Effects of Deicing Salt Trace Compounds on Deterioration of Portland Cement Concrete, HR-271, 1987

A study was made of the detrimental effects of trace amounts of calcium sulfate (occurring naturally in halite deposits used for deicing) on portland cement concrete pavements. It was found that sulfate introduced as gypsum with sodium chloride in deicing brines can have detrimental effects on portland cement mortar. Concentrations of sulfate as low as 0.5% of the solute rendered the brine destructive. Conditions of brine application were critical to specimen durability. The mechanisms of deterioration were found to be due to pore filling resulting from compound formation and deposition. A field evaluation of deteriorating joints suggests that the sulfate phenomena demonstrated in the laboratory also operates in the field. A preliminary evaluation was made of remedies: limits on sulfates, fly ash admixtures, treatment of existing pavement, and salt treatments. This report gives details of the research objectives, experimental design, field testing, and possible solutions. Recommendations for further study are presented.

08023-013 DMACC Lake Final Report

The DMACC Lake Watershed Improvement project will focus on water quality and quantity as well as channel and lake restoration. Roadway, parking lot, and roof drainage from the west and northwest portions of the campus add significant amounts of pollutants and silt to the lake. Severe channel erosion exists along the northern creek channel with exposed cut banks ranging from 2-10 feet in height devoid of vegetation. Heavy lake sedimentation and algae blooms are a result of accumulated sediment being conveyed to the lake. Most sections of the north channel have grades of between 0.5% and 1%. This channel receives large scouring flow velocities. There are no natural riffle or pool systems. There are five areas where these riffle and pool systems may need to be created in order to slow overall channel velocities. This will create a series of rock riffles and a still pool that will mimic the conditions that natural channels tend to create, protecting the channel from undercutting. Multiple practices will need to be implemented to address the pollutant, silt, and channel erosion. Improvements will be specifically tailored to address problems observed within the north channel, on-site drainage from the west and northwest, as well as off-site drainage to the north of the campus and east of Ankeny Blvd (Hwy 69). The result will be improved quality and quantity of site drainage and a channel with a more natural appearance and reduced scour velocities. Sections of the north channel will require grading to establish slopes that can support deep rooted vegetation and to improve maintenance access. Areas with eroded banks will require slope pull back and may also require toe armor protection to stabilize. A constructed wetland will collect and treat runoff from the west on site parking lot, before being discharged into the lake. This project will create educational opportunities to both students and the general public as well as interested parties outside of the local area for how an existing system can be retro fitted for improved watershed quality.

06010-005 Holiday Lake Watershed Final Report

Holiday Lake is included in the Walnut Creek watershed, which is listed on the 303(d) list of impaired water bodies. Research indicates that the causes of impairment are sedimentation and habitat alterations. To improve water quality, the goals of this project are to reduce the sediment delivery into Holiday Lake by 50% and assist in educating watershed residents about cost-effective ways to control sediment and nutrient contaminates. The best management practices will be installed to filter the water, reducing sediment and chemical loading into the lake. When all practices are installed, nearly 100% of the lake’s drainage area will be controlled.

Degradação fotoeletroquímica do herbicida bentazona sobre eletrodos de carbono modificados por TiO2

This work involved the study of degradation of the herbicide bentazone in aqueous solution by different routes, in order to search a method that generates safe products to the environment. It was tested electrochemical polarization methods involving positive and negative potential, irradiation with UV light and deposition of TiO2 on the electrode surface, seeking a catalytic effect. After different times of degradation, aliquots were removed and the scan of molecular absorption spectrum of UV-Vis was performed. From the spectra decay of bentazone, the kinetics of different processes was accompanied and the rate constants were determined.

Riparian vegetation affected by bank erosion in the Lower São Francisco River, Northeastern Brazil

Changes in the hydrological regime of the Lower São Francisco River, located in Northeastern Brazil have brought negative environmental impacts, jeopardizing the flora and fauna of a global biodiversity hotspot, due to implementation of hydroelectric power dams and surface water withdrawal for irrigation in public and private perimeters. Remnants of the riparian stratum associated to the riverbank destabilization in six fragments were studied by surveying trees, shrubs, herbs, and aquatic species. The calculation of the Factor of Safety (FS) was performed in order to understand the riverbank's stability related to soil texture and vegetation cover. An overall number of 51 botanic families distributed in 71 genera and 79 species were recorded, predominantly from the families Mimosaceae, Myrtaceae, and Fabaceae. The fragmented riparian vegetation is mostly covered by secondary species under a strong anthropogenic impact such as deforestation, mining and irrigation, with an advanced erosion process in the river margins. Strong species that withstand the waves present in the river flow are needed to reduce the constant landslides that are mainly responsible for the river sedimentation and loss of productive lands. A lack of preservation attitude among the local landholders was identified, and constitutes a continuing threat to the riparian ecosystem biodiversity.

