Sellu- ja paperiteollisuuden haitallisimmat ilmapäästöt

Diplomityössä luotiin katsaus sellu- ja paperiteollisuuden haitallisimpiin ilmapäästöihin ja ilmapäästömäärien kehitykseen Suomessa 1990-luvun alusta nykypäivään. Työssä tutustuttiin sellu- ja paperiteollisuuden ilmapäästöjä rajoittavan lainsäädännön ajankohtaisiin asioihin Suomessa ja Euroopan Unionissa, sekä tarkasteltiin nykyisen lainsäädännön perustana olleita ilmastosopimuksia eli kansainvälisen ilmastopolitiikan syntyä ja kehittymistä. Työssä on myös selvitetty ilman osuutta paperinvalmistuksessa, tutustuttu ilmapäästöjen rajoittamismenetelmiin ja eri mittausmenetelmiin ilmapäästöjen toteamiseksi. Työn puitteissa suoritettiin mittalaitetestejä eri paperitehtailla. Haitallisimpia ja määrällisesti suurimpia ilmapäästöjä sellu- ja paperiteollisuudessa ovat typen ja rikin oksidit, pelkistyneet rikkiyhdisteet, hiukkaset, haihtuvat orgaaniset yhdisteet (VOC) ja hiilidioksidi. Ilmapäästömäärät Suomessa ovat typenoksideja lukuun ottamatta olleet laskussa 1990-luvun alusta nykypäivään. Tärkein kasvihuonekaasu on hiilidioksidi, jonka määrää rajoitetaan Kioton sopimuksessa. Vuoden 2002 aikana selvinneekin, mikä on Kioton sopimuksen vaikutus Suomen metsäteollisuuteen. Päästömittauksia tarvitaan lainsäädännön raja-arvojen toteamiseksi, mittauksia suorittavat sertifioidut päästömittauslaboratoriot. Suoritetuissa mittalaitetesteissä havaittiin mittalaitteiden soveltuvuudessa kosteiden paperiprosessin poistokaasujen määrittämiseen suuria eroja.

Fluoriditasetarkastelu ja päästöjen hallinta ferrokromi- ja terästeollisuudessa

Työn alkuosassa kartoitettiin AvestaPolarit –yhtiöiden Tornion tehtaiden keskeiset fluoridilähteet kuten fluspaatti, valukuonat, valupulverit ja fluorivetyhappo. Valupulverien ja kuonien haihtumis- ja liukoisuuskäyttäytymistä valaistiin kotimaisten ja kansainvälisten tutkimusten avulla. Tutkimustuloksia sovellettiin pääpiirteittäin Tornion tehtaiden tilanteeseen ottamalla huomioon tekijät, jotka saattoivat lieventää tai vahvistaa fluoridien vaikutusta ympäristöön. Yleisesti fluoridien ympäristö- ja terveysvaikutukset arvioitiin vähäisiksi. Työn kokeellisessa osassa määritettiin Tornion tehtaiden ferrokromitehtaan, terässulaton, kuumavalssaamon ja kylmävalssaamon fluoriditaseet. Jokaisen osastojen syötteiden fluoridipitoisuudet selvitettiin tuottajien ilmoittamien tuotekoostumuksien, spesifikaatioiden ja fluoridianalyysien perusteella. Fluoridien kokonaismäärät laskettiin jokaiselle syötteelle ja ne suhteutettiin kunkin osaston vuoden 2001 tuotantotasoon. Tasetarkastelussa suurimpina fluoridisyötteinä nousivat odotetusti esiin terässulaton käyttämä kuonanmuodostaja-aine fluspaatti (CaF2) ja kylmävalssaamon peittaushappo, 70 prosenttinen fluorivetyhappo (HF). Lisäksi muita merkittäviä syötteitä olivat kylmävalssaamon käyttämä kalkkipitoinen sekakuona ja ferrokromitehtaan sulatuskoksi. Tuotoksien eli päästöjen fluoridipitoisuudet saatiin selville päästömittauksin. Jätevesistä otettiin pääosin viikoittaisia kokoomanäytteitä, jotka analysoitiin tehtaan laboratoriossa. Kaasumaiset tuotokset oli määritetty kertamittauksien perusteella. Kiinteiden tuotoksien eli sakkojen ja kuonien fluoridimittaukset suoritettiin 3 sulatuksen kuonanäytteistä ja sakan vuosinäytteestä. Tuotoksista suurimmat ominaispäästökertoimet olivat juuri terässulaton AOD-konvertterin ja senkkauunin kuonilla ja kylmävalssaamon neutraloidulla regenerointisakalla ja neutralointisakoilla. Näistä ei aiheutunut varsinaista päästöä lähiympäristöön, koska sakat ja kuonat loppusijoitetaan tehtaan kaatopaikalle tai niitä käytetään liukenemattomassa muodossa. Tornion tehtaiden fluoridisyötteiden ja -tuotoksien mittausepätarkkuudet vaikuttivat fluoriditaseeseen. Ferrokromitehtaan fluoridisyötteet olivat kokonaismäärältään selvästi suurempia kuin tuotokset. Terässulaton fluoriditaseen tuotokset olivat suurempia kuin syötteet ja kylmävalssaamon syötteet sekä tuotokset olivat karkeasti arvioiden samaa suuruusluokkaa. Kuumavalssaamon fluoridisyötteet ja -tuotokset olivat mitättömiä. Fluoriditaseen epävarmuustekijöitä voidaan vähentää suorittamalla esimerkiksi useita fluoridimittauksia kaasumaisista päästöistä.

