO2 tension (pCO2) in both species upon urethane treatment. Furthermore we found that metabolism of urethane is different in P0/1 mice and rats and between P0/1 and P6/7 in both species. Our findings underline the usefulness of monitoring basic cardio-respiratory parameters in neonates during anesthesia. In addition our study gives information on developmental changes in heart and breathing frequency in newborn mice and rats and the effects of urethane in both species during the first postnatal week.

Miglioramento delle performance termiche e energetiche degli edifici rurali: valutazione del retrofit di locali per la conservazione del vino su casi studio

Il presente studio si colloca all’interno di una ricerca più ampia volta alla definizione di criteri progettuali finalizzati all’ottimizzazione delle prestazioni energetiche delle cantine di aziende vitivinicole, di dimensioni produttive medio - piccole. Nello specifico la ricerca riguarda la riqualificazione di fabbricati rurali esistenti di modeste dimensioni, da convertire a magazzini per la conservazione del vino in bottiglia. Lo studio si pone come obiettivo la definizione di criteri di analisi per la valutazione di interventi di retrofit di tali fabbricati, volto sia al miglioramento delle prestazioni energetiche dell’involucro edilizio, sia alla riduzione del fabbisogno energetico legato al funzionamento di eventuali impianti di controllo termico. La ricerca è stata condotta mediante l’utilizzo del software di simulazione termica Energy Plus, per ottenere i valori simulati di temperatura interna relativi ai diversi scenari migliorativi ipotizzati, e mediante la successiva definizione di indicatori che esplicitino l’influenza delle principali variabili progettuali sull’andamento delle temperature interne dei locali di conservazione e sul fabbisogno energetico del fabbricato necessario a garantire l’intervallo di temperatura di comfort del vino. Tra tutti gli interventi possibili per il miglioramento della prestazione energetica degli edifici, quelli analizzati in questo studio prevedono l’aggiunta di un isolamento a cappotto delle pareti esterne, l’isolamento della copertura e l’aggiunta di una struttura ombreggiante vegetale esterna. I risultati ottenuti danno una prima indicazione sugli interventi più efficaci in termini di miglioramento energetico e mettono in luce l’utilità del criterio proposto nell’evidenziare le criticità degli interventi migliorativi ipotizzati. Il metodo definito nella presente ricerca risulta quindi un valido strumento di valutazione a supporto della progettazione degli interventi di retrofit dei fabbricati rurali da convertire a magazzini per la conservazione del vino.

Implementazione su fpga di un pre-distorsore digitale a banda larga per sistemi a microonde di backhaul

The development of next generation microwave technology for backhauling systems is driven by an increasing capacity demand. In order to provide higher data rates and throughputs over a point-to-point link, a cost-effective performance improvement is enabled by an enhanced energy-efficiency of the transmit power amplification stage, whereas a combination of spectrally efficient modulation formats and wider bandwidths is supported by amplifiers that fulfil strict constraints in terms of linearity. An optimal trade-off between these conflicting requirements can be achieved by resorting to flexible digital signal processing techniques at baseband. In such a scenario, the adaptive digital pre-distortion is a well-known linearization method, that comes up to be a potentially widely-used solution since it can be easily integrated into base stations. Its operation can effectively compensate for the inter-modulation distortion introduced by the power amplifier, keeping up with the frequency-dependent time-varying behaviour of the relative nonlinear characteristic. In particular, the impact of the memory effects become more relevant and their equalisation become more challenging as the input discrete signal feature a wider bandwidth and a faster envelope to pre-distort. This thesis project involves the research, design and simulation a pre-distorter implementation at RTL based on a novel polyphase architecture, which makes it capable of operating over very wideband signals at a sampling rate that complies with the actual available clock speed of current digital devices. The motivation behind this structure is to carry out a feasible pre-distortion for the multi-band spectrally efficient complex signals carrying multiple channels that are going to be transmitted in near future high capacity and reliability microwave backhaul links.

Study of the sensitivity of the XENON1T experiment with the profile likelihood method