Käänteisosmoosin esikäsittelymenetelmät

Käänteisosmoosisuodatusta käytetään erityisesti teollisuuden jätevesien loppupuhdistuksessa. Suodatuksen ongelmana on kalvojen likaantuminen ja tukkiutuminen. Tässä työssä on aiempia tutkimuksia hyväksikäyttäen tutkittu käänteisosmoosiin tulevan veden esikäsittelemistä niin, että kalvojen likaantumiselta vältyttäisiin. Menetelmien vertailussa on käytetty erilaisia veden laadusta kertovia parametreja. Ongelmallisimmiksi aineksiksi huomattiin orgaaninen aines ja jotkin veteen liuenneet ionit. Kiintoaineen erottaminen ei ole ollut suuri ongelma, sillä sen saa poistettua tavallisesti käytetyillä rakeissuodatuksella, laskeutuksella, flotaatiolla ja kalvosuodatuksella. Orgaanista ainesta on saatu erotettua erityisesti hapettamalla, aktiivilieteprosessilla ja biologisella aktiivihiilisuodattimella. Mikro- ja ultrasuodatusta käytetään usein juuri ennen käänteisosmoosia poistamaan erityisesti kolloidista materiaalia ja joitain liuenneita ioneja. Flokkien muodostaminen koagulaatiossa ja flokkulaatiossa parantaa lähes kaikkien menetelmien toimivuutta selvästi. Veden puhdistuksessa käytetyt kemikaalit voivat myös liika-annosteltuina liata kalvoja. Vesien pitoisuuksissa eri ainesten osalta on huomattavia eroja, joten puhdistettava vesi on hyvä analysoida etukäteen parhaiden käsittelymenetelmien valitsemiseksi.

Suodattimessa tapahtuvan kiintoaineen laskeutumisen vaikutus suodinkakun ominaisuuksiin

Laskeutus ja suodatus ovat paljon tutkittuja ja laajassa käytössä olevia mekaanisia erotusmenetelmiä. Laskeutumisen vaikutusta suodatuksen yhteydessä ei kuitenkaan ole tutkittu juurikaan. Tämän työn tavoitteena on selvittää suodattimessa ennen vakiopaine suodatusta tapahtuvan kiintoaineen laskeutumisen vaikutusta suodatuksen tuloksiin. Työn kirjallisuusosuudessa käsitellään työhön liittyvää teoriaa partikkelikokojakaumista, laskeutumisesta, suodatuksesta ja flokkulanttien käytöstä sekä tehdään yhteenvetoa aiemmasta laskeutumista ja suodatusta yhdistävästä tutkimuksesta. Koska käsitellyt aiheet ovat laajoja ja niitä on useita, joudutaan teorian esittämisessä tekemään rajauksia. Työn kokeellisessa osassa tutkitaan suodattimessa tapahtuvan laskeutuksen vaikutusta suodatukseen. Kokeet suoritetaan 20 m-% kalsiumkarbonaattilietteellä. Kokeissa tutkitaan laskeutumisen vaikutusta antamalla lietteen laskeutua suodattimessa tietyn ajan ennen suodatuksen aloitusta. Lisäksi tutkitaan flokkulanttien lisäämisen vaikutusta mahdollisiin ilmiöihin. Koetuloksista nähdään pidemmän laskeutusajan ennen suodatusta alentavan kakun keskimääräistä ominaisvastusta ja vaikutus kasvaa merkittävästi kun lietteeseen on lisätty flokkulanttia. Suodatusta edeltävä laskeutus siis helpottaa varsinaista suodatusta.

