EFFECTS OF ADDING LANTHANUM TO Ni/ZrO2 CATALYSTS ON ETHANOL STEAM REFORMING

EFFECTS OF ADDING LANTHANUM TO Ni/ZrO2 CATALYSTS ON ETHANOL STEAM REFORMING. The catalytic performance of Ni/ZrO2 catalysts loaded with different lanthanum content for steam reforming of ethanol was investigated. Catalysts were characterized by BET surface area, X-ray diffraction, UV-vis spectroscopy, temperature programmed reduction, and X-ray absorption fine structure techniques. Results showed that lanthanum addition led to an increase in the degree of reduction of both NiO and nickel surface species interacting; with the support, due to the higher dispersion effect. The best catalytic performance at 450 degrees C was found for the Ni/2LZ catalyst, which exhibited an effluent gaseous mixture with the highest H-2 yield.

CuO-CeO2 catalysts synthesized in one-step: Characterization and PROX performance

PEM fuel cells seem to be the most affordable and commercially viable hydrogen-based cells, the biggest challenge being to obtain CO-free H-2 (<100 ppm) as the fuel. In this study, the use of CuO-CeO2 catalysts in preferential oxidation of CO to obtain CO-free H-2 (PROX reaction) was investigated. Ce1-xCuxO2 catalysts, with x (mol%) = 0, 0.01, 0.03, 0.05 and 0.10, were synthesized in one-step by the polymeric precursor method, to obtain a very fine dispersion and strong metal-support interaction, to favor active copper species and a preference for the PROX reaction. The results obtained from catalyzed reactions and characterization of the catalysts by XRD, Rietveld refinement, BET surface area, UV-Vis and TPR, suggest that this one-step synthesis method gives rise to catalysts with copper species selective for the PROX reaction, which reaches a maximum rate on Ce0.97Cu0.03O2 catalyst. Copyright (C) 2012, Hydrogen Energy Publications, LLC. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Cytoprotective role of heme oxygenase-1 and heme degradation derived end products in liver injury

The activation of heme oxygenase-1 (HO-1) appears to be an endogenous defensive mechanism used by cells to reduce inflammation and tissue damage in a number of injury models. HO-1, a stress-responsive enzyme that catabolizes heme into carbon monoxide (CO), biliverdin and iron, has previously been shown to protect grafts from ischemia/reperfusion and rejection. In addition, the products of the HO-catalyzed reaction, particularly CO and biliverdin/bilirubin, have been shown to exert protective effects in the liver against a number of stimuli, as in chronic hepatitis C and in transplanted liver grafts. Furthermore, the induction of HO-1 expression can protect the liver against damage caused by a number of chemical compounds. More specifically, the CO derived from HO-1-mediated heme catabolism has been shown to be involved in the regulation of inflammation; furthermore, administration of low concentrations of exogenous CO has a protective effect against inflammation. Both murine and human HO-1 deficiencies have systemic manifestations associated with iron metabolism, such as hepatic overload (with signs of a chronic hepatitis) and iron deficiency anemia (with paradoxical increased levels of ferritin). Hypoxia induces HO-1 expression in multiple rodent, bovine and monkey cell lines, but interestingly, hypoxia represses expression of the human HO-1 gene in a variety of human cell types (endothelial cells, epithelial cells, T cells). These data suggest that HO-1 and CO are promising novel therapeutic molecules for patients with inflammatory diseases. In this review, we present what is currently known regarding the role of HO-1 in liver injuries and in particular, we focus on the implications of targeted induction of HO-1 as a potential therapeutic strategy to protect the liver against chemically induced injury.

Caratterizzazione di membrane inorganiche per la separazione di idrogeno da gas di reforming

The work of this thesis has been focused on the characterisation of inorganic membranes for the hydrogen purification from steam reforming gas. Composite membranes based on porous inorganic supports coated with palladium silver alloys and ceramic membranes have been analysed. A brief resume of theoretical laws governing transport of gases through dense and porous inorganic membranes and an overview on different methods to prepare inorganic membranes has been also reported. A description of the experimental apparatus used for the characterisation of gas permeability properties has been reported. The device used permits to evaluate transport properties in a wide range of temperatures (till 500°C) and pressures (till 15 bar). Data obtained from experimental campaigns reveal a good agreement with Sievert law for hydrogen transport through dense palladium based membranes while different transport mechanisms, such as Knudsen diffusion and Hagen-Poiseuille flow, have been observed for porous membranes and for palladium silver alloy ones with pinholes in the metal layer. Mixtures permeation experiments reveal also concentration polarisation phenomena and hydrogen permeability reduction due to carbon monoxide adsorption on metal surface.

