Rill erosion on an oxisol influenced by a thin compacted layer

The presence of compacted layers in soils can induce subprocesses (e.g., discontinuity of water flow) and induces soil erosion and rill development. This study assesses how rill erosion in Oxisols is affected by a plow pan. The study shows that changes in hydraulic properties occur when the topsoil is eroded because the compacted layer lies close below the surface. The hydraulic properties that induce sediment transport and rill formation (i.e., hydraulic thresholds at which these processes occur) are not the same. Because of the resistance of the compacted layer, the hydraulic conditions leading to rill incision on the soil surface differed from the conditions inducing rill deepening. The Reynolds number was the best hydraulic predictor for both processes. The formed rills were shallow and could easily be removed by tillage between crops. However, during rill development, large amounts of soil and contaminants could also be transferred.

Influence of RF power on the properties of sputtered ZnO:Al thin films

Transparent conducting, aluminium doped zinc oxide thin films (ZnO:Al) were deposited by radio frequency (RF) magnetron sputtering. The RF power was varied from 60 to 350Wwhereas the substrate temperature was kept at 160 °C. The structural, electrical and optical properties of the as-deposited films were found to be influenced by the deposition power. The X-ray diffraction analysis showed that all the films have a strong preferred orientation along the [001] direction. The crystallite size was varied from 14 to 36 nm, however no significant change was observed in the case of lattice constant. The optical band gap varied in the range 3.44-3.58 eV. The lowest resistivity of 1.2×10 -3Vcm was shown by the films deposited at 250 W. The mobility of the films was found to increase with the deposition power.

Transparent conducting thin films by the co-sputtering of ZnO-ITO targets

Transparent and conductive Zn-In-Sn-O (ZITO) amorphous thin films have been deposited at room temperature by the rf magnetron co-sputtering of ITO and ZnO targets. Co-sputtering gives the possibility to deposit multicomponent oxide thin films with different compositions by varying the power to one of the targets. In order to make ZITO films with different Zn content, a constant rf power of 50 W was used for the ITO target, where as the rf power to ZnO target was varied from 25 W to 150 W. The as deposited films showed an increase in Zn content ratio from 17 to 67 % as the power to ZnO target was increased from 25 to 150 W. The structural, electrical and optical properties of the as deposited films are reported. The films showed an average transmittance over 80% in the visible wavelength range. The electrical resistivity and optical band gap of the ZITO films were found to depend on the Zn content in the film. The ZITO films deposited at room temperature with lower Zn content ratios showed better optical transmission and electrical properties compared to ITO film.

Kerr measurements on single-domain SrRuO3 thin films

We report on the magneto-optical measurements of an epitaxial SrRuO3 film grown on SrTiO3 (0 0 1), which previously was determined to be single domain orientated by x-ray diffraction and Raman spectroscopy techniques. Our experiments reveal a large Kerr rotation, which reaches a maximum value of about 0.5° at low temperature. By measuring magnetic hysteresis loops at different temperatures, we determined the temperature dependence of the Kerr rotation in the polar configuration. Values of the anisotropic magnetoresistance ~ 20% have been measured. These values are remarkably higher than those of other metallic oxides such as manganites. This striking difference can be attributed to the strong spin-orbit interaction of the Ru 4d ion in the SrRuO3 compound.

