First day of an oil spill on the open sea: early mass transfers of hydrocarbons to air and water.

During the first hours after release of petroleum at sea, crude oil hydrocarbons partition rapidly into air and water. However, limited information is available about very early evaporation and dissolution processes. We report on the composition of the oil slick during the first day after a permitted, unrestrained 4.3 m(3) oil release conducted on the North Sea. Rapid mass transfers of volatile and soluble hydrocarbons were observed, with >50% of ≤C17 hydrocarbons disappearing within 25 h from this oil slick of <10 km(2) area and <10 μm thickness. For oil sheen, >50% losses of ≤C16 hydrocarbons were observed after 1 h. We developed a mass transfer model to describe the evolution of oil slick chemical composition and water column hydrocarbon concentrations. The model was parametrized based on environmental conditions and hydrocarbon partitioning properties estimated from comprehensive two-dimensional gas chromatography (GC×GC) retention data. The model correctly predicted the observed fractionation of petroleum hydrocarbons in the oil slick resulting from evaporation and dissolution. This is the first report on the broad-spectrum compositional changes in oil during the first day of a spill at the sea surface. Expected outcomes under other environmental conditions are discussed, as well as comparisons to other models.

A bio-inspired agent-based programming environment for pervasive platforms

Abstract in English : Ubiquitous Computing is the emerging trend in computing systems. Based on this observation this thesis proposes an analysis of the hardware and environmental constraints that rule pervasive platforms. These constraints have a strong impact on the programming of such platforms. Therefore solutions are proposed to facilitate this programming both at the platform and node levels. The first contribution presented in this document proposes a combination of agentoriented programming with the principles of bio-inspiration (Phylogenesys, Ontogenesys and Epigenesys) to program pervasive platforms such as the PERvasive computing framework for modeling comPLEX virtually Unbounded Systems platform. The second contribution proposes a method to program efficiently parallelizable applications on each computing node of this platform. Résumé en Français : Basée sur le constat que les calculs ubiquitaires vont devenir le paradigme de programmation dans les années à venir, cette thèse propose une analyse des contraintes matérielles et environnementale auxquelles sont soumises les plateformes pervasives. Ces contraintes ayant un impact fort sur la programmation des plateformes. Des solutions sont donc proposées pour faciliter cette programmation tant au niveau de l'ensemble des noeuds qu'au niveau de chacun des noeuds de la plateforme. La première contribution présentée dans ce document propose d'utiliser une alliance de programmation orientée agent avec les grands principes de la bio-inspiration (Phylogénèse, Ontogénèse et Épigénèse). Ceci pour répondres aux contraintes de programmation de plateformes pervasives comme la plateforme PERvasive computing framework for modeling comPLEX virtually Unbounded Systems . La seconde contribution propose quant à elle une méthode permettant de programmer efficacement des applications parallélisable sur chaque noeud de calcul de la plateforme

Integrated Ladinian bio-chronostratigraphy and geochrononology of Monte San Giorgio (Southern Alps, Switzerland)

New biostratigraphic data significantly improve the age assignment of the Ladinian succession of Monte San Giorgio (UNESCO World Heritage List site, Southern Alps, Switzerland), whose world-famous fossil marine vertebrate faunas are now dated to the substage and zone levels. High-resolution single-zircon U-Pb dating was performed using ID-TIMS and chemical abrasion (CA) pre-treatment technique on volcanic ash layers intercalated in the biostratigraphically-defined intervals of the Meride Limestone. It yielded ages of 241.07 +/- 0.13 Ma (Cava superiore beds, P. gredleri Zone), 240.63 +/- 0.13 Ma (Cassina beds, P gredleri/P. archelaus transition Zone) and 239.51 +/- 0.15 Ma (Lower Kalkschieferzone, P. archelaus Zone). Our results suggest that the time interval including the vertebrate-bearing Middle Triassic section spans around 4 Myr and is thus significantly shorter than so far assumed. The San Giorgio Dolomite and the Meride Limestone correlate with intervals of the Buchenstein Formation and the Wengen Formation in the reference section at Bagolino, where the Global boundary Stratotype Section and Point (GSSP) for the base of the Ladinian was defined. The new radio-isotopic ages of the Meride Limestone are up to 2 Myr older than those published for the biostratigraphically-equivalent intervals at Bagolino but they are consistent with the recent re-dating of the underlying Besano Formation, also performed using the CA technique. Average sedimentation rates at Monte San Giorgio are by more than an order of magnitude higher compared to those assumed for the Buchenstein Formation, which formed under sediment-starved pelagic conditions, and reflect prevailing high subsidence and high carbonate mud supply from the adjoining Salvatore/Esino platforms. Finally, the high-resolution U-Pb ages allow a correlation of the vertebrate faunas of the Cava superiore/Cava inferiore beds with the marine vertebrate record of the Prosanto Formation (Upper Austroalpine), so far precluded by the poor biostratigraphic control of the latter.