Quantensimulationen physisorbierter Molekülschichten auf Graphit

Mit Hilfe der Pfadintegral-Monte Carlo-Methode werdenPhasendiagramme von physisorbierten Molekülschichten aufGraphit untersucht. Die Verwendung von realistischen Potenzialen sowie dieBehandlung aller translatorischen und rotatorischenFreiheitsgrade erlaubt einen quantitativen Vergleich mit denExperimenten.Krypton-Atome bilden in der Monolage ein kommensurablesGitter mit den Atomen über der Mitte jeder drittenGraphitwabe.Die Vorgänge am Schmelzübergang werden von der Desorptioneiniger Atome dominiert. Die Argon-Schicht auf Graphit ist dagegen inkommensurabel.Zweiatomigen Stickstoff-Moleküle bilden eineorientierungsgeordnete Tieftemperaturphase(Fischgrät-Struktur). Quantenfluktuationen führen zu einer Erniedrigung der mitklassischen Methoden berechneten Phasenübergangstemperaturum 12%.Damit wird der experimentelle Wert von 28 K erreicht.Die Anisotropie und das Dipolmoment von Kohlenmonoxid führenzu einer dipolar geordneten Tieftemperaturphase.Die experimentell nicht geklärte Struktur kann in derQuantensimulation als antiferroelektrischeFischgrät-Struktur identifiziert werden.Der Phasenübergang liegt mit 6 K sehr nahe am Experiment(5.2 K).Für die Argon-Stickstoff-Mischsysteme wird dasPhasendiagramm in der Konzentrations(x)-Temperatur(T)-Ebeneerstellt. Die Übergangstemperaturen decken sich mit denen desExperiments.In Konfigurationen mit zufälliger Teilchenbesetzung weisen die linearen Moleküle ab Argon-Konzentrationen von10% ein Orientierungsglas-Verhalten auf.Durch einen zusätzlichen Teilchenaustausch wird in denMischsystemen die Bildung einer Windrad-Phase ermöglicht, inder die Argon-Atome eine Überstruktur annehmen.Diese Phase wird experimentell imArgon-Kohlenmonoxid-Mischsystem vorgefunden, dessenx-T-Phasendiagramm in guter Übereinstimmung mit denSimulationsergebnissen steht.Die explizite Berücksichtigung der Quantenmechanik in denComputersimulationen liefert wesentliche Beiträge zurKlärung des Phasenverhaltens und der Bestimmung vonÜbergangstemperaturen der Tieftemperaturstrukturen.

GC/MS-Meßsystem für Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffe

Im Rahmen der Projekte CARIBIC ('Civil Aircraft for the Regular Investigation of the atmosphere Based on an Instrument Container') und INDOEX ('Indian Ocean Experi-ment') wurde ein Gaschromatograph mit Massenspektrometer zur Analyse von Luftproben auf Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffe (NMKW) im ppb- und ppt-Bereich entwickelt. Während INDOEX erfolgte die Probennahme auf dem Forschungsschiff Ronald Brown, während CARIBIC mit einem automatischen Probensammler an Bord eines Passagierflugzeuges (Boeing 767-ER, LTU). Die NMKW-Meßergebnisse wurden zusammen mit Ergebnissen von Mes-sungen von Kohlenmonoxid (CO, einschließlich Isotopenzusam-mensetzung), Ozon (O3), Methan (CH4), Kohlendioxid (CO2), Distickstoffmonoxid (N2O), Schwefelhexafluorid (SF6) und Aerosoleigenschaften sowie meteorologischen Daten inter-pretiert. Während INDOEX (Februar / März 1999) wurde in der maritimen Grenzschicht (MBL) des Indischen Ozeans (IO) eine starke Variabilität diverser Spurengase beobachtet, die teilweise durch regionale Emissionen hervorgerufen wurde, die stärkste Variabilität war jedoch durch Langstrecken-transport aus mittleren Breiten der Nordhemisphäre bedingt. Aufgrund der Abweichungen vom klimatologischen Mittel, sollten regionale Quellen die MBL des IO im allgemeinen stärker beeinflussen. Die Einteilung des IO in meteorologi-sche Luftmassenregime wurde bestätigt. Starke Spurengasgra-dienten an der innertropischen Konvergenzzone (ITCZ) zeigen, daß die ITCZ in erster Linie den Austausch von Luftmassen zwischen den Hemisphären behindert. Bei CARIBIC werden Messungen von Spurengasen (ein-(schließlich NMKW) und Aerosoleigenschaften auf Flügen in der oberen Troposphäre / unteren Stratosphäre durchgeführt. Während eines Flug über Afrika wurden der Einfluß von durch Konvektion in die obere Troposphäre eingebrachten, frischen Abgasen aus Biomassenverbrennung nachgewiesen. Andere Luft-massen wurden durch Emissionen von Erdgas bzw. durch die Stratosphäre beeinflußt.