Multiscale descriptions of density-driven flow instabilities in porous media

Les instabilités engendrées par des gradients de densité interviennent dans une variété d'écoulements. Un exemple est celui de la séquestration géologique du dioxyde de carbone en milieux poreux. Ce gaz est injecté à haute pression dans des aquifères salines et profondes. La différence de densité entre la saumure saturée en CO2 dissous et la saumure environnante induit des courants favorables qui le transportent vers les couches géologiques profondes. Les gradients de densité peuvent aussi être la cause du transport indésirable de matières toxiques, ce qui peut éventuellement conduire à la pollution des sols et des eaux. La gamme d'échelles intervenant dans ce type de phénomènes est très large. Elle s'étend de l'échelle poreuse où les phénomènes de croissance des instabilités s'opèrent, jusqu'à l'échelle des aquifères à laquelle interviennent les phénomènes à temps long. Une reproduction fiable de la physique par la simulation numérique demeure donc un défi en raison du caractère multi-échelles aussi bien au niveau spatial et temporel de ces phénomènes. Il requiert donc le développement d'algorithmes performants et l'utilisation d'outils de calculs modernes. En conjugaison avec les méthodes de résolution itératives, les méthodes multi-échelles permettent de résoudre les grands systèmes d'équations algébriques de manière efficace. Ces méthodes ont été introduites comme méthodes d'upscaling et de downscaling pour la simulation d'écoulements en milieux poreux afin de traiter de fortes hétérogénéités du champ de perméabilité. Le principe repose sur l'utilisation parallèle de deux maillages, le premier est choisi en fonction de la résolution du champ de perméabilité (grille fine), alors que le second (grille grossière) est utilisé pour approximer le problème fin à moindre coût. La qualité de la solution multi-échelles peut être améliorée de manière itérative pour empêcher des erreurs trop importantes si le champ de perméabilité est complexe. Les méthodes adaptatives qui restreignent les procédures de mise à jour aux régions à forts gradients permettent de limiter les coûts de calculs additionnels. Dans le cas d'instabilités induites par des gradients de densité, l'échelle des phénomènes varie au cours du temps. En conséquence, des méthodes multi-échelles adaptatives sont requises pour tenir compte de cette dynamique. L'objectif de cette thèse est de développer des algorithmes multi-échelles adaptatifs et efficaces pour la simulation des instabilités induites par des gradients de densité. Pour cela, nous nous basons sur la méthode des volumes finis multi-échelles (MsFV) qui offre l'avantage de résoudre les phénomènes de transport tout en conservant la masse de manière exacte. Dans la première partie, nous pouvons démontrer que les approximations de la méthode MsFV engendrent des phénomènes de digitation non-physiques dont la suppression requiert des opérations de correction itératives. Les coûts de calculs additionnels de ces opérations peuvent toutefois être compensés par des méthodes adaptatives. Nous proposons aussi l'utilisation de la méthode MsFV comme méthode de downscaling: la grille grossière étant utilisée dans les zones où l'écoulement est relativement homogène alors que la grille plus fine est utilisée pour résoudre les forts gradients. Dans la seconde partie, la méthode multi-échelle est étendue à un nombre arbitraire de niveaux. Nous prouvons que la méthode généralisée est performante pour la résolution de grands systèmes d'équations algébriques. Dans la dernière partie, nous focalisons notre étude sur les échelles qui déterminent l'évolution des instabilités engendrées par des gradients de densité. L'identification de la structure locale ainsi que globale de l'écoulement permet de procéder à un upscaling des instabilités à temps long alors que les structures à petite échelle sont conservées lors du déclenchement de l'instabilité. Les résultats présentés dans ce travail permettent d'étendre les connaissances des méthodes MsFV et offrent des formulations multi-échelles efficaces pour la simulation des instabilités engendrées par des gradients de densité. - Density-driven instabilities in porous media are of interest for a wide range of applications, for instance, for geological sequestration of CO2, during which CO2 is injected at high pressure into deep saline aquifers. Due to the density difference between the C02-saturated brine and the surrounding brine, a downward migration of CO2 into deeper regions, where the risk of leakage is reduced, takes place. Similarly, undesired spontaneous mobilization of potentially hazardous substances that might endanger groundwater quality can be triggered by density differences. Over the last years, these effects have been investigated with the help of numerical groundwater models. Major challenges in simulating density-driven instabilities arise from the different scales of interest involved, i.e., the scale at which instabilities are triggered and the aquifer scale over which long-term processes take place. An accurate numerical reproduction is possible, only if the finest scale is captured. For large aquifers, this leads to problems with a large number of unknowns. Advanced numerical methods are required to efficiently solve these problems with today's available computational resources. Beside efficient iterative solvers, multiscale methods are available to solve large numerical