Indicadores biológicos de dois solos com a incorporação de subproduto da agroindústria de café

A adição de subprodutos orgânicos ao solo pode ocasionar mudanças na dinâmica da matéria orgânica dele, influenciando a atividade e utilização do carbono pelos microrganismos presentes nele. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da aplicação de doses crescentes de subproduto da agroindústria de café nos atributos biológicos de dois solos com textura distinta, em diferentes tempos de incubação. O delineamento experimental foi em blocos casualizados, em esquema fatorial 2 × 8, sendo dois solos e oito doses de subproduto de café, com cinco repetições. Foram realizadas coletas de subamostras dos solos aos 30, 60, 90 e 125 dias após a incorporação do subproduto nesses. Nessas datas foram avaliados o carbono microbiano (C-CBM), a respiração basal microbiana (RBM) e o carbono orgânico total (COT). A adição do subproduto do café proporcionou aumentos nos valores de C-CBM, C-CO2 e COT dos dois solos utilizados. A maior atividade microbiana ocorreu no período de 30 dias, com maior liberação de C-CO2; o COT foi superior no solo argiloso por ele permitir maior proteção dos compostos orgânicos à decomposição pelos microrganismos.

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.

Reliability of methods used for the risk assessment of mixture of micropollutants in aquatic enviromments : from theoretical concepts to field observations