Photoemissions-Elektronenmikroskopie an Adsorbatsystemen

Die Photoemissions-Elektronenmikroskopie ist eine hervorragend geeignete Methode zur Untersuchung dynamischer Vorgänge auf realen polykristallinen Oberflächen im sub-μm Bereich. Bei der Anwendung auf Adsorbatsysteme lassen sich geringe Bedeckungsunterschiede, sowie Adsorbatstrukturen und -phasen unterscheiden. Die Methode erlaubt dabei ein breites Anwendungsspektrum über weite Temperaturbereiche und Systeme unterschiedlichster Bindungsenergie. Bei der Chemisorption von Sauerstoff auf polykristallinen Metallen wird unterschiedliches Aufwachsverhalten in den Helligkeitswerten im Mikroskopbild widergespiegelt. Bei Kupferproben zeigen Oberflächen mit unterschiedlicher kristalliner Richtung aufgrund der Symmetrie des fcc-Gitters ein ähnliches Verhalten. Das hexagonale Gitter des Titans zeigt dagegen große Unterschiede im Adsorptionsverhalten in Abhängigkeit der kristallinen Richtung. Diese Unterschiede konnten auf verschiedene Haftkoeffizienten und Oxidationsstufen der Metalle zurückgeführt werden. In einem Modell zur Photostromanalyse konnte beim Kupfer der Übergang von verschiedenen Überstrukturen bei wachsender Bedeckung gezeigt und die Übergänge ermittelt werden.. Auf den Titanoberflächen wurde so das Wachstum der Oxide TiO, TiO₂ und Ti₂O₃ unterschieden und die Übergänge des unterschiedlichen Wachstums ermittelt. Bei der thermischen Desorption der Schichten konnten unterschiedliche Haftkoeffizient auf einzelnen Kristalliten qualitativ gezeigt werden. Diese erstmalig eingesetzte Analysemethode weist Ähnlichkeiten zur Thermo-Desorptions-Spektroskopie (TDS) auf, zeigt jedoch ortsaufgelöst lokale Unterschiede auf polykristallinen Oberflächen. Bei thermisch gestützten Oberflächenreaktionen ließen sich die Reaktionskeime deutlich identifizieren und mit einer Grauwertanalyse konnte die Oxidation der karbidischen Lagen zu Kohlenmonoxid und die Metalloxidation unterschieden werden. Dabei konnte gezeigt werden, daß die Reaktionskeime nur an Plattengrenzen auftreten, nicht jedoch auf der Oberfläche. Durch die Aufrauhung der Plattengrenzen mit zunehmender Reaktionsdauer nimmt die Zahl der Reaktionskeime kontinuierlich zu, die laterale Ausdehnung der Einzelreaktionen bleibt aber konstant. Bei der Physisorption von Xenon auf Graphit wurde erstmals für die Photoemissionsmikroskopie die resonanten Anregung ausgenutzt. Die verschiedenen Phasen des Adsorbats können dabei deutlich unterschieden werden; bei niedrigen Temperaturen (40K) findet ein gleichmäßiges Wachstum auf der gesamten Oberfläche statt, bei höheren Temperaturen von 60-65K ist dagegen ein Inselwachstum in verschiedenen Phasen zu beobachten. Die zeitliche Entwicklung des Wachstums, die örtliche Lage der Phasen und die Phasenübergänge (gas, fest inkommensurabel, fest kommensurabel) konnten bestimmt werden. Bei der Desorption der Schichten konnten die einzelnen Phasen ebenfalls getrennt werden und das unterschiedliche Desorptionsverhalten sowie die Phasenübergänge selber verifiziert werden.