systems. Originally, multiscale methods have been developed as upscaling-downscaling techniques to resolve strong permeability contrasts. In this case, two static grids are used: one is chosen with respect to the resolution of the permeability field (fine grid); the other (coarse grid) is used to approximate the fine-scale problem at low computational costs. The quality of the multiscale solution can be iteratively improved to avoid large errors in case of complex permeability structures. Adaptive formulations, which restrict the iterative update to domains with large gradients, enable limiting the additional computational costs of the iterations. In case of density-driven instabilities, additional spatial scales appear which change with time. Flexible adaptive methods are required to account for these emerging dynamic scales. The objective of this work is to develop an adaptive multiscale formulation for the efficient and accurate simulation of density-driven instabilities. We consider the Multiscale Finite-Volume (MsFV) method, which is well suited for simulations including the solution of transport problems as it guarantees a conservative velocity field. In the first part of this thesis, we investigate the applicability of the standard MsFV method to density- driven flow problems. We demonstrate that approximations in MsFV may trigger unphysical fingers and iterative corrections are necessary. Adaptive formulations (e.g., limiting a refined solution to domains with large concentration gradients where fingers form) can be used to balance the extra costs. We also propose to use the MsFV method as downscaling technique: the coarse discretization is used in areas without significant change in the flow field whereas the problem is refined in the zones of interest. This enables accounting for the dynamic change in scales of density-driven instabilities. In the second part of the thesis the MsFV algorithm, which originally employs one coarse level, is extended to an arbitrary number of coarse levels. We prove that this keeps the MsFV method efficient for problems with a large number of unknowns. In the last part of this thesis, we focus on the scales that control the evolution of density fingers. The identification of local and global flow patterns allows a coarse description at late times while conserving fine-scale details during onset stage. Results presented in this work advance the understanding of the Multiscale Finite-Volume method and offer efficient dynamic multiscale formulations to simulate density-driven instabilities. - Les nappes phréatiques caractérisées par des structures poreuses et des fractures très perméables représentent un intérêt particulier pour les hydrogéologues et ingénieurs environnementaux. Dans ces milieux, une large variété d'écoulements peut être observée. Les plus communs sont le transport de contaminants par les eaux souterraines, le transport réactif ou l'écoulement simultané de plusieurs phases non miscibles, comme le pétrole et l'eau. L'échelle qui caractérise ces écoulements est définie par l'interaction de l'hétérogénéité géologique et des processus physiques. Un fluide au repos dans l'espace interstitiel d'un milieu poreux peut être déstabilisé par des gradients de densité. Ils peuvent être induits par des changements locaux de température ou par dissolution d'un composé chimique. Les instabilités engendrées par des gradients de densité revêtent un intérêt particulier puisque qu'elles peuvent éventuellement compromettre la qualité des eaux. Un exemple frappant est la salinisation de l'eau douce dans les nappes phréatiques par pénétration d'eau salée plus dense dans les régions profondes. Dans le cas des écoulements gouvernés par les gradients de densité, les échelles caractéristiques de l'écoulement s'étendent de l'échelle poreuse où les phénomènes de croissance des instabilités s'opèrent, jusqu'à l'échelle des aquifères sur laquelle interviennent les phénomènes à temps long. Etant donné que les investigations in-situ sont pratiquement impossibles, les modèles numériques sont utilisés pour prédire et évaluer les risques liés aux instabilités engendrées par les gradients de densité. Une description correcte de ces phénomènes repose sur la description de toutes les échelles de l'écoulement dont la gamme peut s'étendre sur huit à dix ordres de grandeur dans le cas de grands aquifères. Il en résulte des problèmes numériques de grande taille qui sont très couteux à résoudre. Des schémas numériques sophistiqués sont donc nécessaires pour effectuer des simulations précises d'instabilités hydro-dynamiques à grande échelle. Dans ce travail, nous présentons différentes méthodes numériques qui permettent de simuler efficacement et avec précision les instabilités dues aux gradients de densité. Ces nouvelles méthodes sont basées sur les volumes finis multi-échelles. L'idée est de projeter le problème original à une échelle plus grande où il est moins coûteux à résoudre puis de relever la solution grossière vers l'échelle de départ. Cette technique est particulièrement adaptée pour résoudre des problèmes où une large gamme d'échelle intervient et évolue de manière spatio-temporelle. Ceci permet de réduire les coûts de calculs en limitant la description détaillée du problème aux régions qui contiennent un front de concentration mobile. Les aboutissements sont illustrés par la simulation de phénomènes tels que l'intrusion d'eau salée ou la séquestration de dioxyde de carbone.