Ces dernières années, de nombreuses recherches ont mis en évidence les effets toxiques des micropolluants organiques pour les espèces de nos lacs et rivières. Cependant, la plupart de ces études se sont focalisées sur la toxicité des substances individuelles, alors que les organismes sont exposés tous les jours à des milliers de substances en mélange. Or les effets de ces cocktails ne sont pas négligeables. Cette thèse de doctorat s'est ainsi intéressée aux modèles permettant de prédire le risque environnemental de ces cocktails pour le milieu aquatique. Le principal objectif a été d'évaluer le risque écologique des mélanges de substances chimiques mesurées dans le Léman, mais aussi d'apporter un regard critique sur les méthodologies utilisées afin de proposer certaines adaptations pour une meilleure estimation du risque. Dans la première partie de ce travail, le risque des mélanges de pesticides et médicaments pour le Rhône et pour le Léman a été établi en utilisant des approches envisagées notamment dans la législation européenne. Il s'agit d'approches de « screening », c'est-à-dire permettant une évaluation générale du risque des mélanges. Une telle approche permet de mettre en évidence les substances les plus problématiques, c'est-à-dire contribuant le plus à la toxicité du mélange. Dans notre cas, il s'agit essentiellement de 4 pesticides. L'étude met également en évidence que toutes les substances, même en trace infime, contribuent à l'effet du mélange. Cette constatation a des implications en terme de gestion de l'environnement. En effet, ceci implique qu'il faut réduire toutes les sources de polluants, et pas seulement les plus problématiques. Mais l'approche proposée présente également un biais important au niveau conceptuel, ce qui rend son utilisation discutable, en dehors d'un screening, et nécessiterait une adaptation au niveau des facteurs de sécurité employés. Dans une deuxième partie, l'étude s'est portée sur l'utilisation des modèles de mélanges dans le calcul de risque environnemental. En effet, les modèles de mélanges ont été développés et validés espèce par espèce, et non pour une évaluation sur l'écosystème en entier. Leur utilisation devrait donc passer par un calcul par espèce, ce qui est rarement fait dû au manque de données écotoxicologiques à disposition. Le but a été donc de comparer, avec des valeurs générées aléatoirement, le calcul de risque effectué selon une méthode rigoureuse, espèce par espèce, avec celui effectué classiquement où les modèles sont appliqués sur l'ensemble de la communauté sans tenir compte des variations inter-espèces. Les résultats sont dans la majorité des cas similaires, ce qui valide l'approche utilisée traditionnellement. En revanche, ce travail a permis de déterminer certains cas où l'application classique peut conduire à une sous- ou sur-estimation du risque. Enfin, une dernière partie de cette thèse s'est intéressée à l'influence que les cocktails de micropolluants ont pu avoir sur les communautés in situ. Pour ce faire, une approche en deux temps a été adoptée. Tout d'abord la toxicité de quatorze herbicides détectés dans le Léman a été déterminée. Sur la période étudiée, de 2004 à 2009, cette toxicité due aux herbicides a diminué, passant de 4% d'espèces affectées à moins de 1%. Ensuite, la question était de savoir si cette diminution de toxicité avait un impact sur le développement de certaines espèces au sein de la communauté des algues. Pour ce faire, l'utilisation statistique a permis d'isoler d'autres facteurs pouvant avoir une influence sur la flore, comme la température de l'eau ou la présence de phosphates, et ainsi de constater quelles espèces se sont révélées avoir été influencées, positivement ou négativement, par la diminution de la toxicité dans le lac au fil du temps. Fait intéressant, une partie d'entre-elles avait déjà montré des comportements similaires dans des études en mésocosmes. En conclusion, ce travail montre qu'il existe des modèles robustes pour prédire le risque des mélanges de micropolluants sur les espèces aquatiques, et qu'ils peuvent être utilisés pour expliquer le rôle des substances dans le fonctionnement des écosystèmes. Toutefois, ces modèles ont bien sûr des limites et des hypothèses sous-jacentes qu'il est important de considérer lors de leur application. - Depuis plusieurs années, les risques que posent les micropolluants organiques pour le milieu aquatique préoccupent grandement les scientifiques ainsi que notre société. En effet, de nombreuses recherches ont mis en évidence les effets toxiques que peuvent avoir ces substances chimiques sur les espèces de nos lacs et rivières, quand elles se retrouvent exposées à des concentrations aiguës ou chroniques. Cependant, la plupart de ces études se sont focalisées sur la toxicité des substances individuelles, c'est à dire considérées séparément. Actuellement, il en est de même dans les procédures de régulation européennes, concernant la partie évaluation du risque pour l'environnement d'une substance. Or, les organismes sont exposés tous les jours à des milliers de substances en mélange, et les effets de ces "cocktails" ne sont pas négligeables. L'évaluation du risque écologique que pose ces mélanges de substances doit donc être abordé par de la manière la plus appropriée et la plus fiable possible. Dans la première partie de cette thèse, nous nous sommes intéressés aux méthodes actuellement envisagées à être intégrées dans les législations européennes pour l'évaluation du risque des mélanges pour le milieu aquatique. Ces méthodes sont basées sur le modèle d'addition des concentrations, avec l'utilisation des valeurs de concentrations des substances estimées sans effet dans le milieu (PNEC), ou à partir des valeurs des concentrations d'effet (CE50) sur certaines espèces d'un niveau trophique avec la prise en compte de facteurs de sécurité. Nous avons appliqué ces méthodes à deux cas spécifiques, le lac Léman et le Rhône situés en Suisse, et discuté les résultats de ces applications. Ces premières étapes d'évaluation ont montré que le risque des mélanges pour ces cas d'étude atteint rapidement une valeur au dessus d'un seuil critique. Cette valeur atteinte est généralement due à deux ou trois substances principales. Les procédures proposées permettent donc d'identifier les substances les plus problématiques pour lesquelles des mesures de gestion, telles que la réduction de leur entrée dans le milieu aquatique, devraient être envisagées. Cependant, nous avons également constaté que le niveau de risque associé à ces mélanges de substances n'est pas négligeable, même sans tenir compte de ces substances principales. En effet, l'accumulation des substances, même en traces infimes, atteint un seuil critique, ce qui devient plus difficile en terme de gestion du risque. En outre, nous avons souligné un manque de fiabilité dans ces procédures, qui peuvent conduire à des résultats contradictoires en terme de risque. Ceci est lié à l'incompatibilité des facteurs de sécurité utilisés dans les différentes méthodes. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons étudié la fiabilité de méthodes plus avancées dans la prédiction de l'effet des mélanges pour les communautés évoluant dans le système aquatique. Ces méthodes reposent sur le modèle d'addition des concentrations (CA) ou d'addition des réponses (RA) appliqués sur les courbes de distribution de la sensibilité des espèces (SSD) aux substances. En effet, les modèles de mélanges ont été développés et validés pour être appliqués espèce par espèce, et non pas sur plusieurs espèces agrégées simultanément dans les courbes SSD. Nous avons ainsi proposé une procédure plus rigoureuse, pour l'évaluation du risque d'un mélange, qui serait d'appliquer d'abord les modèles CA ou RA à chaque espèce séparément, et, dans une deuxième étape, combiner les résultats afin d'établir une courbe SSD du mélange. Malheureusement, cette méthode n'est pas applicable dans la plupart des cas, car elle nécessite trop de données généralement indisponibles. Par conséquent, nous avons comparé, avec des valeurs générées aléatoirement, le calcul de risque effectué selon cette méthode plus rigoureuse, avec celle effectuée traditionnellement, afin de caractériser la robustesse de cette approche qui consiste à appliquer les modèles de mélange sur les courbes SSD. Nos résultats ont montré que l'utilisation de CA directement sur les SSDs peut conduire à une sous-estimation de la concentration du mélange affectant 5 % ou 50% des espèces, en particulier lorsque les substances présentent un grand écart- type dans leur distribution de la sensibilité des espèces. L'application du modèle RA peut quant à lui conduire à une sur- ou sous-estimations, principalement en fonction de la pente des courbes dose- réponse de chaque