Polttolaitosten päästöjen viranomaisraportoinnin uudistaminen

EU:n suurten polttolaitosten direktiivi (2001/80/EY) sekä jätteenpolttodirektiivi (2000/76/EY) aiheuttavat lähivuosina oleellisia muutoksia polttolaitosten päästöjen tarkkailuun. Nämä direktiivit on pantu täytäntöön Suomen lainsäädännössä vastaavina asetuksina. Tässä diplomityössä selvitettiin, mitä muutoksia uudistunut lainsäädäntö tuo polttolaitosten päästölaskentaan ja viranomaisraportointiin. Suurimpia muutoksia ovat päästöjen tarkkailujaksojen lyhentyminen, raja-arvojen tulkinnan muuttuminen, häiriö- sekä ylös- ja alasajojaksojen jättäminen pois pitoisuusraja-arvojen tarkkailusta sekä siirtyminen ominaispäästöjen (mg/MJ) laskennasta pitoisuusarvojen (mg/m3n) laskentaan. Päästötietojen raportoinnissa on huomioitava, että ympäristöhallinnon tavoitteena on siirtyä sähköisesti tapahtuvaan tiedonsiirtoon ja kuukausittain tapahtuvaan raportointiin kaikkien tarkkailtavien päästöjen osalta. Uudistunut ympäristölainsäädäntö koskee jo eräitä polttolaitoksia ja lopuillekin uudistuneet vaatimukset astuvat voimaan lähivuosien aikana. LCP-asetus koskee uusia laitoksia heti, olemassa oleville laitoksille uudet mittausvelvoitteet astuvat voimaan 27.11.2004 ja asetuksen mukaiset raja-arvot 1.1.2008 alkaen. Samoin jätteenpolttoasetus koskee uusia laitoksia heti, käytössä oleville laitoksille se astuu voimaan 29.12.2005. Ensimmäisen ympäristöluvan myöntämisajankohta määrää, luetaanko laitos uusiin vai olemassa tai käytössä oleviin laitoksiin. LCP-asetuksessa uusien ja olemassa olevien laitosten päästöjen tarkkailu poikkeaa hieman toisistaan. Jätteenpoltto- ja rinnakkaispolttolaitoksilla päästöjen tarkkailun toteutustapa puolestaan riippuu poltettavan jätteen laadusta ja sen määrän suhteesta muuhun polttoaineeseen. Lisäksi tämän diplomityöprojektin aikana laadittiin yksityiskohtaiset toteutusohjeet polttolaitoksia koskevan uudistuneen ympäristölainsäädännön mukaiselle päästöjen tarkkailulle ja raportoinnille. Ohjeet laadittiin erikseen LCP- ja jätteenpolttoasetusten soveltamiseksi sekä CO2-päästöjen määrittämistä varten. Ohjeita ei ole sisällytetty tähän työhön, vaan niitä kannattaa tiedustella Kontram Oy:ltä, mikäli niihin halutaan tutustua tarkemmin.