Quantifying and modeling ecosystem services provided by urban greening in cities of the Southern Alps, N Italy

Population growth in urban areas is a world-wide phenomenon. According to a recent United Nations report, over half of the world now lives in cities. Numerous health and environmental issues arise from this unprecedented urbanization. Recent studies have demonstrated the effectiveness of urban green spaces and the role they play in improving both the aesthetics and the quality of life of its residents. In particular, urban green spaces provide ecosystem services such as: urban air quality improvement by removing pollutants that can cause serious health problems, carbon storage, carbon sequestration and climate regulation through shading and evapotranspiration. Furthermore, epidemiological studies with controlled age, sex, marital and socio-economic status, have provided evidence of a positive relationship between green space and the life expectancy of senior citizens. However, there is little information on the role of public green spaces in mid-sized cities in northern Italy. To address this need, a study was conducted to assess the ecosystem services of urban green spaces in the city of Bolzano, South Tyrol, Italy. In particular, we quantified the cooling effect of urban trees and the hourly amount of pollution removed by the urban forest. The information was gathered using field data collected through local hourly air pollution readings, tree inventory and simulation models. During the study we quantified pollution removal for ozone, nitrogen dioxide, carbon monoxide and particulate matter (<10 microns). We estimated the above ground carbon stored and annually sequestered by the urban forest. Results have been compared to transportation CO2 emissions to determine the CO2 offset potential of urban streetscapes. Furthermore, we assessed commonly used methods for estimating carbon stored and sequestered by urban trees in the city of Bolzano. We also quantified ecosystem disservices such as hourly urban forest volatile organic compound emissions.

Developments for transactinide chemistry experiments behind the gas-filled separator TASCA

Topic of this thesis is the development of experiments behind the gas-filled separator TASCA(TransActinide Separator and Chemistry Apparatus) to study the chemical properties of the transactinide elements.rnIn the first part of the thesis, the electrodepositions of short-lived isotopes of ruthenium and osmium on gold electrodes were studied as model experiments for hassium. From literature it is known that the deposition potential of single atoms differs significantly from the potential predicted by the Nernst equation. This shift of the potential depends on the adsorption enthalpy of therndeposited element on the electrode material. If the adsorption on the electrode-material is favoured over the adsorption on a surface made of the same element as the deposited atom, the electrode potential is shifted to higher potentials. This phenomenon is called underpotential deposition.rnPossibilities to automatize an electro chemistry experiment behind the gas-filled separator were explored for later studies with transactinide elements.rnThe second part of this thesis is about the in-situ synthesis of transition-metal-carbonyl complexes with nuclear reaction products. Fission products of uranium-235 and californium-249 were produced at the TRIGA Mainz reactor and thermalized in a carbon-monoxide containing atmosphere. The formed volatile metal-carbonyl complexes could be transported in a gas-stream.rnFurthermore, short-lived isotopes of tungsten, rhenium, osmium, and iridium were synthesised at the linear accelerator UNILAC at GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Darmstadt. The recoiling fusion products were separated from the primary beam and the transfer products in the gas-filled separator TASCA. The fusion products were stopped in the focal plane of TASCA in a recoil transfer chamber. This chamber contained a carbon-monoxide – helium gas mixture. The formed metal-carbonyl complexes could be transported in a gas stream to various experimental setups. All synthesised carbonyl complexes were identified by nuclear decay spectroscopy. Some complexes were studied with isothermal chromatography or thermochromatography methods. The chromatograms were compared with Monte Carlo Simulations to determine the adsorption enthalpyrnon silicon dioxide and on gold. These simulations based on existing codes, that were modified for the different geometries of the chromatography channels. All observed adsorption enthalpies (on silcon oxide as well as on gold) are typical for physisorption. Additionally, the thermalstability of some of the carbonyl complexes was studied. This showed that at temperatures above 200 °C therncomplexes start to decompose.rnIt was demonstrated that carbonyl-complex chemistry is a suitable method to study rutherfordium, dubnium, seaborgium, bohrium, hassium, and meitnerium. Until now, only very simple, thermally stable compounds have been synthesized in the gas-phase chemistry of the transactindes. With the synthesis of transactinide-carbonyl complexes a new compound class would be discovered. Transactinide chemistry would reach the border between inorganic and metallorganic chemistry.rnFurthermore, the in-situ synthesised carbonyl complexes would allow nuclear spectroscopy studies under low background conditions making use of chemically prepared samples.

