Olivine growth-rates in a tholeiitic basalt - an experimental study of melt inclusions in plagioclase

Basaltic glass inclusions trapped in plagioclase phenocrysts (An84) are remnant of their parent magmatic liquid. They can be used as natural reactors for the experimental investigation of olivine growth rate as a function of temperature. The growth of one olivine nucleus can be observed at constant temperature. Supercooling from 15-degrees to 150-degrees-C have been investigated. Growth habits vary from equant to feather in qualitative agreement with previous studies. Growth rates vary from < 10(-10) m s-1 to 6.10(-7) m s-1; they vary with the direction, the growth process (planar or dendritic) and the degree of supercooling. Chemical analysis of crystal overgrowth and the remaining liquid composition enables a mass-balance calculation which confirms the rates determined optically. The small number of results obtained so far does not permit to draw inferences on the growth mechanisms.

Comparison of naphthalene bioavailability determined by whole-cell biosensing and availability determined by extraction with Tenax

A rapid biological method for the determination of the bioavailability of naphthalene was developed and its value as an alternative to extraction-based chemical approaches demonstrated. Genetically engineered whole-cell biosensors are used to determine bioavailable naphthalene and their responses compared with results from Tenax extraction and chemical analysis. Results show a 1:1 correlation between biosensor results and chemical analyses for naphthalene-contaminated model materials and sediments, but the biosensor assay is much faster. This work demonstrates that biosensor technology can perform as well as standard chemical methods, though with some advantages including the inherent biological relevance of the response, rapid response time, and potential for field deployment. A survey of results from this work and the literature shows that bioavailability under non-equilibrium conditions nonetheless correlates well with K(oc) or K(d). A rationale is provided wherein chemical resistance is speculated to be operative.

Characterization of board impurities with a Raman device

Erilaisia epäpuhtauksia kulkeutuu paperinvalmistusprosessiin ja monenlaisia saostumia muodostuu paperinvalmistuksen prosesseissa. Epäpuhtaudet voivat aiheuttaa prosessiongelmia sekä alentaa tuotteen laatua. Epäpuhtauksien alkuperän ja koostumuksen selvittäminen edellyttää usein erilaisten analyysimenetelmien käyttöä. Epäpuhtauksien luokittelu on useasti välttämätöntä ennen tarkempaa kemiallista analyysia. Paperinvalmistuksen epäpuhtauksien kvalitatiiviseen luokitteluun on yleisimmin käytetty mikroskopian, IR-spektroskopian ja analyyttisen pyrolyysin menetelmiä. Raman spektroskopia on harvinaisempi menetelmä paperiteollisuuden tutkimuksessa. Raman instrumenttien kehittyminen on ollut voimakasta viimeisen vuosikymmenen aikana. Raman spektroskopia onkin osoittanut mandollisuutensa polymeerien, lääketeollisuuden ja polttoaineteollisuuden tutkimuksissa. Tässä työssä tutkittiin erään elintarvikepakkauskartongin epäpuhtauksia Raman spektroskoopilla. Työn tavoitteena oli selvittää Raman analyysin käyttökelpoisuutta kartongin epäpuhtauksien online-luokittelussa. Tutkimukset suoritettiin Spectracoden RP-1 Raman instrumentilla. Tutkimukset osoittivat, että näytteen fluoresenssi ja näytteen hajoaminen asettavat rajoituksia epäpuhtauksien Raman analyysille. Epäpuhtauksien online-tunnistaminen toimii käytettäessä suuria lasertehoja ja säteilytysaikoja. Näytteiden laserherkkyys ja fluoresenssi rajoittavat kuitenkin suurien laiteparametrien käyttöä. Laiteparametrien pienentäminen johti mittauksien signaali-kohina suhteen alenemiseen, mikä puolestaan aiheutti online-tunnistuksen toimimattomuuden.

Miniaturized bacterial biosensor system for arsenic detection holds great promise for making integrated measurement device.