Construção de espectrômetro de emissão atômica com atomização eletrotérmica em filamento de tungstênio (WCAES)

It is here discussed the development of a low cost analytical instrument with capacity for metals determination using atomic emission measurements in an electrothermal atomization system with a tungsten coil atomizer. The main goal was to show a new frontier for using this atomizer and to demonstrate that the simple instrumental arrangement here proposed has potential for portability and for solving analytical tasks related to metals determination. Atomic emission of calcium was selected for the adjustment of instrumental parameters and to evaluate the main characteristics of the lab-built instrument. Cobalt was determined in medicines and one alloy to demonstrate its feasibility.

Metaanin muodostumisen mallintaminen kaatopaikalla

Methane-rich landfill gas is generated when biodegradable organic wastes disposed of in landfills decompose under anaerobic conditions. Methane is a significant greenhouse gas, and landfills are its major source in Finland. Methane production in landfill depends on many factors such as the composition of waste and landfill conditions, and it can vary a lot temporally and spatially. Methane generation from waste can be estimated with various models. In this thesis three spreadsheet applications, a reaction equation and a triangular model for estimating the gas generation were introduced. The spreadsheet models introduced are IPCC Waste Model (2006), Metaanilaskentamalli by Jouko Petäjä of Finnish Environment Institute and LandGEM (3.02) of U.S. Environmental Protection Agency. All these are based on the first order decay (FOD) method. Gas recovery methods and gas emission measurements were also examined. Vertical wells and horizontal trenches are the most commonly used gas collection systems. Emission measurements chamber method, tracer method, soil core and isotope measurements, micrometeorological mass-balance and eddy covariance methods and gas measuring FID-technology were discussed. Methane production at Ämmässuo landfill of HSY Helsinki Region Environmental Services Authority was estimated with methane generation models and the results were compared with the volumes of collected gas. All spreadsheet models underestimated the methane generation at some point. LandGEM with default parameters and Metaanilaskentamalli with modified parameters corresponded best with the gas recovery numbers. Reason for the differences between evaluated and collected volumes could be e.g. that the parameter values of the degradable organic carbon (DOC) and the fraction of decomposable degradable organic carbon (DOCf) do not represent the real values well enough. Notable uncertainty is associated with the modelling results and model parameters. However, no simple explanation for the discovered differences can be given within this thesis.

Growth, optical characterization, and laser operation of a stoichiometric crystal KYb(WO4)(2)

We present our recent achievements in the growing and optical characterization of KYb(WO4)2 (hereafter KYbW) crystals and demonstrate laser operation in this stoichiometric material. Single crystals of KYbW with optimal crystalline quality have been grown by the top-seeded-solution growth slow-cooling method. The optical anisotropy of this monoclinic crystal has been characterized, locating the tensor of the optical indicatrix and measuring the dispersion of the principal values of the refractive indices as well as the thermo-optic coefficients. Sellmeier equations have been constructed valid in the visible and near-IR spectral range. Raman scattering has been used to determine the phonon energies of KYbW and a simple physical model is applied for classification of the lattice vibration modes. Spectroscopic studies (absorption and emission measurements at room and low temperature) have been carried out in the spectral region near 1 µm characteristic for the ytterbium transition. Energy positions of the Stark sublevels of the ground and the excited state manifolds have been determined and the vibronic substructure has been identified. The intrinsic lifetime of the upper laser level has been measured taking care to suppress the effect of reabsorption and the intrinsic quantum efficiency has been estimated. Lasing has been demonstrated near 1074 nm with 41% slope efficiency at room temperature using a 0.5 mm thin plate of KYbW. This laser material holds great promise for diode pumped high-power lasers, thin disk and waveguide designs as well as for ultrashort (ps/fs) pulse laser systems.