Stabilität und Transport in der planetaren Grenzschicht - Untersuchungen mit Radiosonden- und Spurengasmessungen während PARADE

Die vorliegende Arbeit untersucht die Struktur und Zusammensetzung der untersten Atmosphäre im Rahmen der PARADE-Messkampagne (PArticles and RAdicals: Diel observations of the impact of urban and biogenic Emissions) am Kleinen Feldberg in Deutschland im Spätsommer 2011. Dazu werden Messungen von meteorologischen Grundgrößen (Temperatur, Feuchte, Druck, Windgeschwindigkeit und -richtung) zusammen mit Radiosonden und flugzeuggetragenen Messungen von Spurengasen (Kohlenstoffmonoxid, -dioxid, Ozon und Partikelanzahlkonzentrationen) ausgewertet. Ziel ist es, mit diesen Daten, die thermodynamischen und dynamischen Eigenschaften und deren Einfluss auf die chemische Luftmassenzusammensetzung in der planetaren Grenzschicht zu bestimmen. Dazu werden die Radiosonden und Flugzeugmessungen mit Lagrangeschen Methoden kombiniert und es wird zwischen rein kinematischen Modellen (LAGRANTO und FLEXTRA) sowie sogenannten Partikeldispersionsmodellen (FLEXPART) unterschieden. Zum ersten Mal wurde im Rahmen dieser Arbeit dabei auch eine Version von FLEXPART-COSMO verwendet, die von den meteorologischen Analysefeldern des Deutschen Wetterdienstes angetrieben werden. Aus verschiedenen bekannten Methoden der Grenzschichthöhenbestimmung mit Radiosondenmessungen wird die Bulk-Richardson-Zahl-Methode als Referenzmethode verwendet, da sie eine etablierte Methode sowohl für Messungen und als auch Modellanalysen darstellt. Mit einer Toleranz von 125 m, kann zu 95 % mit mindestens drei anderen Methoden eine Übereinstimmung zu der ermittelten Grenzschichthöhe festgestellt werden, was die Qualität der Grenzschichthöhe bestätigt. Die Grenzschichthöhe variiert während der Messkampagne zwischen 0 und 2000 m über Grund, wobei eine hohe Grenzschicht nach dem Durchzug von Kaltfronten beobachtet wird, hingegen eine niedrige Grenzschicht unter Hochdruckeinfluss und damit verbundener Subsidenz bei windarmen Bedingungen im Warmsektor. Ein Vergleich zwischen den Grenzschichthöhen aus Radiosonden und aus Modellen (COSMO-DE, COSMO-EU, COSMO-7) zeigt nur geringe Unterschiede um -6 bis +12% während der Kampagne am Kleinen Feldberg. Es kann allerdings gezeigt werden, dass in größeren Simulationsgebieten systematische Unterschiede zwischen den Modellen (COSMO-7 und COSMO-EU) auftreten. Im Rahmen dieser Arbeit wird deutlich, dass die Bodenfeuchte, die in diesen beiden Modellen unterschiedlich initialisiert wird, zu verschiedenen Grenzschichthöhen führt. Die Folge sind systematische Unterschiede in der Luftmassenherkunft und insbesondere der Emissionssensitivität. Des Weiteren kann lokale Mischung zwischen der Grenzschicht und der freien Troposphäre bestimmt werden. Dies zeigt sich in der zeitlichen Änderung der Korrelationen zwischen CO2 und O3 aus den Flugzeugmessungen, und wird im Vergleich mit Rückwärtstrajektorien und Radiosondenprofilen bestärkt. Das Einmischen der Luftmassen in die Grenzschicht beeinflusst dabei die chemische Zusammensetzung in der Vertikalen und wahrscheinlich auch am Boden. Diese experimentelle Studie bestätigt die Relevanz der Einmischungsprozesse aus der freien Troposphäre und die Verwendbarkeit der Korrelationsmethode, um Austausch- und Einmischungsprozesse an dieser Grenzfläche zu bestimmen.