Combining bacterial bioreporters with microfluidics systems holds great promise for in-field detection of chemical or toxicity targets. Recently we showed how Escherichia coli cells engineered to produce a variant of green fluorescent protein after contact to arsenite and arsenate can be encapsulated in agarose beads and incorporated into a microfluidic chip to create a device for in-field detection of arsenic, a contaminant of well known toxicity and carcinogenicity in potable water both in industrialized and developing countries. Cell-beads stored in the microfluidics chip at -20°C retained inducibility up to one month and we were able to reproducibly discriminate concentrations of 10 and 50 μg arsenite per L (the drinking water standards for European countries and the United States, and for the developing countries, respectively) from the blank in less than 200 minutes. We discuss here the reasons for decreasing bioreporter signal development upon increased storage of cell beads but also show how this decrease can be reduced, leading to a faster detection and a longer lifetime of the device.

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.

Historical trends of organochlorine pesticides in a sediment core from the Gulf of Batabanó, Cuba.

Sediments can be natural archives to reconstruct the history of pollutant inputs into coastal areas. This is important to improve management strategies and evaluate the success of pollution control measurements. In this work, the vertical distribution of organochlorine pesticides (DDTs, Lindane, HCB, Heptachlor, Aldrin and Mirex) was determined in a sediment core collected from the Gulf of Batabanó, Cuba, which was dated by using the (210)Pb dating method and validated with the (239,240)Pu fallout peak. Results showed significant changes in sediment accumulation during the last 40 years: recent mass accumulation rates (0.321 g cm(-2) yr(-1)) double those estimated before 1970 (0.15 g cm(-2) yr(-1)). This change matches closely land use change in the region (intense deforestation and regulation of the Colon River in the late 1970s). Among pesticides, only DDTs isomers, Lindane and HCB were detected, and ranged from 0.029 to 0.374 ng g(-1) dw for DDTs, from<0.006 to 0.05 ng g(-1) dw for Lindane and from<0.04 to 0.134 ng g(-1) dw for HCB. Heptachlor, Aldrin and Mirex were below the detection limits (∼0.003 ng g(-1)), indicating that these compounds had a limited application in the Coloma watershed. Pesticide contamination was evident since the 1970s. DDTs and HCB records showed that management strategies, namely the banning the use of organochlorine contaminants, led to a concentration decline. However, Lindane, which was restricted in 1990, can still be found in the watershed. According to NOAA guidelines, pesticides concentrations encountered in these sediments are low and probably not having an adverse effect on sediment dwelling organisms.

Evaluation of serum myostatin and sclerostin levels in chronic spinal cord injured patients.

STUDY DESIGN: Case-control study. OBJECTIVES: To assess serum myostatin levels, bone mineral density (BMD), appendicular skeletal muscle mass (ASMM) and serum sclerostin levels in chronic spinal cord injured (SCI) patients and healthy controls. SETTING: SCI centre in Italy. METHODS: Blood samples, whole-body bioelectrical impedance analysis and BMD measurement with the ultrasound technique at the calcaneus level were taken from patients suffering from chronic SCI (both motor complete and incomplete) and healthy control subjects. RESULTS: A total of 28 SCI patients and 15 healthy controls were enrolled. Serum myostatin levels were statistically higher (P<0.01) in SCI patients compared with healthy controls. Similar results were found comparing both the motor complete and the motor incomplete SCI subgroups to healthy controls. Serum sclerostin was significantly higher in patients with SCI compared with healthy controls (P<0.01). BMD, stiffness and mean T-score values in SCI patients were significantly lower than those in healthy controls. Serum myostatin concentrations in the motor complete SCI subgroups correlated only with serum sclerostin levels (r(2)=0.42; P=0.001) and ASMM (r(2)=0.70; P=0.002) but not in healthy controls. DISCUSSION: Serum myostatin and serum sclerostin are significantly higher in chronic SCI patients compared with healthy controls. They are potential biomarkers of muscle and bone modifications after SCI. This is the first study reporting an increase in serum myostatin in patients suffering from chronic SCI and a correlation with ASMM.