Modelling of global crop production and resulting N2O emissions

Landwirtschaft spielt eine zentrale Rolle im Erdsystem. Sie trägt durch die Emission von CO2, CH4 und N2O zum Treibhauseffekt bei, kann Bodendegradation und Eutrophierung verursachen, regionale Wasserkreisläufe verändern und wird außerdem stark vom Klimawandel betroffen sein. Da all diese Prozesse durch die zugrunde liegenden Nährstoff- und Wasserflüsse eng miteinander verknüpft sind, sollten sie in einem konsistenten Modellansatz betrachtet werden. Dennoch haben Datenmangel und ungenügendes Prozessverständnis dies bis vor kurzem auf der globalen Skala verhindert. In dieser Arbeit wird die erste Version eines solchen konsistenten globalen Modellansatzes präsentiert, wobei der Schwerpunkt auf der Simulation landwirtschaftlicher Erträge und den resultierenden N2O-Emissionen liegt. Der Grund für diese Schwerpunktsetzung liegt darin, dass die korrekte Abbildung des Pflanzenwachstums eine essentielle Voraussetzung für die Simulation aller anderen Prozesse ist. Des weiteren sind aktuelle und potentielle landwirtschaftliche Erträge wichtige treibende Kräfte für Landnutzungsänderungen und werden stark vom Klimawandel betroffen sein. Den zweiten Schwerpunkt bildet die Abschätzung landwirtschaftlicher N2O-Emissionen, da bislang kein prozessbasiertes N2O-Modell auf der globalen Skala eingesetzt wurde. Als Grundlage für die globale Modellierung wurde das bestehende Agrarökosystemmodell Daycent gewählt. Neben der Schaffung der Simulationsumgebung wurden zunächst die benötigten globalen Datensätze für Bodenparameter, Klima und landwirtschaftliche Bewirtschaftung zusammengestellt. Da für Pflanzzeitpunkte bislang keine globale Datenbasis zur Verfügung steht, und diese sich mit dem Klimawandel ändern werden, wurde eine Routine zur Berechnung von Pflanzzeitpunkten entwickelt. Die Ergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung mit Anbaukalendern der FAO, die für einige Feldfrüchte und Länder verfügbar sind. Danach wurde das Daycent-Modell für die Ertragsberechnung von Weizen, Reis, Mais, Soja, Hirse, Hülsenfrüchten, Kartoffel, Cassava und Baumwolle parametrisiert und kalibriert. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass Daycent die wichtigsten Klima-, Boden- und Bewirtschaftungseffekte auf die Ertragsbildung korrekt abbildet. Berechnete Länderdurchschnitte stimmen gut mit Daten der FAO überein (R2 = 0.66 für Weizen, Reis und Mais; R2 = 0.32 für Soja), und räumliche Ertragsmuster entsprechen weitgehend der beobachteten Verteilung von Feldfrüchten und subnationalen Statistiken. Vor der Modellierung landwirtschaftlicher N2O-Emissionen mit dem Daycent-Modell stand eine statistische Analyse von N2O-und NO-Emissionsmessungen aus natürlichen und landwirtschaftlichen Ökosystemen. Die als signifikant identifizierten Parameter für N2O (Düngemenge, Bodenkohlenstoffgehalt, Boden-pH, Textur, Feldfrucht, Düngersorte) und NO (Düngemenge, Bodenstickstoffgehalt, Klima) entsprechen weitgehend den Ergebnissen einer früheren Analyse. Für Emissionen aus Böden unter natürlicher Vegetation, für die es bislang keine solche statistische Untersuchung gab, haben Bodenkohlenstoffgehalt, Boden-pH, Lagerungsdichte, Drainierung und Vegetationstyp einen signifikanten Einfluss auf die N2O-Emissionen, während NO-Emissionen signifikant von Bodenkohlenstoffgehalt und Vegetationstyp abhängen. Basierend auf den daraus entwickelten statistischen Modellen betragen die globalen Emissionen aus Ackerböden 3.3 Tg N/y für N2O, und 1.4 Tg N/y für NO. Solche statistischen Modelle sind nützlich, um Abschätzungen und Unsicherheitsbereiche von N2O- und NO-Emissionen basierend auf einer Vielzahl von Messungen zu berechnen. Die Dynamik des Bodenstickstoffs, insbesondere beeinflusst durch Pflanzenwachstum, Klimawandel und Landnutzungsänderung, kann allerdings nur durch die Anwendung von prozessorientierten Modellen berücksichtigt werden. Zur Modellierung von N2O-Emissionen mit dem Daycent-Modell wurde zunächst dessen Spurengasmodul durch eine detailliertere Berechnung von Nitrifikation und Denitrifikation und die Berücksichtigung von Frost-Auftau-Emissionen weiterentwickelt. Diese überarbeitete Modellversion wurde dann an N2O-Emissionsmessungen unter verschiedenen Klimaten und Feldfrüchten getestet. Sowohl die Dynamik als auch die Gesamtsummen der N2O-Emissionen werden befriedigend abgebildet, wobei die Modelleffizienz für monatliche Mittelwerte zwischen 0.1 und 0.66 für die meisten Standorte liegt. Basierend auf der überarbeiteten Modellversion wurden die N2O-Emissionen für die zuvor parametrisierten Feldfrüchte berechnet. Emissionsraten und feldfruchtspezifische Unterschiede stimmen weitgehend mit Literaturangaben überein. Düngemittelinduzierte Emissionen, die momentan vom IPCC mit 1.25 +/- 1% der eingesetzten Düngemenge abgeschätzt werden, reichen von 0.77% (Reis) bis 2.76% (Mais). Die Summe der berechneten Emissionen aus landwirtschaftlichen Böden beträgt für die Mitte der 1990er Jahre 2.1 Tg N2O-N/y, was mit den Abschätzungen aus anderen Studien übereinstimmt.