Untersuchung von Mischungs- und Transportprozessen in der oberen Troposphäre - unteren Stratosphäre basierend auf in-situ Spurengasmessungen

Die obere Troposphäre / untere Stratosphäre (UTLS: Upper Troposphere / Lower Stratosphere)ist die Übergangsgregion zwischen den dynamisch, chemisch und mikrophysikalisch sehr verschiedenen untersten Atmosphärenschichten, der Troposphäre und der Stratosphäre. Strahlungsaktive Spurengase, wie zum Beispiel Wasserdampf (H2O), Ozon (O3) oder Kohlenstoffdioxid (CO2), und Wolken in der UTLS beeinflussen das Strahlungsbudget der Atmosphäre und das globale Klima. Mögliche Veränderungen in den Verteilungen und Konzentrationen dieser Spurengase modifizieren den Strahlungsantrieb der Atmosphäre und können zum beobachteten Klimawandel beitragen. Ziel dieser Arbeit ist es, Austausch- und Mischungsprozesse innerhalb der UTLS besser zu verstehen und damit Veränderungen der Spurengaszusammensetzung dieser Region genauer prognostizieren zu können. Grundlage hierfür bilden flugzeuggetragene in-situ Spurengasmessungen in der UTLS, welche während der Flugzeugmesskampagnen TACTS / ESMVal 2012 und AIRTOSS - ICE 2013 durchgeführt wurden. Hierbei wurde bei den Messungen von AIRTOSS - ICE 2013 das im Rahmen dieser Arbeit aufgebaute UMAQS (University of Mainz Airborne QCLbased Spectrometer) - Instrument zur Messung der troposphärischen Spurengase Distickstoffmonoxid (N2O) und Kohlenstoffmonoxid (CO) eingesetzt. Dieses erreicht bei einer zeitlichen Auflösung von 1 s eine Messunsicherheit von 0,39 ppbv und 1,39 ppbv der N2O bzw. CO-Mischungsverhältnisse. Die hohe Zeitauflösung und Messgenauigkeit der N2O- und CO- Daten erlaubt die Untersuchung von kleinskaligen Austauschprozessen zwischen Troposphäre und Stratosphäre im Bereich der Tropopause auf räumlichen Skalen kleiner 200 m. Anhand der N2O-Daten von AIRTOSS - ICE 2013 können in-situ detektierte Zirruspartikel in eisübersättigter Luft oberhalb der N2O-basierten chemischen Tropopause nachgewiesen werden. Mit Hilfe der N2O-CO-Korrelation sowie der Analyse von ECMWF-Modelldaten und der Berechnung von Rückwärtstrajektorien kann deren Existenz auf das irreversible Vermischen von troposphärischen und stratosphärischen Luftmassen zurückgeführt werden. Mit den in-situ Messungen von N2O, CO und CH4 (Methan) von TACTS und ESMVal 2012 werden die großräumigen Spurengasverteilungen bis zu einer potentiellen Temperatur von Theta = 410 K in der extratropischen Stratosphäre untersucht. Hierbei kann eine Verjüngung der Luftmassen in der extratropischen Stratosphäre mit Delta Theta > 30 K (relativ zur dynamischen Tropopause) über den Zeitraum der Messkampagne (28.08.2012 - 27.09.2012) nachgewiesen werden. Die Korrelation von N2O mit O3 zeigt, dass diese Verjüngung aufgrund des verstärkten Eintrages von Luftmassen aus der tropischen unteren Stratosphäre verursacht wird. Diese werden über den flachen Zweig der Brewer-Dobson-Zirkulation auf Zeitskalen von wenigen Wochen in die extratropische Stratosphäre transportiert. Anhandrnder Analyse der CO-O3-Korrelation eines Messfluges vom 30.08.2012 wird das irreversible Einmischen von Luftmassen aus der tropischen Stratosphäre in die Extratropen auf Isentropen mit Theta > 380 K identifiziert. Rückwärtstrajektorien zeigen, dass der Ursprung der eingemischten tropischen Luftmassen im Bereich der sommerlichen Antizyklone des asiatischen Monsuns liegt.