espèce composant les SSDs. La sous-estimation avec RA devient potentiellement importante lorsque le rapport entre la EC50 et la EC10 de la courbe dose-réponse des espèces est plus petit que 100. Toutefois, la plupart des substances, selon des cas réels, présentent des données d' écotoxicité qui font que le risque du mélange calculé par la méthode des modèles appliqués directement sur les SSDs reste cohérent et surestimerait plutôt légèrement le risque. Ces résultats valident ainsi l'approche utilisée traditionnellement. Néanmoins, il faut garder à l'esprit cette source d'erreur lorsqu'on procède à une évaluation du risque d'un mélange avec cette méthode traditionnelle, en particulier quand les SSD présentent une distribution des données en dehors des limites déterminées dans cette étude. Enfin, dans la dernière partie de cette thèse, nous avons confronté des prédictions de l'effet de mélange avec des changements biologiques observés dans l'environnement. Dans cette étude, nous avons utilisé des données venant d'un suivi à long terme d'un grand lac européen, le lac Léman, ce qui offrait la possibilité d'évaluer dans quelle mesure la prédiction de la toxicité des mélanges d'herbicide expliquait les changements dans la composition de la communauté phytoplanctonique. Ceci à côté d'autres paramètres classiques de limnologie tels que les nutriments. Pour atteindre cet objectif, nous avons déterminé la toxicité des mélanges sur plusieurs années de 14 herbicides régulièrement détectés dans le lac, en utilisant les modèles CA et RA avec les courbes de distribution de la sensibilité des espèces. Un gradient temporel de toxicité décroissant a pu être constaté de 2004 à 2009. Une analyse de redondance et de redondance partielle, a montré que ce gradient explique une partie significative de la variation de la composition de la communauté phytoplanctonique, même après avoir enlevé l'effet de toutes les autres co-variables. De plus, certaines espèces révélées pour avoir été influencées, positivement ou négativement, par la diminution de la toxicité dans le lac au fil du temps, ont montré des comportements similaires dans des études en mésocosmes. On peut en conclure que la toxicité du mélange herbicide est l'un des paramètres clés pour expliquer les changements de phytoplancton dans le lac Léman. En conclusion, il existe diverses méthodes pour prédire le risque des mélanges de micropolluants sur les espèces aquatiques et celui-ci peut jouer un rôle dans le fonctionnement des écosystèmes. Toutefois, ces modèles ont bien sûr des limites et des hypothèses sous-jacentes qu'il est important de considérer lors de leur application, avant d'utiliser leurs résultats pour la gestion des risques environnementaux. - For several years now, the scientists as well as the society is concerned by the aquatic risk organic micropollutants may pose. Indeed, several researches have shown the toxic effects these substances may induce on organisms living in our lakes or rivers, especially when they are exposed to acute or chronic concentrations. However, most of the studies focused on the toxicity of single compounds, i.e. considered individually. The same also goes in the current European regulations concerning the risk assessment procedures for the environment of these substances. But aquatic organisms are typically exposed every day simultaneously to thousands of organic compounds. The toxic effects resulting of these "cocktails" cannot be neglected. The ecological risk assessment of mixtures of such compounds has therefore to be addressed by scientists in the most reliable and appropriate way. In the first part of this thesis, the procedures currently envisioned for the aquatic mixture risk assessment in European legislations are described. These methodologies are based on the mixture model of concentration addition and the use of the predicted no effect concentrations (PNEC) or effect concentrations (EC50) with assessment factors. These principal approaches were applied to two specific case studies, Lake Geneva and the River Rhône in Switzerland, including a discussion of the outcomes of such applications. These first level assessments showed that the mixture risks for these studied cases exceeded rapidly the critical value. This exceeding is generally due to two or three main substances. The proposed procedures allow therefore the identification of the most problematic substances for which management measures, such as a reduction of the entrance to the aquatic environment, should be envisioned. However, it was also showed that the risk levels associated with mixtures of compounds are not negligible, even without considering these main substances. Indeed, it is the sum of the substances that is problematic, which is more challenging in term of risk management. Moreover, a lack of reliability in the procedures was highlighted, which can lead to contradictory results in terms of risk. This result is linked to the inconsistency in the assessment factors applied in the different methods. In the second part of the thesis, the reliability of the more advanced procedures to predict the mixture effect to communities in the aquatic system were investigated. These established methodologies combine the model of concentration addition (CA) or response addition (RA) with species sensitivity distribution curves (SSD). Indeed, the mixture effect predictions were shown to be consistent only when the mixture models are applied on a single species, and not on several species simultaneously aggregated to SSDs. Hence, A more stringent procedure for mixture risk assessment is proposed, that would be to apply first the CA or RA models to each species separately and, in a second step, to combine the results to build an SSD for a mixture. Unfortunately, this methodology is not applicable in most cases, because it requires large data sets usually not available. Therefore, the differences between the two methodologies were studied with datasets created artificially to characterize the robustness of the traditional approach applying models on species sensitivity distribution. The results showed that the use of CA on SSD directly might lead to underestimations of the mixture concentration affecting 5% or 50% of species, especially when substances present a large standard deviation of the distribution from the sensitivity of the species. The application of RA can lead to over- or underestimates, depending mainly on the slope of the dose-response curves of the individual species. The potential underestimation with RA becomes important when the ratio between the EC50 and the EC10 for the dose-response curve of the species composing the SSD are smaller than 100. However, considering common real cases of ecotoxicity data for substances, the mixture risk calculated by the methodology applying mixture models directly on SSDs remains consistent and would rather slightly overestimate the risk. These results can be used as a theoretical validation of the currently applied methodology. Nevertheless, when assessing the risk of mixtures, one has to keep in mind this source of error with this classical methodology, especially when SSDs present a distribution of the data outside the range determined in this study Finally, in the last part of this thesis, we confronted the mixture effect predictions with biological changes observed in the environment. In this study, long-term monitoring of a European great lake, Lake Geneva, provides the opportunity to assess to what extent the predicted toxicity of herbicide mixtures explains the changes in the composition of the phytoplankton community next to other classical limnology parameters such as nutrients. To reach this goal, the gradient of the mixture toxicity of 14 herbicides regularly detected in the lake was calculated, using concentration addition and response addition models. A decreasing temporal gradient of toxicity was observed from 2004 to 2009. Redundancy analysis and partial redundancy analysis showed that this gradient explains a significant portion of the variation in phytoplankton community composition, even when having removed the effect of all other co-variables. Moreover, some species that were revealed to be influenced positively or negatively, by the decrease of toxicity in the lake over time, showed similar behaviors in mesocosms studies. It could be concluded that the herbicide mixture toxicity is one of the key parameters to explain phytoplankton changes in Lake Geneva. To conclude, different methods exist to predict the risk of mixture in the ecosystems. But their reliability varies depending on the underlying hypotheses. One should therefore carefully consider these hypotheses, as well as the limits of the approaches, before using the results for environmental risk management