Thymine hydroperoxide as a potential source of singlet molecular oxygen in DNA

The decomposition of organic hydroperoxides into peroxyl radicals is a potential source of singlet molecular oxygen [O(2) ((1)Delta(g))] in biological systems. This study shows that 5-(hydroperoxymethyl)uracil (5-HPMU), a thymine hydroperoxide within DNA, reacts with metal ions or HOCl, generating O(2) ((1)Delta(g)). Spectroscopic evidence for generation of O(2) ((1)Delta(g)) was obtained by measuring (i) the bimolecular decay, (ii) the monomolecular decay, and (iii) the observation of D(2)O enhancement of O(2) ((1)Delta(g)) production and the quenching effect of NaN(3). Moreover, the presence of O(2) ((1)Delta(g)) was unequivocally demonstrated by the direct characterization of the near-infrared light emission. For the sake of comparison, O(2) ((1)Delta(g)) derived from the H(2)O(2)/HOCl system and from the thermolysis of the N,N`-di(2,3-dihydroxypropyl)-1,4-naphthalenedipropanamide endoperoxide was also monitored. More evidence of O(2) ((1)Delta(g)) generation was obtained by chemical trapping of O(2) ((1)Delta(g)) with anthracene-9,10-divinylsulfonate (AVS) and detection of the specific AVS endoperoxide by HPLC/MS/MS. The detection by HPLC/MS of 5-(hydroxymethyl)uracil and 5-formyluracil, two thymine oxidation products generated from the reaction of 5-HPMU and Ce(4+) ions, supports the Russell mechanism. These photoemission properties and chemical trapping clearly demonstrate that the decomposition of 5-HPMU generates O(2) ((1)Delta(g)) by the Russell mechanism and point to the involvement of O(2) ((1)Delta(g)) in thymidine hydroperoxide cytotoxicity. (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

Generation of Cholesterol Carboxyaldehyde by the Reaction of Singlet Molecular Oxygen [O(2) ((1)Delta(g))] as Well as Ozone with Cholesterol

A few years ago, it was reported that ozone is produced in human atherosclerotic arteries, on the basis of the identification of 3 beta-hydroxy-5-oxo-5,6-secocholestan-6-al and 3 beta-hydroxy-5 beta-hydroxy-B-norcholestane-6 beta-carboxaldehyde (ChAld) as their 2,4-dinitrophenylhydrazones. The formation of endogenous ozone was attributed to water oxidation catalyzed by antibodies, with the formation of dihydrogen trioxide as a key intermediate. We now report that ChAld is also generated by the reaction of cholesterol with singlet molecular oxygen [O(2) ((1)Delta(g))] that is produced by photodynamic action or by the thermodecomposition of 1,4-dimethylnaphthalene endoperoxide, a defined pure chemical source of O(2) ((1)Delta(g)). On the basis of (18)O-labeled ChAld mass spectrometry, NMR, light emission measurements, and derivatization studies, we propose that the mechanism of ChAld generation involves the formation of the well-known cholesterol 5 alpha-hydroperoxide (5 alpha-OOH) (the major product of O(2) ((1)Delta(g))-oxidation of cholesterol) and/or a 1,2-dioxetane intermediate formed by O(2) ((1)Delta(g)) attack at the Delta(5) position. The Hock cleavage of 5 alpha-OOH (the major pathway) or unstable cholesterol dioxetane decomposition (a minor pathway, traces) gives a 5,6-secosterol intermediate, which undergoes intramolecular aldolization to yield ChAld. These results show clearly and unequivocally that ChAld is generated upon the reaction of cholesterol with O(2) ((1)Delta(g)) and raises questions about the role of ozone in biological processes.