New insight on bio-sensing by nano-fabricated memristors

We report here on a new insight for bio- sensing based on the memristive effect of functional- ized Schottky-barrier memristive silicon nanowire in dry environment. The device concept is discussed. Elec- trical measurements confirm the bio-detection by the narrowing of the memristive Ids − Vds hysteresis upon interaction of antigen with antibody-functionalized nanowire.

'Heures' a bio-economic model for Mediterranean fisheries, towards the evaluation of management strategies

The bio-economic model "Heures" is a first attempt to develop a simulation procedure to understand the Northwestern Mediterranean fisheries, to evaluate management strategies and to analyze the feasibility of implementing an adaptative management. The model is built on the interaction among three boxes simulating the dynamics of each of the basic actors of a fishery: the stock, the market and the fishermen. A fourth actor, the manager, imposes or modifies the rules, or, in terms of the model, modifies some particular parameters. Thus, the model allows us to simulate and evaluate the mid-term biologic and economic effects of particular management measures. The bio-economic nature of the model is given by the interaction among the three boxes, by the market simulation and, particularly, by the fishermen behaviour. This last element confers to the model its Mediterranean"selfregulated" character. The fishermen allocate their investments to maximize fishing mortality but, having a legal effort limit, they invest in maintenance and technology in order to increase the catchability, which, as a consequence. will be function of the invested capital.

Genetic diversity and relationship in American and African oil palm as revealed by RFLP and AFLP molecular markers

The objective of this work was to evaluate the genetic diversity, its organization and the genetic relationships within oil palm (Elaeis oleifera (Kunth) Cortés, from America, and E. guineensis (Jacq.), from Africa) germplasm using Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP) and Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP). In complement to a previous RFLP study on 241 E. oleifera accessions, 38 E. guineensis accessions were analyzed using the same 37 cDNA probes. These accessions covered a large part of the geographical distribution areas of these species in America and Africa. In addition, AFLP analysis was performed on a sub-set of 40 accessions of E. oleifera and 22 of E. guineensis using three pairs of enzyme/primer combinations. Data were subjected to Factorial Analysis of Correspondence (FAC) and cluster analysis, with parameters of genetic diversity being also studied. Results appeared congruent between RFLP and AFLP. In the E. oleifera, AFLP confirmed the strong structure of genetic diversity revealed by RFLP, according to geographical origin of the studied material, with the identification of the same four distinct genetic groups: Brazil, French Guyana/Surinam, Peru, north of Colombia/Central America. Both markers revealed that genetic divergence between the two species is of the same magnitude as that among provenances of E. oleifera. This finding is in discrepancy with the supposed early tertiary separation of the two species.

Postmortem angiography after vascular perfusion with diesel oil and a lipophilic contrast agent.

OBJECTIVE: The objective of our study was to establish optimal perfusion conditions for high-resolution postmortem angiography that would permit dynamic visualization of the arterial and venous systems. MATERIALS AND METHODS: Cadavers of two dogs and one cat were perfused with diesel oil through a peristaltic pump. The lipophilic contrast agent Lipiodol Ultra Fluide was then injected, and angiography was performed. The efficiency of perfusion was evaluated in the chick chorioallantoic membrane. RESULTS: Vessels could be seen up to the level of the smaller supplying and draining vessels. Hence, both the arterial and the venous sides of the vascular system could be distinguished. The chorioallantoic membrane assay revealed that diesel oil enters microvessels up to 50 microm in diameter and that it does not penetrate the capillary network. CONCLUSION: After establishing a postmortem circulation by diesel oil perfusion, angiography can be performed by injection of Lipiodol Ultra Fluide. The resolution of the images obtained up to 3 days after death is comparable to that achieved in clinical angiography.

Ecological niche overlap in sister species: how do oil-collecting bees Macropis europaea and M. fulvipes (Hymenoptera: Melittidae) avoid competition and hybridization?