High-dose therapy and autologous hematopoietic stem cell transplantation in T-cell lymphoma : a single centre experience

Le diagnostic de lymphome représente 4% de tous les cancers et a une incidence particulièrement élevée dans les pays industrialisés. La proportion de lymphomes T, évaluée en Europe et aux Etats Unis, représente environ 5 à 10% des lymphomes. Alors que des progrès très sensibles ont été apportés dans la prise en charge et le pronostic des lymphomes B agressifs durant ces dernières décennies et en particulier depuis le début des années 2000 avec l'utilisation des anticorps anti-CD20 associés à la chimiothérapie, le pronostic des lymphomes T reste très décevant. La survie globale des lymphomes T à 5 ans est estimée entre 28% et 38%. Le bénéfice réel d'une chimiothérapie intensive suivie d'une autogreffe de cellules souches hématopoïétiques périphériques au terme d'un traitement de chimiothérapie d'induction dans le lymphome T périphérique reste débattu. Les résultats des rares études prospectives et des études rétrospectives à disposition sont discordants. Nous avons donc analysé rétrospectivement 43 patients successifs de mars 2000 à mars 2011, atteints de lymphome T, issus de notre base de données du programme autogreffe lausannois. Nos analyses statistiques permettent, sur la base d'un suivi médian de 63 mois, une estimation à 12 ans, de la survie globale de nos patients à 40%, de la survie sans progression à 34% et de la survie sans événement à 30%. Ces chiffres s'inscrivent parfaitement dans les résultats des études prospectives qui montrent un bénéfice de l'autogreffe dans le lymphome T. Parmi les différents paramètres pronostiques habituellement évalués, l'âge et l'absence de symptômes B au diagnostic sont les seuls paramètres statistiquement significatifs en analyse univariée dans notre cohorte. En effet, Les patients de moins de 50 ans et ceux qui ne présentent pas de symptômes B au diagnostic ont un meilleur pronostic. Nous concluons de cette analyse que les patients traités par chimiothérapie intensive et autogreffe de cellules souches hématopoïétiques périphériques ont une survie moyenne supérieure aux résultats rapportés dans la littérature avec des traitements de chimiothérapie conventionnelle de type CHOP. En effet, on estime à environ 50% les patients répondant à une chimiothérapie conventionnelle de type CHOP.