Detection and Characterization of Preferential Flow Paths in the Downstream Area of a Hazardous Landfill

We have used surface-based electrical resistivity tomography to detect and characterize preferential hydraulic pathways in the immediate downstream area of an abandoned, hazardous landfill. The landfill occupies the void left by a former gravel pit and its base is close to the groundwater table and lacking an engineered barrier. As such, this site is remarkably typical of many small- to medium-sized waste deposits throughout the densely populated and heavily industrialized foreland on both sides of the Alpine arc. Outflows of pollutants lastingly contaminated local drinking water supplies and necessitated a partial remediation in the form of a synthetic cover barrier, which is meant to prevent meteoric water from percolating through the waste before reaching the groundwater table. Any future additional isolation of the landfill in the form of lateral barriers thus requires adequate knowledge of potential preferential hydraulic pathways for outflowing contaminants. Our results, inferred from a suite of tomographically inverted surfaced-based electrical resistivity profiles oriented roughly perpendicular to the local hydraulic gradient, indicate that potential contaminant outflows would predominantly occur along an unexploited lateral extension of the original gravel deposit. This finds its expression as a distinct and laterally continuous high-resistivity anomaly in the resistivity tomograms. This interpretation is ground-truthed through a litholog from a nearby well. Since the probed glacio-fluvial deposits are largely devoid of mineralogical clay, the geometry of hydraulic and electrical pathways across the pore space of a given lithological unit can be assumed to be identical, which allows for an order-of-magnitude estimation of the overall permeability structure. These estimates indicate that the permeability of the imaged extension of the gravel body is at least two to three orders-of-magnitude higher than that of its finer-grained embedding matrix. This corroborates the preeminent role of the high-resistivity anomaly as a potential preferential flow path.

Background and Reference Values of Metals in Soils from Paraíba State, Brazil

ABSTRACT Soil contamination by heavy metals threatens ecosystems and human health. Environmental monitoring bodies need reference values for these contaminants to assess the impacts of anthropogenic activities on soil contamination. Quality reference values (QRVs) reflect the natural concentrations of heavy metals in soils without anthropic interference and must be regionally established. The aim of this study was to determine the natural concentrations and quality reference values for the metals Ag, Ba, Cd, Co, Cu, Cr, Mo, Ni, Pb, Sb and Zn in soils of Paraíba state, Brazil. Soil samples were collected from 94 locations across the state in areas of native vegetation or with minimal anthropic interference. The quality reference values (QRVs) were (mg kg-1): Ag (<0.53), Ba (117.41), Cd (0.08), Co (13.14), Cu (20.82), Cr (48.35), Mo (0.43), Ni (14.44), Sb (0.61), Pb (14.62) and Zn (33.65). Principal component analysis grouped the metals Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Sb (PC1); Ag (PC2); and Ba, Co, Fe, Mn and Zn (PC3). These values were made official by Paraíba state through Normativa Resolution 3602/2014.

The First privatization : selling SOEs and privatizing public monopolies in fascist Italy, 1922-1925

[cat] El primer govern feixista d’Itàlia va aplicar una política de privatització a gran escala entre 1922 i 1925. El govern va privatitzar el monopoli estatal de llumins, el monopoli estatal d’assegurances de vida, va vendre la major part de la xarxa i serveis de telefònica pública a empreses privades, va reprivatitzar el major productor de productes metàl·lics, i va atorgar concessions a empreses privades per construir i explotar autopistes de peatge. Tot i que algunes consideracions ideològiques van poder tenir alguna influència, la privatització va ser usada sobre tot com un instrument polític per construir confiança amb els grans industrials i per augmentar el suport al govern i al Partito Nazionale Fascista. La privatització també va contribuir a equilibrar el pressupost públic, qüestió aquesta que va ser el principal objectiu de la primera fase de la política econòmica feixista.

Rigorous characterization of oxygen vacancies in ionic oxides

Charged and neutral oxygen vacancies in the bulk and on perfect and defective surfaces of MgO are characterized as quantum-mechanical subsystems chemically bonded to the host lattice and containing most of the charge left by the removed oxygens. Attractors of the electron density appear inside the vacancy, a necessary condition for the existence of a subsystem according to the atoms in molecules theory. The analysis of the electron localization function also shows attractors at the vacancy sites, which are associated to a localization basin shared with the valence domain of the nearest oxygens. This polyatomic superanion exhibits chemical trends guided by the formal charge and the coordination of the vacancy. The topological approach is shown to be essential to understand and predict the nature and chemical reactivity of these objects. There is not a vacancy but a coreless pseudoanion that behaves as an activated host oxygen.