Characterization of O(2) ((1)Delta(g))-Derived Oxidation Products of Tryptophan: A Combination of Tandem Mass Spectrometry Analyses and Isotopic Labeling Studies

The fragmentation mechanisms of singlet oxygen [O(2) ((1)Delta(g))]-derived oxidation products of tryptophan (W) were analyzed using collision-induced dissociation coupled with (18)O-isotopic labeling experiments and accurate mass measurements. The five identified oxidized products, namely two isomeric alcohols (trans and cis WOH), two isomeric hydroperoxides (trans and cis WOOH), and N-formylkynurenine (FMK), were shown to share some common fragment ions and losses of small neutral molecules. Conversely, each oxidation product has its own fragmentation mechanism and intermediates, which were confirmed by (18)O-labeling studies. Isomeric WOH lost mainly H(2)O + CO, while WOOH showed preferential elimination of C(2)H(5)NO(3) by two distinct mechanisms. Differences in the spatial arrangement of the two isomeric WOHs led to differences in the intensities of the fragment ions. The same behavior was also found for trans and cis WOOH. FMK was shown to dissociate by a diverse range of mechanisms, with the loss of ammonia the most favored route. MS/MS analyses, (18)O-labeling, and H(2)(18)O experiments demonstrated the ability of FMK to exchange its oxygen atoms with water. Moreover, this approach also revealed that the carbonyl group has more pronounced oxygen exchange ability compared with the formyl group. The understanding of fragmentation mechanisms involved in O(2) ((1)Delta(g))-mediated oxidation of W provides a useful step toward the structural characterization of oxidized peptides and proteins. (J Am Soc Mass Spectrom 2009, 20, 188-197) (C) 2009 Published by Elsevier Inc. on behalf of American Society for Mass Spectrometry

Detection and Characterization of Cholesterol-Oxidized Products Using HPLC Coupled to Dopant Assisted Atmospheric Pressure Photoionization Tandem Mass Spectrometry

Oxidation of cholesterol (Ch) by a variety of reactive oxygen species gives rise mainly to hydroperoxides and aldehydes. Despite the growing interest in Ch-oxidized products, the detection and characterization of these products is still a matter of concern. In this work, the main Ch-oxidized products, namely, 3 beta-hydroxycholest-5-ene-7 alpha-hydroperoxide (7 alpha-OOH), 3 beta-5 alpha-cholest-6-ene-5-hydroperoxide (5 alpha-OOH), 3 beta-hydroxycholest-4-ene-6 alpha-hydroperoxide (6 alpha-OOH), 3 beta-hydroxycholest-4-ene-6 beta-hydroperoxide (6 beta-OOH), and 3 beta-hydroxy-5 beta-hydroxy-B-norcholestane-6 beta-carboxaldehyde (ChAld), were detected in the same analysis using high-performance liquid chromatography (HPLC) coupled to dopant assisted atmospheric pressure photoionization tandem mass spectrometry. The use of selected reaction monitoring mode (SRM) allowed a sensitive detection of each oxidized product, while the enhanced product ion mode (EPI) helped to improve the confidence of the analyses. Isotopic labeling experiments enabled one to elucidate mechanistic features during fragmentation processes. The characteristic fragmentation pattern of Ch-oxidized products is the consecutive loss of 1120 molecules, yielding cationic fragments at m/z 401, 383, and 365. Homolytic scissions of the peroxide bond are also seen. With (18)O-labeling approach, it was possible to establish a fragmentation order for each isomer. The SRM transitions ratio along with EPI and (18)O-labeled experiments give detailed information about differences for water elimination, allowing a proper discrimination between the isomers:Phis is of special interest considering the emerging role of Ch-oxidized products in the development of diseases.

Excited-State Dynamics in fac-[Re(CO)(3)(Me(4)phen)(L)](+)