Novel positron emission tomography/computed tomography of diffuse parenchymal lung disease combining a labeled somatostatin receptor analogue and 2-deoxy-2[¹⁸F]fluoro-D-glucose

We prospectively investigated the potential of positron emission tomography (PET) using the somatostatin receptor (SSTR) analogue ⁶⁸Ga-DOTATATE and 2-deoxy-2[¹⁸F]fluoro-D-glucose (¹⁸F-FDG) in diffuse parenchymal lung disease (DPLD). Twenty-six patients (mean age 68.9 ± 11.0 years) with DPLD were recruited for ⁶⁸Ga-DOTATATE and ¹⁸F-FDG combined PET/high-resolution computed tomography (HRCT) studies. Ten patients had idiopathic pulmonary fibrosis (IPF), 12 patients had nonspecific interstitial pneumonia (NSIP), and 4 patients had other forms of DPLD. Using PET, the pulmonary tracer uptake (maximum standardized uptake value [SUV(max)]) was calculated. The distribution of PET tracer was compared to the distribution of lung parenchymal changes on HRCT. All patients demonstrated increased pulmonary PET signal with ⁶⁸Ga-DOTATATE and ¹⁸F-FDG. The distribution of parenchymal uptake was similar, with both tracers corresponding to the distribution of HRCT changes. The mean SUV(max) was 2.2 ± 0.7 for ⁶⁸Ga-DOTATATE and 2.8 ± 1.0 (t-test, p  =  .018) for ¹⁸F-FDG. The mean ⁶⁸Ga-DOTATATE SUV(max) in IPF patients was 2.5 ± 0.9, whereas it was 2.0 ± 0.7 (p  =  .235) in NSIP patients. The correlation between ⁶⁸Ga-DOTATATE SUV(max) and gas transfer (transfer factor of the lung for carbon monoxide [TLCO]) was r  =  -.34 (p  =  .127) and r  =  -.49 (p  =  .028) between ¹⁸F-FDG SUV(max) and TLCO. We provide noninvasive in vivo evidence in humans showing that SSTRs may be detected in the lungs of patients with DPLD in a similar distribution to sites of increased uptake of ¹⁸F-FDG on PET.

Increased uptake of 111In-octreotide in idiopathic pulmonary fibrosis

Idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) is characterized by an uncontrolled accumulation and activation of lung fibroblasts. A modulation of fibroblast activation has been observed in various systems with octreotide, a synthetic somatostatin analog with strong affinity for the somatostatin receptor subtype 2 (sst2). One aim of our study was to evaluate the expression of somatostatin receptors in the lungs of patients with IPF. A second aim was to evaluate the relationship between 111In-octreotide uptake and the effect of pulmonary fibrosis as assessed by lung function tests and parameters and by radiologic findings. METHODS: We investigated 11 patients with IPF, 6 patients with pulmonary fibrosis associated with systemic sclerosis (SSc), and 19 patients with disease not of the lung (control patients). The expression of somatostatin receptors was evaluated in vivo using 111In-octreotide scintigraphy. We evaluated the relationship between 111In-octreotide uptake and the activity of pulmonary fibrosis as assessed by lung function tests, bronchoalveolar lavage (BAL) cellularity, and high-resolution CT (HRCT) of the chest. Planar images and thoracic SPECT (24 h) were performed after injection of 222 MBq of 111In-octreotide. Lung uptake was quantified using the lung-to-background ratio (L/B). In addition, the expression of sst2 was evaluated in vitro, in frozen lung-tissue samples using autoradiography, and in human cultures of lung fibroblasts using a ligand-binding assay. RESULTS: Compared with lung uptake in control patients (median L/B, 1.25; range, 1.14-1.49), lung uptake was increased in all 11 IPF patients (median L/B, 2.63; range, 1.59-3.13; P < 0.001) and in 4 of 6 SSc patients (median L/B, 1.68; range, 1.42-2.16). The L/B was lower in SSc patients than in IPF patients (P = 0.011). Increased uptake correlated with the alteration of lung function (carbon monoxide diffusing capacity [rho = -0.655; P = 0.038], diffusing capacity for carbon monoxide and alveolar volume ratio [rho = -0.627; P = 0.047], vital capacity [rho = -0.609; P = 0.054], and total lung capacity [rho = -0.598; P = 0.058]) and with the intensity of alveolitis (total BAL cellularity [rho = 0.756; P = 0.045], neutrophil counts [rho = 0.738; P = 0.05]), and HRCT fibrosis score (rho = 0.673; P = 0.007). Autoradiography suggested that vascular structures were a prominent binding site. Lung fibroblasts expressed somatostatin receptors in vitro as measured by binding assay. CONCLUSION: Our preliminary results identified an increased expression of sst2 in (mainly idiopathic) pulmonary fibrosis. Lung uptake correlates with the alteration of lung function and with the intensity of alveolitis.