Oggi sappiamo che la materia ordinaria rappresenta solo una piccola parte dell'intero contenuto in massa dell'Universo. L'ipotesi dell'esistenza della Materia Oscura, un nuovo tipo di materia che interagisce solo gravitazionalmente e, forse, tramite la forza debole, è stata avvalorata da numerose evidenze su scala sia galattica che cosmologica. Gli sforzi rivolti alla ricerca delle cosiddette WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles), il generico nome dato alle particelle di Materia Oscura, si sono moltiplicati nel corso degli ultimi anni. L'esperimento XENON1T, attualmente in costruzione presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) e che sarà in presa dati entro la fine del 2015, segnerà un significativo passo in avanti nella ricerca diretta di Materia Oscura, che si basa sulla rivelazione di collisioni elastiche su nuclei bersaglio. XENON1T rappresenta la fase attuale del progetto XENON, che ha già realizzato gli esperimenti XENON10 (2005) e XENON100 (2008 e tuttora in funzione) e che prevede anche un ulteriore sviluppo, chiamato XENONnT. Il rivelatore XENON1T sfrutta circa 3 tonnellate di xeno liquido (LXe) e si basa su una Time Projection Chamber (TPC) a doppia fase. Dettagliate simulazioni Monte Carlo della geometria del rivelatore, assieme a specifiche misure della radioattività dei materiali e stime della purezza dello xeno utilizzato, hanno permesso di predire con accuratezza il fondo atteso. In questo lavoro di tesi, presentiamo lo studio della sensibilità attesa per XENON1T effettuato tramite il metodo statistico chiamato Profile Likelihood (PL) Ratio, il quale nell'ambito di un approccio frequentista permette un'appropriata trattazione delle incertezze sistematiche. In un primo momento è stata stimata la sensibilità usando il metodo semplificato Likelihood Ratio che non tiene conto di alcuna sistematica. In questo modo si è potuto valutare l'impatto della principale incertezza sistematica per XENON1T, ovvero quella sulla emissione di luce di scintillazione dello xeno per rinculi nucleari di bassa energia. I risultati conclusivi ottenuti con il metodo PL indicano che XENON1T sarà in grado di migliorare significativamente gli attuali limiti di esclusione di WIMPs; la massima sensibilità raggiunge una sezione d'urto σ=1.2∙10-47 cm2 per una massa di WIMP di 50 GeV/c2 e per una esposizione nominale di 2 tonnellate∙anno. I risultati ottenuti sono in linea con l'ambizioso obiettivo di XENON1T di abbassare gli attuali limiti sulla sezione d'urto, σ, delle WIMPs di due ordini di grandezza. Con tali prestazioni, e considerando 1 tonnellata di LXe come massa fiduciale, XENON1T sarà in grado di superare gli attuali limiti (esperimento LUX, 2013) dopo soli 5 giorni di acquisizione dati.

A method for automated generation of radiotherapy treatment plans for lung cancer

La radioterapia è una tecnica molto impiegata per la cura del cancro. Attualmente la somministrazione avviene principalmente attraverso la intensity modulated radiotherapy (IMRT, sovrapposizione di campi ad intensità modulata), un cui sviluppo recente è la volumetric modulated arc therapy (VMAT, irradiazione continua lungo un arco ininterrotto). La generazione di piani richiede esperienza ed abilità: un dosimetrista seleziona cost functions ed obiettivi ed un TPS ottimizza la disposizione dei segmenti ad intensità modulata. Se il medico giudica il risultato non soddisfacente, il processo riparte da capo (trial-and-error). Una alternativa è la generazione automatica di piani. Erasmus-iCycle, software prodotto presso ErasmusMC (Rotterdam, The Netherlands), è un algoritmo di ottimizzazione multicriteriale di piani radioterapici per ottimizzazione di intensità basato su una wish list. L'output consiste di piani Pareto-ottimali ad intensità modulata. La generazione automatica garantisce maggiore coerenza e qualità più elevata con tempi di lavoro ridotti. Nello studio, una procedura di generazione automatica di piani con modalità VMAT è stata sviluppata e valutata per carcinoma polmonare. Una wish list è stata generata attraverso una procedura iterativa su un gruppo ristretto di pazienti con la collaborazione di fisici medici ed oncologi e poi validata su un gruppo più ampio di pazienti. Nella grande maggioranza dei casi, i piani automatici sono stati giudicati dagli oncologi migliori rispetto ai rispettivi piani IMRT clinici generati manualmente. Solo in pochi casi una rapida calibrazione manuale specifica per il paziente si è resa necessaria per soddisfare tutti i requisiti clinici. Per un sottogruppo di pazienti si è mostrato che la qualità dei piani VMAT automatici era equivalente o superiore rispetto ai piani VMAT generati manualmente da un dosimetrista esperto. Complessivamente, si è dimostrata la possibilità di generare piani radioterapici VMAT ad alta qualità automaticamente, con interazione umana minima. L'introduzione clinica della procedura automatica presso ErasmusMC è iniziata (ottobre 2015).