Oil-collecting bees are found worldwide and always in association with particular oil-producing flowers. In the Western Palearctic, three oil-collecting bee species within the genus Macropis (Hymenoptera, Melittidae) interact in a tight pollination mutualism with species of the only European oil-producing plant genus Lysimachia L. (Myrsinaceae). Two of these oil-collecting bees (Macropis europaea and Macropis fulvipes) show overlapping geographic distributions, comparable morphologies, and similar ecological characteristics (e.g., habitat type, floral preferences). In view of these similarities, we presume that hybridization should occur between the two species unless potential variation among the species' ecological niches prevents it, simultaneously decreasing competition for resources. Using modern genetic analyses and ecological niche modeling on a large bee sampling throughout Europe, we discuss new perspectives on the ecology and evolutionary history of this mutualism.

Intravenous fish oil blunts the physiological response to endotoxin in healthy subjects

Résumé L'administration par voie orale d'acides gras polyinsaturés de type ω-3 contenus dans l'huile de poisson exerce des effets bénéfiques sur la réponse métabolique et inflammatoire chez des sujets sains soumis à une injection d'endotoxine. Ce modèle expérimental a été validé pour l'investigation clinique. Il simule un sepsis et induit une réponse comparable à un état grippal, accompagné de modifications métaboliques et inflammatoires. L'objectif de cette étude est de déterminer les effets de l'huile de poisson administré par voie intraveineuse sur la réponse à l'endotoxine chez le sujet sain. L'hypothèse est qu'il sera possible de réduire le temps de latence en comparaison avec la voie orale. Pour ce faire, nous avons inclut dans une étude prospective randomisée 16 volontaires sains âgés de 16 à 35 ans et les avons répartis en 2 groupes : l'un recevant une émulsion lipidique contenant les acides gras polyinsaturés EPA et DHA et l'autre, sans traitement, constituant le groupe contrôle. Huit sujets reçoivent une perfusion continue de 0.5g/kg d'huile de poisson durant 6h, 48h et 24h avant la journée test. Lors de cette journée test, tous les volontaires ont reçu une dose d'endotoxine (2mg/kg) au temps t0. Les paramètres vitaux sont monitorés et enregistrés : fréquence cardiaque, respiratoire, pression artérielle, saturation artérielle en oxygène, ainsi que température. Des prises de sang sont effectuées à intervalles réguliers pour déterminer 1) l'incorporation membranaire des thrombocytes en EPA et DHA ; 2) le taux plasmatique d'hormones (insulin, glucagon, cortisol, ACTH et catécholamines), de marqueurs inflammatoires (TNF-α, IL-6, hsCRP), ainsi que de substrats énergétiques (glucose, lactate, acides gras libres et triglycérides). La dépense énergétique est déterminée par calorimétrie indirecte. L'analyse statistique est effectuée par analyse de variance (ANOVA). Les résultats montrent une incorporation significative de EPA et DHA au niveau membranaire des thrombocytes. L'huile de poisson induit une atténuation significative de la réponse neuro-endocrinienne et inflammatoire en réponse à l'injection d'endotoxine avec diminution de la fièvre (-0.7°C), ainsi que du taux plasmatique ,d'ACTH (-68%), TNF-α (-63%) et de noradrénaline (-%) dans le groupe huile de poisson. En conclusion, cette étude montre que la supplémentation de 2 doses d'huile de poisson par voie intraveineuse modifie la composition phospholipidique des membranes des thrombocytes et diminue la réaction inflammatoire et neuroendocrinienne en réponse à l'endotoxine. Ces résultats positifs ouvrent la perspective d'une supplémentation parentérale préopératoire en acides gras polyinsaturés ω-3 pour diminuer le stress lié à la chirurgie majeure.

Blunting the response to endotoxin in healthy sujects : effects of various dose of intravenous fish oil