Partikkelikokojakaumamenetelmän testaus INCA Feature

Tässä työssä testattiin partikkelikokojakaumien analysoinnissa käytettävää kuvankäsittelyohjelmaa INCA Feature. Partikkelikokojakaumat määritettiin elektronimikroskooppikuvista INCA Feature ohjelmaa käyttäen partikkeleiden projektiokuvista päällystyspigmenttinä käytettävälle talkille ja kahdelle eri karbonaattilaadulle. Lisäksi määritettiin partikkelikokojakaumat suodatuksessa ja puhdistuksessa apuaineina käytettäville piidioksidi- ja alumiinioksidihiukkasille. Kuvankäsittelyohjelmalla määritettyjä partikkelikokojakaumia verrattiin partikkelin laskeutumisnopeuteen eli sedimentaatioon perustuvalla SediGraph 5100 analysaattorilla ja laserdiffraktioon perustuvalla Coulter LS 230 menetelmällä analysoituihin partikkelikokojakaumiin. SediGraph 5100 ja kuva-analyysiohjelma antoivat talkkipartikkelien kokojakaumalle hyvin samankaltaisen keskiarvon. Sen sijaan Coulter LS 230 laitteen antama kokojakauman keskiarvo poikkesi edellisistä. Kaikki vertailussa olleet partikkelikokojakaumamenetelmät asettivat eri näytteiden partikkelit samaan kokojärjestykseen. Kuitenkaan menetelmien tuloksia ei voida numeerisesti verrata toisiinsa, sillä kaikissa käytetyissä analyysimenetelmissä partikkelikoon mittaus perustuu partikkelin eri ominaisuuteen. Työn perusteella kaikki testatut analyysimenetelmät soveltuvat paperipigmenttien partikkelikokojakaumien määrittämiseen. Tässä työssä selvitettiin myös kuva-analyysiin tarvittava partikkelien lukumäärä, jolla analyysitulos on luotettava. Työssä todettiin, että analysoitavien partikkelien lukumäärän tulee olla vähintään 300 partikkelia. Liian suuri näytemäärä lisää kokojakauman hajontaa ja pidentää analyysiin käytettyä aikaa useaan tuntiin. Näytteenkäsittely vaatii vielä lisää tutkimuksia, sillä se on tärkein ja kriittisin vaihe SEM ja kuva-analyysiohjelmalla tehtävää partikkelikokoanalyysiä. Automaattisten mikroskooppien yleistyminen helpottaa ja nopeuttaa analyysien tekoa, jolloin menetelmän suosio tulee kasvamaan myös paperipigmenttien tutkimuksessa. Laitteiden korkea hinta ja käyttäjältä vaadittava eritysosaaminen tulevat rajaamaan käytön ainakin toistaiseksi tutkimuslaitoksiin.

Innover en politique : les acteurs internationaux, régionaux et nationaux en stratégies de développement économique en Afrique

Pourquoi, comment et quand y a-t-il changement institutionnel et politique en Afrique ? En examinant les stratégies de développement économique de l’Afrique postcoloniale et en s’intéressant à l’évolution du rôle de l’État – État comme acteur central du développement, tentative du retrait de l’État, interventionnisme limité au social, retour de l’État dans la sphère économique –, la présente thèse se propose d’expliquer le changement sous l’angle original des innovations politiques et institutionnelles. En effet, derrière l’apparente continuité que la plupart des auteurs tant analytiques que normatifs fustigent, il se produit des innovations dont nous proposons de rendre compte par le biais des variables idéationnelles, stratégiques, temporelles et institutionnelles. Cette thèse propose ainsi une analyse comparative inédite du rôle des acteurs nationaux (élites, États, administrations publiques du Bénin, Burkina Faso, Cameroun, Côte d’Ivoire, Congo, Sénégal, Mali, Niger, Togo), des institutions internationales (FMI, Banque mondiale, ONU) et des organisations d’intégration régionale (Union africaine, NEPAD) dans l’émergence et les trajectoires des stratégies de développement en Afrique. Les contextes temporels favorables, les crises des modèles précédents, les configurations et héritages institutionnels structurants, les stratégies instrumentales des acteurs intéressés, l’apprentissage politique, les dimensions cognitives et normatives des idées permettent d’expliquer la diffusion, la sédimentation et la conversion institutionnelles comme processus privilégiés d’innovation en Afrique. La critique de ces concepts permet de développer des outils mieux adaptés pour expliquer certaines innovations, soit l’inclusion et l’intrusion institutionnelles. L’inclusion institutionnelle est un processus mi-stratégique et mi-idéationnel à travers lequel les acteurs nationaux ou régionaux incluent intentionnellement des stratégies (ou solutions) internationales déjà existantes dans une nouvelle institution ou politique dans le but d’accroître la probabilité d’acceptation (reconnaissance, convenance sociale, partage réel ou supposé des mêmes valeurs) ou de succès (pour faire valoir les intérêts) de cette dernière dans un environnement politique structuré. Les idées sont constitutives des intérêts dans ce processus. L’intrusion institutionnelle renvoie à un processus mi-stratégique et mi-structurel par lequel les acteurs nationaux se font relativement imposer de nouvelles institutions ou politiques qu’ils n’acceptent qu’en raison de l’asymétrie de pouvoir, de la contrainte structurelle (structure), ou des gains escomptés (stratégies) des acteurs internationaux, alors que des solutions de rechange pertinentes et non contraignantes sont quasi inexistantes. Ceci n’exclut pas l’existence d’une marge de manœuvre des acteurs nationaux. Inspirés de spécialistes comme Nicolas van de Walle, Kathleen Thelen, Robert Bates, Barry Weingast, Alexander Wendt, Peter Hall, Theda Skocpol et Paul Pierson, ces concepts d’intrusion et d’inclusion institutionnelles que nous proposons réconcilient des approches parfois jugées contradictoires en intégrant les dimensions stratégiques, institutionnelles, historiques et idéationnelles à l’analyse d’un même objet scientifique. Au niveau empirique, la présente thèse permet d’avoir une meilleure compréhension des processus d’émergence des stratégies de développement économique en Afrique, ainsi qu’une meilleure connaissance des relations entre les acteurs internationaux, régionaux et nationaux en ce qui concerne l’émergence et le développement des institutions et des politiques publiques relatives au développement. Une attention particulière est accordée à la dynamique entre différents acteurs et variables (idées, intérêts, institution, temps) pour expliquer les principales stratégies des trois dernières décennies : les stratégies nationales de développement du Bénin, Burkina Faso, Cameroun, Côte d’Ivoire, Congo, Sénégal, Mali, Niger, Togo, le Plan d’action de Lagos, les programmes d’ajustement structurel, le Nouveau Partenariat pour le Développement de l’Afrique, les Documents de stratégie pour la réduction de la pauvreté et certaines interventions du Fonds monétaire international, de Banque mondiale et de l’ONU. En s’intéressant à la question de l’innovation délaissée à tort par la plupart des analyses sérieuses, la présente thèse renouvelle la discussion sur le changement et l’innovation politiques et institutionnels en Afrique et en science politique.