VARIABILIDADE ESPACIAL DA PRODUTIVIDADE DE SORGO E DE ATRIBUTOS DO SOLO NA REGIÃO DO ECÓTONO CERRADO-PANTANAL, MS

O Sorghum bicolor (L.) Moech é uma importante forrageira de alta produção, que cresce no cenário brasileiro ainda de forma lenta em substituição ao cultivo de milho safrinha. A cultura do sorgo seria alternativa no período da seca na produção de silagem para o período das águas; contudo, o crescimento e desenvolvimento das plantas pode ser influenciado por alterações nos atributos do solo, como textura, porosidade e estrutura do solo. O objetivo deste trabalho foi analisar e caracterizar a dependência e variabilidade espacial entre atributos do solo e a cultura do sorgo forrageiro, em um Planossolo Hidromórfico no ecótono Cerrado-Pantanal. Para tanto, estimaram-se a produtividade de matérias verde e seca de forragem (MVF e MSF) de sorgo forrageiro e os atributos do solo, como macroporosidade (Ma), microporosidade (Mi), porosidade total (Pt), diâmetro médio geométrico, diâmetro médio ponderado, índice de estabilidade de agregados (IEA) e teor de carbono orgânico total do solo (COT), em duas profundidades: 1 (0,00-0,10 m) e 2 (0,10-0,20 m). Em relação à malha geoestatística, foram realizadas 50 coletas de atributos de planta e solo em 40 ha. Isso possibilitou detectar a elevada variabilidade espacial dos atributos de planta (MVF e MSF) e também os atributos do solo que mais variaram espacialmente. Com relação às variáveis que apresentaram dependência espacial, o coeficiente de determinação (r2) decresceu na seguinte ordem: IEA1, silte2, Ma1, Pt1, areia2, silte1, MSF, argila1, MVF e IEA2. Com isso, verificou-se que IEA1 apresentou o melhor ajuste semivariográfico (r2 = 0,926), com alcance de 677,0 m, e o avaliador da dependência espacial (50,6 %) moderado. O silte1, porém, evidenciou o menor alcance (111,0 m) e, assim, recomenda-se que em estudos posteriores o alcance mínimo a ser adotado, para esse tipo de avaliação, não deve ser inferior a esse valor em Planossolo Hidromórfico sob preparo convencional. A correlação linear foi significativa e elevada para MVF e MSF, ao passo que entre atributos de planta versus solo houve correlações positiva e negativa. No âmbito da cokrigagem, a argila1 foi o melhor indicador para estimar a variabilidade espacial da produtividade de massa seca de forragem de sorgo de correlação significativa e negativa (r = -0,292*).