Enjeux et contexte La recherche de cette dernière décennie sur les acides gras n-3 PUFA contenus dans l'huile de poisson a montré que ceux-ci, et particulièrement l'ΕΡΑ et le DHA, avaient des propriétés anti¬inflammatoires et anti arythmiques puissantes, potentiellement utiles chez les septiques et « cardiaques ». Les mécanismes sous-jacents sont nombreux, incluant l'incorporation des acides gras dans les membranes de phopholipides, la réduction de la production de médiateurs pro-inflammatoires (prostaglandines, leukotrienes, thromboxane), l'augmentation de la production de résolvines et protectines dérivées du DHA, et la régulation de voies de signalisation cellulaire. Cependant, les doses de n-3 PUFA utilisées dans les études cliniques et chez le sujet sain avant le travail de Yann-Karim Pittet étaient nettement supérieures aux doses nutritionnelles de l'ordre de 5-8 g/j par voie orale ou 1 g/kg par voie intraveineuse. De plus, la voie entérale avait la réputation de nécessiter plusieurs jours à semaines de traitement avant d'aboutir à une incorporation d'acides gras membranaire suffisante pour avoir un impact clinique; quant au temps minimal requis pour obtenir cet effet par voie IV, il était inconnu. Depuis, le développement d'émulsions lipidiques intraveineuses destinées à la nutrition parentérale a permis d'imaginer l'administration de prétraitements IV rapides. Pour les étudier, notre laboratoire a développé un modèle d'endotoxine (LPS d'E.Coli) qui mime les réponses physiologique, endocrinienne et biologique du sepsis chez le sujet sain, utilisant des doses de 2 ng/kg IV. Les réponses sont totalement réversibles en 8 heures. Dans le but de réduire à la fois la dose de lipides et le temps de perfusion, ce travail a étudié l'influence de 3 doses dégressives de n-3 PUFA sur les réponses à l'endotoxine, et sur l'incorporation membranaire de ces acides gras. Méthodes Etude prospective chez 3 groupes consécutifs de sujets sains soumis à un challenge d'endotoxine. Intervention : perfusions d'huile de poisson (0.5 et 0.2 g/kg de n-3 PUFA, Omegaven® 10%) ou placebo, administrées en 3 heures ou en 1 heure, soit le jour avant ou le jour-même du test d'endotoxine. Mesures : variables physiologiques (T°, fc, tension artérielle, calorimétrie indirecte) Laboratoire - prises de sang à T0, 60, 120 et 360 min après l'injection de LPS: TNF-α, hs-CRP, hormones de stress, composition en acides gras des membranes plaquettaires. Statistiques Les résultats ont été rapportés en moyennes et écarts types. Des aires sous la courbe (AUC) ont été calculées avec la méthode des parallélépipèdes pour toutes les variables déterminées de manière répétée. L'effet du temps a été exploré par des two-way ANOVA pour mesures répétées. Les comparaisons post-hoc ont été réalisées avec des tests de Dunnett's ou de Scheffe. Les modifications de composition membranaires ainsi que les AUC ont été analysées par des tests non-paramétriques (Kruskal-Wallis). Résultats Après LPS, la température, les concentrations d'ACTH et TNF-α ont augmenté dans les 3 groupes. Ces réponse ont été significativement atténuées (p<0.0001) par l'huile de poisson comparé à ce que nous avions observé dans le groupe contrôle de Pluess et al (ICM 2007). Les concentrations les plus faibles d'ACTH, de TNF-α, et les AUC les plus basses des températures, ont été observées après une dose unique de 0.2 g/kg de n-3 PUFA administrée 1 heure avant le LPS. Par contre, l'incorporation membranaire d'EPA est dose-dépendante. Conclusions Sachant que la réponse à l'endotoxine est reproductible, cette étude montre que 3 doses différentes d'huile de poisson atténuent de manière différente cette réponse. La perfusion de 0.2 g/kg administrée juste avant l'endotoxine s'est avérée la plus efficace à atténuer la réponse fébrile, les cytokines et les hormones de stress, suggérant une capture de l'endotoxine par l'émulsion lipidique qui se surajoute aux effets systémiques et membranaires.

Development of Non-Petroleum Based Binders for Use in Flexible Pavements, TR-594, 2010

Most bituminous adhesives or binders that are used for pavement materials are derived primarily from fossil fuels. With petroleum oil reserves becoming depleted and the drive to establish a bio-based economy, there is a push to produce binders from alternative sources, particularly from biorenewable resources. However, until now, no research has studied the applicability of utilizing bio-oils as a bitumen replacement (100% replacement) in the pavement industry. The main objective of this research was to test various properties of bio-oils in order to determine the applicability of using bio-oils as binders in the pavement industry. The overall conclusions about the applicability of using bio-oils as bio-binders in the pavement industry can be summarized as follows: 1. Bio-oils cannot be used as bio-binders/pavement materials without any heat pre-treatment/upgrading procedure. 2. Current testing standards and specifications, especially Superpave procedures, should be modified to comply with the properties of bio-binders. 3. The temperature range of the viscous behavior for bio-oils may be lower than that of bitumen binders by about 30°–40° C. 4. The rheological properties of the unmodified bio-binders vary in comparison to bitumen binders, but the rheological properties of these modified bio-binders change significantly upon adding polymer modifiers. 5. The high-temperature performance grade for the developed bio-binders may not vary significantly from that of the bitumen binders, but the low-temperature performance grade may vary significantly

Bio- ja lääkintäoikeuden kehitysnäkymiä

Vuoden 2004 väittelijän palkinnon saajan puhe VII Oikeuskulttuurin päivässä 11.11.2005