Studio del metodo "systolic volume balance" per la stima non invasiva della portata media cardiaca

La portata media cardiaca, (cardiac output “CO”) è un parametro essenziale per una buona gestione dei pazienti o per il monitoraggio degli stessi durante la loro permanenza nell’unità di terapia intensiva. La stesura di questo elaborato prende spunto sull’articolo di Theodore G. Papaioannou, Orestis Vardoulis, and Nikos Stergiopulos dal titolo “ The “systolic volume balance” method for the non invasive estimation of cardiac output based on pressure wave analysis” pubblicato sulla rivista American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology nel Marzo 2012. Nel sopracitato articolo si propone un metodo per il monitoraggio potenzialmente non invasivo della portata media cardiaca, basato su principi fisici ed emodinamici, che usa l’analisi della forma d’onda di pressione e un metodo non invasivo di calibrazione e trova la sua espressione ultima nell’equazione Qsvb=(C*PPao)/(T-(Psm,aorta*ts)/Pm). Questa formula è stata validata dagli autori, con buoni risultati, solo su un modello distribuito della circolazione sistemica e non è ancora stato validato in vivo. Questo elaborato si pone come obiettivo quello di un’analisi critica di questa formula per la stima della portata media cardiaca Qsvb. La formula proposta nell'articolo verrà verificata nel caso in cui la circolazione sistemica sia approssimata con modelli di tipo windkessel. Dallo studio svolto emerge il fatto che la formula porta risultati con errori trascurabili solo se si approssima la circolazione sistemica con il modello windkessel classico a due elementi (WK2) e la portata aortica con un’onda rettangolare. Approssimando la circolazione sistemica con il modello windkessel a tre elementi (WK3), o descrivendo la portata aortica con un’onda triangolare si ottengono risultati con errori non più trascurabili che variano dal 7%-9% nel caso del WK2 con portata aortica approssimata con onda triangolare ad errori più ampi del 20% nei i casi del WK3 per entrambe le approssimazioni della portata aortica.

Development of in vitro methods to test acetabular prosthetic reconstructions (messa a punto di metodi in vitro per la caratterizzazione biomeccanica di ricostruzioni acetabolari)

The revision hip arthroplasty is a surgical procedure, consisting in the reconstruction of the hip joint through the replacement of the damaged hip prosthesis. Several factors may give raise to the failure of the artificial device: aseptic loosening, infection and dislocation represent the principal causes of failure worldwide. The main effect is the raise of bone defects in the region closest to the prosthesis that weaken the bone structure for the biological fixation of the new artificial hip. For this reason bone reconstruction is necessary before the surgical revision operation. This work is born by the necessity to test the effects of bone reconstruction due to particular bone defects in the acetabulum, after the hip prosthesis revision. In order to perform biomechanical in vitro tests on hip prosthesis implanted in human pelvis or hemipelvis a practical definition of a reference frame for these kind of bone specimens is required. The aim of the current study is to create a repeatable protocol to align hemipelvic samples in the testing machine, that relies on a reference system based on anatomical landmarks on the human pelvis. In chapter 1 a general overview of the human pelvic bone is presented: anatomy, bone structure, loads and the principal devices for hip joint replacement. The purpose of chapters 2 is to identify the most common causes of the revision hip arthroplasty, analysing data from the most reliable orthopaedic registries in the world. Chapter 3 presents an overview of the most used classifications for acetabular bone defects and fractures and the most common techniques for acetabular and bone reconstruction. After a critical review of the scientific literature about reference frames for human pelvis, in chapter 4, the definition of a new reference frame is proposed. Based on this reference frame, the alignment protocol for the human hemipelvis is presented as well as the statistical analysis that confirm the good repeatability of the method.

Microalbuminuria in diabetes mellitus: efficacy of a new screening method in comparison with timed overnight urine collection

Diabetic nephropathy and end-stage renal failure are still a major cause of mortality amongst patients with diabetes mellitus (DM). In this study, we evaluated the Clinitek-Microalbumin (CM) screening test strip for the detection of microalbuminuria (MA) in a random morning spot urine in comparison with the quantitative assessment of albuminuria in the timed overnight urine collection ("gold standard"). One hundred thirty-four children, adolescents, and young adults with insulin-dependent DM Type 1 were studied at 222 outpatient visits. Because of urinary tract infection and/or haematuria, the data of 13 visits were excluded. Finally, 165 timed overnight urine were collected in the remaining 209 visits (79% sample per visit rate). Ten (6.1%) patients presented MA of > or =15 microg/min. In comparison however, 200 spot urine could be screened (96% sample/visit rate) yielding a significant increase in compliance and screening rate (P<.001, McNemar test). Furthermore, at 156 occasions, the gold standard and CM could be directly compared. The sensitivity and the specificity for CM in the spot urine (cut-off > or =30 mg albumin/l) were 0.89 [95% confidence interval (CI) 0.56-0.99] and 0.73 (CI 0.66-0.80), respectively. The positive and negative predictive value were 0.17 (CI 0.08-0.30) and 0.99 (CI 0.95-1.00), respectively. Considering CM albumin-to-creatinine ratio, the results were poorer than with the albumin concentration alone. Using CM instead of quantitative assessment of albuminuria is not cost-effective (35 US dollars versus 60 US dollars/patient/year). In conclusion, to exclude MA, the CM used in the random spot urine is reliable and easy to handle, but positive screening results of > or =30 mg albumin/l must be confirmed by analyses in the timed overnight collected urine. Although the screening compliance is improved, in terms of analysing random morning spot urine for MA, we cannot recommend CM in a paediatric diabetic outpatient setting because the specificity is far too low.