Caractérisation de l'interaction de l'auto-antigène ADN topoisomérase I avec les fibroblastes dans la sclérose systémique

La sclérose systémique (ScS) est une maladie auto-immune d’origine inconnue qui est caractérisée par des atteintes vasculaires, des dérèglements cellulaire et immunitaire. La majorité des patients atteints de ScS possède des auto-anticorps dirigés contre des protéines nucléaires. Ces auto-anticorps sont associés à des manifestations cliniques spécifiques favorisant la classification et le diagnostic de la ScS. Les anti-ADN topoisomérase I (antitopo) sont l’un des principaux auto-anticorps retrouvés dans la ScS. Ils sont associés à la forme la plus grave de la maladie, soit la forme diffuse. Celle-ci se caractérise par une importante fibrose progressant vers une atteinte viscérale. La fibrose résulte d’une production excessive et dérégulée de matrice extracellulaire par les fibroblastes. Bien que les anti-topo soient associés à un très mauvais pronostic et qu’ils corrèlent avec l’activité et la sévérité de la maladie, leur rôle dans la pathogenèse de la ScS n’est pas élucidé. Toutefois, depuis que certains auto-antigènes ont démontré des fonctions additionnelles lorsque retrouvés dans le milieu extracellulaire, leur contribution suscite un intérêt marqué. En effet, ces auto-antigènes, dits bifonctionnels, influencent la physiologie de certaines cellules en se liant à leur surface. Ainsi, la détermination du rôle de ces autoantigènes ouvre la voie pour l’exploration du rôle potentiellement pathogène de leurs autoanticorps. Tout d’abord, nous avons démontré que l’auto-antigène topo, ciblée par les antitopo, pouvait influencer la physiologie du fibroblaste suite à l’activation de voies de signalisations intracellulaires stimulant la migration cellulaire. Nos résultats suggèrent fortement que la topo stimule le fibroblaste suite à son interaction avec le CCR7, un récepteur de chimiokine, présent à sa surface. Nous avons également démontré que la topo utilisait les protéoglycans à chaînes d’héparanes sulfates (HSPG) à titre de corécepteurs. Il avait été démontré que la topo liée à la surface des fibroblastes entraînait le recrutement d’anti-topo, l’adhésion et l’activation monocytaires. Nous avons ici démontré que la présence d’anticorps anti-topo entraîne l’amplification de la liaison de la topo au niveau des HSPG. De ce fait, le complexe immun à la surface des fibroblastes pourrait contribuer à l’initiation d’une cascade inflammatoire propice au développement d’une fibrose, caractéristique de la ScS. En dernier lieu, nos résultats nous ont permis de suggérer l’utilisation de l’héparine et des héparines de bas poids moléculaires comme approche thérapeutique pour la ScS puisqu’elles permettent autant de prévenir la liaison du complexe immun topo/anti-topo au niveau des HSPG que de le dissocier une fois lié. En résumé, notre étude soutient d’abord le rôle actif de l’auto-antigène dans la physiologie des fibroblastes mais également le rôle pathogène des anti-topo en présence de la topo dans la ScS. Finalement, les résultats de notre étude permettent de proposer une approche thérapeutique potentielle pour inhiber le développement d’une cascade inflammatoire et pro-fibrotique.