CARBONO ORGÂNICO TOTAL E AGREGAÇÃO DO SOLO EM SISTEMA DE PLANTIO DIRETO AGROECOLÓGICO E CONVENCIONAL DE CEBOLA

Decorrente dos sistemas de manejo empregados no solo, como o sistema de preparo convencional (SPC) versus o sistema de plantio direto de hortaliças (SPDH), modificações nos atributos edáficos ocorrem; por exemplo, nos índices de agregação do solo e seu teor de carbono orgânico total (COT). Objetivaram-se quantificar os teores de COT e avaliar os índices de agregação do solo e a distribuição dos agregados por classes de diâmetro sob cultivo de cebola em SPDH e SPC, comparados a uma área de mata adjacente em Ituporanga, SC. Os tratamentos constituíram-se da semeadura de plantas de cobertura, solteiras e consorciadas, em SPDH: vegetação espontânea (VE); 100 % aveia; 100 % centeio; 100 % nabo-forrageiro; consórcio de nabo-forrageiro (14 %) e centeio (86 %); e consórcio de nabo-forrageiro (14 %) e aveia (86 %). Adicionalmente, foram avaliadas uma área de cultivo de cebola em SPC por ±37 anos e uma área de mata (floresta secundária; ±30 anos), ambas adjacentes ao experimento. Em setembro de 2013, cinco anos após a implantação dos tratamentos com plantas de cobertura, foram coletadas amostras indeformadas do solo nas camadas de 0-5, 5-10 e 10-20 cm e separados os agregados para avaliar a estabilidade via úmida. Nos agregados, foi quantificado o COT; após a separação em classes de diâmetro (8,00 mm>Ø≥0,105 mm), calcularam-se o diâmetro médio ponderado (DMP) e o geométrico (DMG) dos agregados; a distribuição deles em macroagregados (Ø≥2,0 mm), mesoagregados (2,0>Ø≥0,25 mm) e microagregados (Ø<0,25 mm); e o seu índice de sensibilidade (IS). Os dados foram submetidos à análise de variância e de componentes principais (ACP). Os maiores teores de COT foram encontrados na área de mata (52,83; 37,77; e 26,70 g kg-1, respectivamente para 0-5, 5-10 e 10-20 cm); e os menores, no SPC (18,23 g kg-1, 0-5 cm). Os tratamentos com plantas de cobertura, solteiras ou consorciadas, não apresentaram diferenças entre si (p≤0,05) para o COT, nem em relação à área testemunha (VE). O SPC apresentou os menores índices de DMP (3,425; 3,573; e 3,401 mm), DMG (2,438; 2,682; e 2,541 mm) e IS (0,77; 0,79; e 0,81), nas três camadas avaliadas. Para o DMP e DMG, não foram verificadas diferenças (p≤0,05) entre tratamentos no SPDH; porém, esses índices foram superiores aos do SPC; os de DMP, iguais aos da área de mata; e os de DMG, maiores na camada de 0-5 e 5-10 cm. Na camada de 10-20 cm, no SPDH, o tratamento com nabo-forrageiro apresentou maiores valores de DMP (4,520 mm), DMG (4,284 mm) e IS (1,07). Em relação à distribuição dos agregados por classes de diâmetro, o SPC evidenciou, respectivamente, os menores (14,22; 14,75; e 13,86 g) e maiores (4,94; 3,44; e 3,52 g/3,0; 3,0; e 3,76 g) valores para macro e meso/microagregados, enquanto o SPDH demonstrou maiores valores de macroagregados (médias de 19,90; 20,48; e 18,56 g) em comparação à mata (16,0; 16,31; e 15,47 g) e ao SPC (14,22; 14,75; e 13,86 g) nas três camadas avaliadas. O uso de plantas de cobertura, solteiras ou consorciadas, em SPD de cebola foi eficiente para recuperar e aumentar os teores de COT e os índices de DMP, DMG e IS em relação ao SPC; e, em comparação à área de mata, aumentou o DMG (0-5 e 5-10 cm). O nabo-forrageiro aumentou a agregação do solo (DMG e IS) na camada de 10-20 cm em relação aos demais tratamentos com plantas de cobertura. A ACP evidenciou a perda de COT e o aumento dos meso e microagregados no SPC, assim como a substituição do SPC por SPDH com plantas de cobertura elevou a formação de macroagregados estáveis em água, com posterior aumento do DMP, DMG e IS.

Dinâmica do Carbono e Nitrogênio em Plantações de Eucalipto no Rio Grande do Sul

RESUMO A expansão de plantações de eucalipto no sul do Brasil na última década, especialmente em áreas com campos naturais, potencialmente altera a dinâmica do carbono orgânico total (COT) e nitrogênio total (NT) do solo. Objetivou-se testar o modelo Century 4.5 na simulação das mudanças de estoques de COT e NT na camada superficial (0,0-0,2 m) do solo, em povoamentos de Eucalyptus sp. com diferentes idades em três municípios no RS. Áreas adjacentes com campos naturais foram usadas para estimar os estoques originais de COT e NT desses locais. O modelo Century 4.5 apresentou bom ajuste na simulação do estoque de COT no solo, com valores similares entre os simulados e observados, podendo ser empregado na simulação da dinâmica da matéria orgânica no campo natural e nas plantações de eucalipto dos diferentes locais estudados. Para o estoque de NT do solo, mesmo com as alterações de parâmetros, o modelo Century 4.5 não conseguiu simular esse estoque do solo com eficácia e acurácia estatística aceitável.

Estoque de C e Abundância Natural de 13C em Razão da Conversão de Áreas de Floresta e Pastagem em Bioma Mata Atlântica

RESUMO Conversões da cobertura vegetal decorrentes do manejo podem alterar o estoque de carbono e a abundância natural de 13C. Objetivou-se avaliar o estoque de C e a abundância natural de 13C em áreas de sucessão de floresta (F) e pastagem (P), com diferentes tempos de uso, na Floresta Atlântica no Estado de Santa Catarina. Sete sucessões de uso entre F e P foram definidas por fotografias aéreas tomadas em 1957, 1978 e 2008, entrevistas com moradores e escolha de áreas com florestas em estádio médio de regeneração. As sucessões foram identificadas como FFP, FPF, FFP, FPP, PFF, PPF, PPP, em que a primeira letra se refere ao uso observado em 1957; a segunda, em 1978; e a terceira, em 2008. Foram coletadas amostras de solo nas camadas de 0,00-0,10; 0,10-0,20; 0,20-0,30; 0,30-0,40; 0,40-0,50; 0,50-0,60; 0,60-0,80 e 0,80-1,00 m. Quantificaram-se os teores de carbono orgânico total (COT), abundância de C (δ13C), densidade do solo (Ds) e estoque de carbono (ECOT). A conversão de F em P proporcionou aumento da Ds e reduções nos teores de COT e no ECOT do solo. O maior valor de ECOT ocorreu nas áreas atualmente ocupadas por florestas, mesmo tendo sido utilizadas como pasto anteriormente. Áreas de floresta secundária tenderam, em relação aos teores de COT, a um novo equilíbrio, dado que foram verificados teores de COT superiores aos quantificados em áreas de floresta primária. As áreas de floresta e pastagem, com diferentes idades de uso e nas diferentes profundidades de solo avaliadas, evidenciaram respostas na δ13C, resultando em diferentes assinaturas isotópicas, confirmando a mudança de uso de plantas C3 para C4. Em pastagens com 50 anos de uso, na camada de 0,00-0,10 m, 66 % do COT do solo ainda é derivado da floresta original. A análise de componentes principais (ACP) indicou que o COT foi o atributo que melhor discriminou as alterações em razão do uso da terra, nas diferentes camadas de solo.