Thalamic stimulation for tremor. Subtle changes in episodic memory are related to stimulation per se and not to a microthalamotomy effect

The aim of this study was to investigate the impact of unilateral deep brain stimulation (DBS) of the ventrointermediate (Vim) thalamic nucleus on neuropsychological functioning comparing stimulation-on with stimulation-off conditions. Nine patients [five patients with Parkinson's Disease (PD), two patients with essential tremor (ET) and 2 patients with multiple sclerosis (MS)] underwent comprehensive neuropsychological testing for cognitive functions, including general mental impairment, aphasia, agnosia, executive and constructional abilities, learning, memory, cognitive processing speed and attention as well as depression. The neuropsychological assessments were performed at least 6 months postoperatively (mean 9 months). Testing in the stimulation-on and stimulation-off condition was obtained within a period of 3 to 4 weeks. Unilateral DBS resulted in improvement of tremor in all patients. There were no significant differences between the stimulation-on and the stimulation-off condition with the exception of a decrement of word-recall in the short delay free-recall subtest of the Rey Auditory-Verbal Learning Test (RAVLT). Subgroup analysis indicated that the impairment in word-recall was related to left-sided thalamic stimulation. Our study confirms that chronic unilateral DBS is a safe method with regard to cognitive function. The subtle changes in episodic memory are related to stimulation per se and not to a microthalamotomy effect.

Fourier transform infrared spectroscopy, a new method for rapid determination of total organic and inorganic carbon and biogenic silica concentration in lake sediments

Abstract We demonstrate the use of Fourier transform infrared spectroscopy (FTIRS) to make quantitative measures of total organic carbon (TOC), total inorganic carbon (TIC) and biogenic silica (BSi) concentrations in sediment. FTIRS is a fast and costeffective technique and only small sediment samples are needed (0.01 g). Statistically significant models were developed using sediment samples from northern Sweden and were applied to sediment records from Sweden, northeast Siberia and Macedonia. The correlation between FTIRS-inferred values and amounts of biogeochemical constituents assessed conventionally varied between r = 0.84–0.99 for TOC, r = 0.85– 0.99 for TIC, and r = 0.68–0.94 for BSi. Because FTIR spectra contain information on a large number of both inorganic and organic components, there is great potential for FTIRS to become an important tool in paleolimnology.

An Aquaculture-Based Method for Calibrated Bivalve Isotope Paleothermometry

To quantify species- specific relationships between bivalve carbonate isotope geochemistry ( delta O-18(c)) and water conditions ( temperature and salinity, related to water isotopic composition [delta O-18(w)]), an aquaculture-based methodology was developed and applied to Mytilus edulis ( blue mussel). The four- by- three factorial design consisted of four circulating temperature baths ( 7, 11, 15, and 19 degrees C) and three salinity ranges ( 23, 28, and 32 parts per thousand ( ppt); monitored for delta O-18(w) weekly). In mid- July of 2003, 4800 juvenile mussels were collected in Salt Bay, Damariscotta, Maine, and were placed in each configuration. The size distribution of harvested mussels, based on 105 specimens, ranged from 10.9 mm to 29.5 mm with a mean size of 19.8 mm. The mussels were grown in controlled conditions for up to 8.5 months, and a paleotemperature relationship based on juvenile M. edulis from Maine was developed from animals harvested at months 4, 5, and 8.5. This relationship [ T degrees C = 16.19 (+/- 0.14) - 4.69 (+/- 0.21) {delta O-18(c) VPBD - delta O-18(w) VSMOW} + 0.17 (+/- 0.13) {delta O-18(c) VPBD - delta O-18(w) VSMOW}(2); r(2) = 0.99; N = 105; P < 0.0001] is nearly identical to the Kim and O'Neil ( 1997) abiogenic calcite equation over the entire temperature range ( 7 - 19 degrees C), and it closely resembles the commonly used paleotemperature equations of Epstein et al. ( 1953) and Horibe and Oba ( 1972). Further, the comparison of the M. edulis paleotemperature equation with the Kim and O'Neil ( 1997) equilibrium- based equation indicates that M. edulis specimens used in this study precipitated their shell in isotopic equilibrium with ambient water within the experimental uncertainties of both studies. The aquaculture- based methodology described here allows similar species- specific isotope paleothermometer calibrations to be performed with other bivalve species and thus provides improved quantitative paleoenvironmental reconstructions.