Excited-state dynamics in fac-[Re(CO)(3)(Me(4)phen)(cis-L)](+) (Me(4)phen = 3,4,7,8-tetramethyl-1,10-phenanthroline, L = 4-styrylpyridine (stpy) or 1,2-bis(4-pyridyl)ethylene (bpe)) were investigated by steady-state and time-resolved techniques. A complex equilibrium among three closely lying excited states, 3IL(cis-L), (3)MLCT(Re -> me4phen), and (3)IL(Me4phen), has been established. Under UV irradiation, cis-to-trans isomerization of coordinated cis-L is observed with a quantum yield of 0.15 in acetonitrile solutions. This photoreaction competes with radiative decay from (3)MLCT(Re -> Me4phen) and (3)IL(Me4phen) excited states, leading to a decrease in the emission quantum yield relative to the nonisomerizable complex fac-[Re(CO)(3)(Me(4)phen)(bpa)](+) (bpa = 1,2-bis(4-pyridyl)ethane). From temperature-dependent time-resolved emission measurements in solution and in poly(methyl methacrylate) (PMMA) films, energy barriers (Delta E(a)) for interconversion between (3)MLCT(Re -> me4Phen) and (3)IL(Me4phen) emitting states were determined. For L = cis-stpy, Delta E(a) = 11 (920 cm(-1)) and 15 kJ mol(-1) (1254 cm(-1)) in 5:4 propionitrile/butyronitrile and PMMA, respectively. For L = cis-bpe, Delta E(a) = 13 kJ mol(-1) (1087 cm(-1)) in 5:4 propionitrile/butyronitrile. These energy barriers are sufficient to decrease the rate constant for internal conversion from higher-lying (3)IL(me4phen) state to (3)MLCT(Re -> Me4phen), k(i) congruent to 10(6) s(-1). The decrease in rate allows for the observation of intraligand phosphorescence, even in fluid medium at room temperature. Our results provide additional insight into the role of energy gap and excited-state dynamics on the photochemical and photophysical properties of Re(I) polypyridyl complexes.

HMDSO plasma polymerization and thin film optical properties

Thin films were deposited from hexamethyldisiloxane (HMDSO) in a glow discharge supplied with radiofrequency (rf) power. Actino-metric optical emission spectroscopy was used to follow trends in the plasma concentrations of the species SiH (414.2 nm), CH (431.4 nm), CO (520.0 nm), and H (656.3 nm) as a function of the applied rf power (range 5 to 35 W). Transmission infrared spectroscopy (IRS) was employed to characterize the molecular structure of the polymer, showing the presence of Si-H, Si-O-Si, Si-O-C and C-H groups. The deposition rate, determined by optical interferometry, ranged from 60 to 130 nm/min. Optical properties were determined from transmission ultra violet-visible spectroscopy (UVS) data. The absorption coefficient α, the refractive index n, and the optical gap E04 of the polymer films were calculated as a function of the applied power. The refractive index at a photon energy of 1 eV varied from 1.45 to 1.55, depending on the rf power used for the deposition. The absorption coefficient showed an absorption edge similar to other non-crystalline materials, amorphous hydrogenated carbon, and semiconductors. For our samples, we define as an optical gap, the photon energy E04 corresponding to the energy at an absorption of 104 cm-1. The values of E04 decreased from 5.3 to 4.6 as the rf power was increased from 5 to 35 W. © 1995.

CO2 and N2O emissions in a soil chronosequence at a glacier retreat zone in Maritime Antarctica

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Acute respiratory syndrome after inhalation of waterproofing sprays: a posteriori exposure-response assessment in 102 cases

Waterproofing agents are widely used to protect leather and textiles in both domestic and occupational activities. An outbreak of acute respiratory syndrome following exposure to waterproofing sprays occurred during the winter 2002-2003 in Switzerland. About 180 cases were reported by the Swiss Toxicological Information Centre between October 2002 and March 2003, whereas fewer than 10 cases per year had been recorded previously. The reported cases involved three brands of sprays containing a common waterproofing mixture, that had undergone a formulation change in the months preceding the outbreak. A retrospective analysis was undertaken in collaboration with the Swiss Toxicological Information Centre and the Swiss Registries for Interstitial and Orphan Lung Diseases to clarify the circumstances and possible causes of the observed health effects. Individual exposure data were generated with questionnaires and experimental emission measurements. The collected data was used to conduct numeric simulation for 102 cases of exposure. A classical two-zone model was used to assess the aerosol dispersion in the near- and far-field during spraying. The resulting assessed dose and exposure levels obtained were spread on large scales, of several orders of magnitude. No dose-response relationship was found between exposure indicators and health effects indicators (perceived severity and clinical indicators). Weak relationships were found between unspecific inflammatory response indicators (leukocytes, C-reactive protein) and the maximal exposure concentration. The results obtained disclose a high interindividual response variability and suggest that some indirect mechanism(s) predominates in the respiratory disease occurrence. Furthermore, no threshold could be found to define a safe level of exposure. These findings suggest that the improvement of environmental exposure conditions during spraying alone does not constitute a sufficient measure to prevent future outbreaks of waterproofing spray toxicity. More efficient preventive measures are needed prior to the marketing and distribution of new waterproofing agents.