Impact of E22 on two-stroke and four-stroke snowmobiles

A push to reduce dependency on foreign energy and increase the use of renewable energy has many gas stations pumping ethanol blended fuels. Recreational engines typically have less complex fuel management systems than that of the automotive sector. This prevents the engine from being able to adapt to different ethanol concentrations. Using ethanol blended fuels in recreational engines raises several consumer concerns. Engine performance and emissions are both affected by ethanol blended fuels. This research focused on assessing the impact of E22 on two-stroke and four-stroke snowmobiles. Three snowmobiles were used for this study. A 2009 Arctic Cat Z1 Turbo with a closed-loop fuel injection system, a 2009 Yamaha Apex with an open-loop fuel injection system and a 2010 Polaris Rush with an open-loop fuel injection system were used to determine the impact of E22 on snowmobile engines. A five mode emissions test was conducted on each of the snowmobiles with E0 and E22 to determine the impact of the E22 fuel. All of the snowmobiles were left in stock form to assess the effect of E22 on snowmobiles currently on the trail. Brake specific emissions of the snowmobiles running on E22 were compared to that of the E0 fuel. Engine parameters such as exhaust gas temperature, fuel flow, and relative air to fuel ratio (λ) were also compared on all three snowmobiles. Combustion data using an AVL combustion analysis system was taken on the Polaris Rush. This was done to compare in-cylinder pressures, combustion duration, and location of 50% mass fraction burn. E22 decreased total hydrocarbons and carbon monoxide for all of the snowmobiles and increased carbon dioxide. Peak power increased for the closed-loop fuel injected Arctic Cat. A smaller increase of peak power was observed for the Polaris due to a partial ability of the fuel management system to adapt to ethanol. A decrease in peak power was observed for the open-loop fuel injected Yamaha.

Ischemia-induced up-regulation of heme oxygenase-1 protects from apoptotic cell death and tissue necrosis

BACKGROUND: Tissues are endowed with protective mechanisms to counteract chronic ischemia. Previous studies have demonstrated that endogenous heme oxygenase (HO)-1 may protect parenchymal tissue from inflammation- and reoxygenation-induced injury. Nothing is known, however, on whether endogenous HO-1 also plays a role in chronic ischemia to protect from development of tissue necrosis. The aim of this study is, therefore, to evaluate in vivo whether endogenous HO-1 exerts protection on chronically ischemic musculocutaneous tissue, and whether this protection is mediated by an attenuation of the microcirculatory dysfunction. MATERIALS AND METHODS: In C57BL/6-mice, a chronically ischemic flap was elevated and fixed into a dorsal skinfold chamber. In a second group, tin-protoporphyrin-IX was administrated to competitively block the action of HO-1. Animals without flap elevation served as controls. With the use of intravital fluorescence microscopy, microcirculation, apoptotic cell death, and tissue necrosis were analyzed over a 10-day observation period. The time course of HO-1 expression was determined by Western blotting. RESULTS: Chronic ischemia induced an increase of HO-1 expression, particularly at day 1 and 3. This was associated with arteriolar dilation and hyperperfusion, which was capable of maintaining an adequate capillary perfusion density in the critically perfused central part of the flap, demarcating the distal necrosis. Inhibition of endogenous HO-1 by tin-protoporphyrin-IX completely abrogated arteriolar dilation (44.6 +/- 6.2 microm versus untreated flaps: 71.3 +/- 7.3 microm; P < 0.05) and hyperperfusion (3.13 +/- 1.29 nL/s versus 8.55 +/- 3.56 nL/s; P < 0.05). This resulted in a dramatic decrease of functional capillary density (16 +/- 16 cm/cm(2)versus 84 +/- 31 cm/cm(2); P < 0.05) and a significant increase of apoptotic cell death (585 +/- 51 cells/mm(2)versus 365 +/- 53 cells/mm(2); P < 0.05), and tissue necrosis (73% +/- 5% versus 51% +/- 5%; P < 0.001). CONCLUSION: Thus, our results suggest that chronic ischemia-induced endogenous HO-1 protects ischemically endangered tissue, probably by the vasodilatory action of the HO-1-associated carbon monoxide.