ATRIBUTOS QUÍMICOS E FÍSICOS DE SOLO CULTIVADO COM OLERÁCEAS EM MICROBACIA HIDROGRÁFICA, APÓS DESASTRE AMBIENTAL

RESUMO A matéria orgânica do solo é uma importante fonte primária de nutrientes às plantas e influencia a infiltração, retenção de água, suscetibilidade à erosão e agregação do solo. No entanto, esse processo está condicionado à qualidade e quantidade da matéria orgânica aportada. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do desastre ambiental causado pela chuva em áreas de produção de oleráceas na região Serrana do Rio de Janeiro. Foram selecionadas as seguintes áreas: A1: sem impacto (testemunha); A2: soterramento total e cultivo de aveia + ervilhaca; A3: transbordamento do rio e cultivo de milheto + girassol; A4: transbordamento do rio e grande deposição de areia com cultivo de aveia-preta; A5: transbordamento do rio com grande deposição de areia e sem cultivo; e A6: transbordamento do rio em pequena escala e sem cultivo. As propriedades edáficas analisadas foram: textura; densidade do solo (Ds); densidade de partículas (Dp); diâmetro médio ponderado (DMP) e diâmetro médio geométrico (DMG) de agregados estáveis em água; pH(H2O), Al3+, Ca2++Mg2+, Na+, H+Al, K, P e carbono orgânico total (COT); e frações granulométricas e químicas da matéria orgânica. Os maiores valores de DMP e DMG foram observados nas áreas A3 e A6, que seguem a mesma tendência dos maiores teores de argila. Os teores de COT e suas frações químicas e físicas apresentaram diferenças em relação à testemunha com os menores valores verificados nas áreas que foram submetidas ao impacto pelo transbordamento do rio e grande deposição de areia. As áreas que foram impactadas pelo soterramento com predomínio da fração argila apresentaram valores semelhantes ou superiores aos da testemunha. As variáveis foram selecionadas e avaliadas por meio da análise de componentes principais, que evidenciou distinção entre as áreas estudadas, com separação entre elas associada à textura do solo e densidade de partículas.

Data-driven clustering : new methods and applications

Abstract : This work is concerned with the development and application of novel unsupervised learning methods, having in mind two target applications: the analysis of forensic case data and the classification of remote sensing images. First, a method based on a symbolic optimization of the inter-sample distance measure is proposed to improve the flexibility of spectral clustering algorithms, and applied to the problem of forensic case data. This distance is optimized using a loss function related to the preservation of neighborhood structure between the input space and the space of principal components, and solutions are found using genetic programming. Results are compared to a variety of state-of--the-art clustering algorithms. Subsequently, a new large-scale clustering method based on a joint optimization of feature extraction and classification is proposed and applied to various databases, including two hyperspectral remote sensing images. The algorithm makes uses of a functional model (e.g., a neural network) for clustering which is trained by stochastic gradient descent. Results indicate that such a technique can easily scale to huge databases, can avoid the so-called out-of-sample problem, and can compete with or even outperform existing clustering algorithms on both artificial data and real remote sensing images. This is verified on small databases as well as very large problems. Résumé : Ce travail de recherche porte sur le développement et l'application de méthodes d'apprentissage dites non supervisées. Les applications visées par ces méthodes sont l'analyse de données forensiques et la classification d'images hyperspectrales en télédétection. Dans un premier temps, une méthodologie de classification non supervisée fondée sur l'optimisation symbolique d'une mesure de distance inter-échantillons est proposée. Cette mesure est obtenue en optimisant une fonction de coût reliée à la préservation de la structure de voisinage d'un point entre l'espace des variables initiales et l'espace des composantes principales. Cette méthode est appliquée à l'analyse de données forensiques et comparée à un éventail de méthodes déjà existantes. En second lieu, une méthode fondée sur une optimisation conjointe des tâches de sélection de variables et de classification est implémentée dans un réseau de neurones et appliquée à diverses bases de données, dont deux images hyperspectrales. Le réseau de neurones est entraîné à l'aide d'un algorithme de gradient stochastique, ce qui rend cette technique applicable à des images de très haute résolution. Les résultats de l'application de cette dernière montrent que l'utilisation d'une telle technique permet de classifier de très grandes bases de données sans difficulté et donne des résultats avantageusement comparables aux méthodes existantes.