Polttoainekoostumuksen vaikutus lentotuhkan laatuun ja hyötykäyttömahdollisuuksiin UPM-Kymmene Oyj:n Kaukaan tehtailla

Tavoitteena tässä diplomityössä oli selvittää UPM-Kymmene Oyj:n Kaukaan tehtaiden lentotuhkan hyötykäyttömahdollisuuksia. Tarkastelussa olivat mukana metsälannoite-, maarakennus- sekä sementtiteollisuuskäytöt. Ensin työssä tarkasteltiin näitä vaihtoehtoja kirjallisuuden perusteella. Tämän jälkeen pohdittiin Kaukaan lentotuhkasta tehtyjen analyysien perusteella, mihin käyttökohteisiin lentotuhka soveltuu tällä hetkellä, sekä tulevaisuudessa uuden biopolttoainekattilan myötä. Lentotuhkan hyötykäyttöä lannoitteena ja maarakentamisessa säätelee lainsäädäntö. Lannoitteille on asetuksessa säädetty tietyille haitta-aineille enimmäispitoisuudet, jotka tuhkan tulee alittaa, jotta sitä voitaisiin hyödyntää. Maarakennuskäytölle on asetuksessa määritelty raja-arvot, jotka alitettaessa voidaan tuhkaa hyödyntää rakenteissa ilmoitusmenettelyllä. Tämä menettely helpottaa rakennusprojekteja huomattavan paljon, sillä tällöin ympäristölupaa ei tarvitse hakea jokaiselle projektille erikseen. Maarakennuskäyttö on mahdollista, vaikkei raja-arvoja alitettaisikaan, mutta tällöin ympäristöluvan hakeminen hankaloittaa projektien etenemistä ja aiheuttaa kustannuksia. Tuhkan on lisäksi oltava ominaisuuksiltaan riittävän hyvää, jotta hyötykäyttö olisi mahdollista. Kaukaan tuhkasta tehtyjen analyysien perusteella huomattiin, että se sopii hyvin metsälannoitteeksi ja todennäköisesti myös sementtiteollisuuskäyttöön. Maarakennuskäytön osalta tulokset osoittivat tuhkan olevan juuri rajoilla ilmoitusmenettelyn hyödyntämisen suhteen. Maarakennuskäytöstä tarvitaankin vielä lisäselvityksiä jatkossa. Uudessa polttolaitoksessa poltetaan myös turvetta puuperäisen lisäksi. Kirjallisuuden perusteella voitiin tehdä arvio, mihin suuntaan turve tulee tuhkaa todennäköisesti muuttamaan. Todettiin, että turpeen poltto parantaa todennäköisesti tuhkan laatua sementtiteollisuudessa käytön kannalta. Tuhkan lannoitekäyttöön turpeen poltolla todettiin taas olevan negatiivisia vaikutuksia. Maarakennuskäytön kannalta turpeella saattaa myös olla negatiivisia vaikutuksia. Tuhkaa kannattaisikin käyttää sementtiteollisuudessa silloin kun turvetta on polttoaineessa paljon ja muuhun käyttöön silloin kun turvetta on vähän.

Standardisation of elemental analytical techniques applied to provenance studies of archaeological ceramics: an inter laboratory calibration study

Chemical analysis is a well-established procedure for the provenancing of archaeological ceramics. Various analytical techniques are routinely used and large amounts of data have been accumulated so far in data banks. However, in order to exchange results obtained by different laboratories, the respective analytical procedures need to be tested in terms of their inter-comparability. In this study, the schemes of analysis used in four laboratories that are involved in archaeological pottery studies on a routine basis were compared. The techniques investigated were neutron activation analysis (NAA), X-ray fluorescence analysis (XRF), inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES) and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). For this comparison series of measurements on different geological standard reference materials (SRM) were carried out and the results were statistically evaluated. An attempt was also made towards the establishment of calibration factors between pairs of analytical setups in order to smooth the systematic differences among the results.

Thermal Degradation of Small Molecules: A Global Metabolomic Investigation.