Ionic-covalent transition in titanium oxides

The nature of the chemical bond in three titanium oxides of different crystal structure and different formal oxidation state has been studied by means of the ab initio cluster-model approach. The covalent and ionic contributions to the bond have been measured from different theoretical techniques. All the analysis is consistent with an increasing of covalence in the TiO, Ti2O3, and TiO2 series as expected from chemical intuition. Moreover, the use of the ab initio cluster-model approach combined with different theoretical techniques has permitted us to quantify the degree of ionic character, showing that while TiO can approximately be described as an ionic compound, TiO2 is better viewed as a rather covalent oxide.

Effect of two types of biosurfactants on phenanthrene availability to the bacterial bioreporter Burkholderia sartisoli strain RP037.

Biosurfactants are tensio-active agents that have often been proposed as a means to enhance the aqueous solubility of hydrophobic organic contaminants, such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Biosurfactant-producing bacteria such as those belonging to the genus Pseudomonas might therefore enhance PAH availability to PAH-degrading bacteria. We tested the effects of two types of biosurfactants produced by Pseudomonas sp., cyclic lipopeptides and rhamnolipids, on phenanthrene bioavailability. Bioavailability was judged from growth rates on phenanthrene and from specific induction of a phenanthrene-responsive GFP-reporter in Burkholderia sartisoli strain RP037. Co-culturing of strain RP037 with the lipopeptide-producing bacterium Pseudomonas putida strain PCL1445 enhanced GFP expression compared to a single culture, but this effect was not significantly different when strain RP037 was co-cultivated with a non-lipopeptide-producing mutant of P. putida. The addition of partially purified supernatant extracts from the P. putida lipopeptide producer equally did not unequivocally enhance phenanthrene bioavailability to strain RP037 compared to controls. In contrast, a 0.1% rhamnolipid solution strongly augmented RP037 growth rates on phenanthrene and led to a significantly larger proportion of cells in culture with high GFP expression. Our data therefore suggest that biosurfactant effects may be strongly dependent on the strain and type of biosurfactant.

Pràctiques d'exclusió als locals nocturns del centre històric de Barcelona. El dret d'admissió com a tècnica de discriminació racista

La investigació se centra en l'ús discriminatori del dret d'admissió en els bars de nit del centre de Barcelona. En concret, el terreny de camp el conformen quatre bars situats en el Raval, un barri que està experimentant un procés d'ennobliment. El treball de camp ha tingut una durada de deu mesos i s¿ha basat fonamentalment en l'observació etnogràfica. L'objectiu principal ha estat constatar sobre el terreny la pràctica efectiva de la discriminació, i com es du a terme, quines són les formes que adopta i les argumentacions en què es basa. La qüestió fonamental que cal respondre és com es duen a terme els protocols d'acceptació o rebuig d¿aquells què pretenen ingressar als bars de nit, a partir de criteris de detecció de persones pertanyents a determinats grups socials considerats indesitjables, moralment contaminants o perillosos. Aquest és el cas dels i les immigrants, especialment els que provenen del Marroc o d'Algèria, als quals molt sovint se'ls impedeix l'entrada perquè són considerats com una font permanent d'ansietat. Això és bàsicament per un prejudici construït envers el que s¿entén popularment com la figura del moro. Molt sovint, els immigrants àrabs són relacionats amb la delinqüència, i això serveix com a pretext perquè es puguin justificar les pràctiques d'exclusió que s'executen envers aquest grup social en nom del dret d'admissió. En definitiva, aquestes pràctiques discriminatòries funcionarien com un mecanisme la missió del qual seria reafirmar la inferioritat moral atribuïda a aquest col·lectiu i garantir que en els espais d'oci nocturn del Raval els i les joves de classe mitjana no estiguin en contacte amb els i les immigrants àrabs. En conseqüència, podem afirmar que l'exercici discriminat del dret d'admissió sembla tenir relació amb el procés d'ennobliment que està experimentant el barri.