Fabricants, comerciants i banquers. Les estructures comercials de la indústria cotonera catalana en el mercat español (1840-1936)

Aquesta tesi analitza la integració vertical entre fabricació, comercialització i finançament a la indústria catalana del període 1840-1936. L¿evidència obtinguda de les fonts arxivístiques confirma la visió tradicional quant a la descripció dels fets, però ofereix una interpretació alternativa, més optimista, de les causes i de les conseqüències. Els fabricants s¿implicaren en la comercialització perquè ells eren els coordinadors entre oferta i demanda (no com en el cas britànic, on ho eren els comerciants), i per tant havien de tenir un peu a cada banda. A més, els fabricants eren els més ben situats per a ser uns banquers eficients dels seus clients.

Vertical integration or specialisation: producing and commercialising cotton goods (1815-1913)

This article describes the ways in which cotton goods were commercialised during the nineteenth century and the first third of the twentieth. Several national cases are analysed: Britain, as the Workshop of the World; France, Germany, Switzerland and the US, as core economies; and Italy and Spain as countries on the European periphery. The main question that we address is why some cotton industries vertically integrated their production and commercialisation processes, but others did not. We present a model that combines industrial district size and product differentiation to explain why vertical integration was present in most cases and why there was vertical specialisation in Lancashire and Lowell.

Cotton manufacturers as bankers: the textile trade and credit in spain, 1840-1913

[cat] La historiografia ha assenyalat que en el segle XIX el crèdit que els fabricants cotoners catalans oferien als seus clients era de caràcter informal i, per tant, impossible de ser transferit al sistema bancari. Això hauria tingut un efecte negatiu en la rendibilitat de les empreses cotoneres. A partir de l’anàlisi de diversos arxius empresarials, així com de fonts judicials i notarials, aquest treball confirma aquesta descripció dels fets però proposa una interpretació més optimista. Els fabricants feien de banquers dels seus clients perquè eren els millor situats per a exercir aquesta funció. Havien construït una bona estructura d’informació, gestionaven eficientment el risc creditici i obtenien beneficis d’aquesta activitat.

Intérêt du monitorage du CO2 expiré pour évaluer la PaCO2 lors d'insuffisance respiratoire aiguë hypercapnique traitée par ventilation non invasive.

Introduction: L'efficacité d'une séance de VNI est habituellement évaluée selon la réponse clinique, l'amélioration de l'acidose respiratoire et de l'hypercapnie. Le but de cette étude était d'évaluer l'intérêt de la mesure du CO2 en fin d'expiration (PETCO2) pour estimer la PaCO2 et son évolution dans le temps. Patients et Méthodes: Des patients de réanimation souffrant d'une insuffisance respiratoire aiguë hypercapnique (PaCO2 >45 mmHg) ont été inclus dans cette étude prospective. La PETCO2était mesurée à l'aide d'un capteur nasobuccal (SmartLine®, Oridion) au cours d'une séance de VNI de 60 minutes. Une gazométrie artérielle et la valeur de PETCO2 étaient enregistrées au début de la séance puis chaque 15 minutes. Des manoeuvres d'expiration complète passives et actives étaient effectuées à 30 et 60 minutes. Le gradient de CO2 (PaCO2- PETCO2) a été calculé pour l'ensemble des mesures, spécifiquement pour chaque manoeuvre d'expiration complète, ainsi qu'individuellement pour chaque patient. Ces grandeurs sont exprimées en moyenne et écart-type pour évaluer le biais et la dispersion observés entre PaCO2 et PETCO2. La différence entre chaque valeurs consécutives de gradient de CO2 (delta gradient de CO2) a été calculées par patient. Cette mesure quantifie la variation au cours du temps du gradient de CO2 pour un patient donné. Résultats: 11 patients ont été inclus (7 BPCO, 1 restrictif et 1 syndrome d'apnée du sommeil). Sur l'ensemble des mesures, le gradient de CO2 était de 14.7 + 10.6 mmHg, lors des manoeuvres d'expiration complètes active il était de 8.1 + 13.0 mmHg, et de 8.8 + 11.9 mmHg lors des expirations passives. Conclusion: Chez les patients présentant une insuffisance respiratoire aiguë hypercanique traitée par VNI, la mesure de la PETCO2 par capteur nasobuccal ne permet de prédire ni la valeur de PaCO2, ni son évolution dans le temps. Les manoeuvres d'expiration complète n'apportent aucune plus value.