Thermal processes are widely used in small molecule chemical analysis and metabolomics for derivatization, vaporization, chromatography, and ionization, especially in gas chromatography mass spectrometry (GC/MS). In this study the effect of heating was examined on a set of 64 small molecule standards and, separately, on human plasma metabolite extracts. The samples, either derivatized or underivatized, were heated at three different temperatures (60, 100, and 250 °C) at different exposure times (30 s, 60 s, and 300 s). All the samples were analyzed by liquid chromatography coupled to electrospray ionization mass spectrometry (LC/MS) and the data processed by XCMS Online ( xcmsonline.scripps.edu ). The results showed that heating at an elevated temperature of 100 °C had an appreciable effect on both the underivatized and derivatized molecules, and heating at 250 °C created substantial changes in the profile. For example, over 40% of the molecular peaks were altered in the plasma metabolite analysis after heating (250 °C, 300s) with a significant formation of degradation and transformation products. The analysis of 64 small molecule standards validated the temperature-induced changes observed on the plasma metabolites, where most of the small molecules degraded at elevated temperatures even after minimal exposure times (30 s). For example, tri- and diorganophosphates (e.g., adenosine triphosphate and adenosine diphosphate) were readily degraded into a mono-organophosphate (e.g., adenosine monophosphate) during heating. Nucleosides and nucleotides (e.g., inosine and inosine monophosphate) were also found to be transformed into purine derivatives (e.g., hypoxanthine). A newly formed transformation product, oleoyl ethyl amide, was identified in both the underivatized and derivatized forms of the plasma extracts and small molecule standard mixture, and was likely generated from oleic acid. Overall these analyses show that small molecules and metabolites undergo significant time-sensitive alterations when exposed to elevated temperatures, especially those conditions that mimic sample preparation and analysis in GC/MS experiments.

Contaminação por crômio de águas de rios proveniente de curtumes em Minas Gerais

In order to evaluate the chromium contamination from tannery discharges into rivers in the State of Minas Gerais, samples of water and suspended material were collected and submitted to chemical analysis. The total content of chromium in the samples was measured by flame atomic absorption spectrophotometry. Water samples were analysed by standard addition method, while chromium concentration in suspended materials was determined by calibration curves. Localities investigated were Ipatinga, Matias Barbosa, Dores de Campo, Ressaquinha, Ubá and Juiz de Fora. Samples from a not-industrialized area were also analysed to obtain regional background values. Metal inputs were related to effluent discharges into the rivers. Suspended material transported Cr downriver. Chromium concentration in river water exceeded 656 times the value of the Brazilian Environmental Standards, while its concentration in suspended material ranged from 15 to 11066 µg g-1.

Adsorção do complexo H[Ru(III)Cl2(H2EDTA)] sobre a superfície da sílica gel modificada com [3-(2-aminoetil) aminopropil]trimetoxissilano em soluções etanólicas

Silica gel was functionalized with [3-(2-aminoethyl)aminopropyl]trimethoxysilane group (SF-AEATS) and the characterization by chemical analysis (N) and infrared spectroscopy confirmed the functionalization. The capacity of the modified silica to adsorb the complex Ru(III)-EDTA from ethanolic solution was studied. The selectivity coefficients of the complex formed on the support obtained was (Gñ), 2,07 x 10(4) L/mol and the average number of ligand bonded by one metal ion on the support (ñ) was ~ 1.

Métodos analíticos ultrasensíveis: lente térmica e técnicas correlatas

Among the emergent laser based spectrometric methods, thermal lensing and other photothermal techniques present a great potential for solving a variety of problems in the fields of chemistry, physics and biology. Their main advantages are high concentration sensitivity, sensibility to physical-chemical properties of the medium, excellent spatial resolution and noninvasive characteristics. In this article, theoretical principles, main applications and practical hints as well as fundamental limitations of these techniques will be carefully described. It is hoped that this will give the reader a clear picture of this field of investigation as well as provide to the ones who are not specialists in the area, the necessary background to understand, implement and use photothermal techniques. In the final sections the development frontiers of photothermal spectrometry will be discussed.

Extração e pré-concentração de compostos orgânicos voláteis por permeação em membrana para análise cromatográfica

This work discusses sample preparation processes for gas chromatography (GC) based on the technique of extraction through membrane permeation (MPE). The MPE technique may be easily coupled to GC via a relatively simple device, which is a module that holds the membrane and is directly connected to the GC column. The possibility of operational errors due to sample handling is substantially reduced in an MPE-GC system because the sample preparation and the chemical analysis are accomplished as a one-step process. The MPE technique is of relatively wide application as it can be used for aqueous samples, solid samples and gaseous samples. Depending on the type of sample the extraction is performed with the membrane in direct contact with the sample or in contact with its headspace. The MPE-GC technique is very useful in trace analysis, due to the time-dependent enrichment of the analyte. A typical application of MPE-GC is the analysis of VOCs present in water that may be accomplished with detection limits at the low ppb (mugL-1) level.