Les cellules endothéliales peuvent acquérir un phénotype mésenchymateux associé avec l’expression de la protéine nestine dans un modèle d’hypertrophie cardiaque et de fibrose réactive

L’hypertrophie cardiaque représente la réponse primaire du cœur dans le but d’améliorer la fonction cardiaque qui est compromise suite à un accident ischémique ou une surcharge hémodynamique. Cependant, l’hypertrophie cardiaque a pour conséquence pathologique la fibrose réactive, qui est caractérisée par la synthèse incontrôlée et le dépôt du collagène par les myofibroblastes. Ainsi, l’accumulation accrue du collagène dans le cœur hypertrophié mène à l’augmentation de la rigidité cardiaque et la détérioration progressive de la fonction contractile du cœur. Plusieurs études ont démontré que la protéine nestine, appartenant à la famille des filaments intermédiaires, est ré-exprimée dans les myofibroblastes durant la fibrose réparative et est impliquée dans la prolifération cellulaire. Basée sur ces observations, cette étude teste l’hypothèse selon laquelle nestine est induite dans les myofibroblastes suivant le développement de la fibrose réactive dans le cœur des rats ayant subi une constriction aortique supra-rénale. Deux semaines suivant une constriction aortique supra-rénale chez le rat, un patron d’hypertrophie concentrique cardiaque a été observé et associé avec une réponse de fibrose réactive caractérisée par le dépôt accru de collagène dans le tissu interstitiel et la région péri-vasculaire de nombreux vaisseaux sanguins cardiaques. De plus, les niveaux de la protéine nestine sont augmentés significativement dans les cœurs des rats hypertrophiés, et ce, de façon corrélative avec la pression artérielle moyenne et la pression systolique du ventricule gauche. Les techniques d’immunofluorescences ont révélé une apparition accrue des cellules immunoréactives à nestine, qui présentent un phénotype mésenchymateux caractérisé par la co-expression de collagène dans le tissu interstitiel et la région péri-vasculaire des cœurs hypertrophiés. Ces données suggèrent que les fibroblastes résidents peuvent exprimer la protéine nestine ou que l’expression de nestine est induite en réponse aux facteurs pro-fibrotiques impliqués dans la fibrose réactive. En effet, l’exposition des myofibroblastes normaux et des myofibroblastes isolés des cœurs hypertrophiés à l’AII, TGF-B1 et EGF augmente significativement l’expression de la protéine nestine, tandis que l’expression de l’α-SMA demeure inchangée. De plus, de manière prédominante dans le cœur hypertrophié, des cellules non-vasculaires CD31(+) ont été détectées dans le tissu interstitiel et la région péri-vasculaire. Ces cellules co-expriment nestine et collagène suggérant une transition des cellules endothéliales vers un phénotype mésenchymateux. Finalement, la protéine nestine, sous sa forme filamenteuse, a été détectée dans les cellules endothéliales de l’artère coronaire humaine et leur exposition au TGF-B1, induit l’expression de collagène. En revanche, l’expression de collagène a été détectée dans les cellules microvasculaires de rats CD31(+), alors que l’expression de nestine est absente. En réponse aux traitements de TGF-B1 et EGF, l’expression de nestine, sous sa forme non-filamenteuse, est détectée dans les cellules microvasculaires de rats. Collectivement, ces données supportent la prémisse selon laquelle la réponse de fibrose réactive dans les cœurs hypertrophiés, suite à une constriction aortique supra-rénale, est attribuée en partie à l’augmentation de l’apparition des cellules mésenchymateuses positives à l’expression de nestine qui proviennent des fibroblastes résidents du ventricule. De plus, les données in vivo et in vitro suggèrent que les cellules endothéliales déplacées représentent une source additionnelle des cellules mésenchymateuses nestine(+) dans le cœur hypertrophié et contribuent au développement de la fibrose réactive. Cibler la protéine nestine peut représenter une approche thérapeutique afin d’atténuer la réponse de fibrose réactive indépendamment de l’origine des cellules mésenchymateuses.

Mechanism of electrical conduction in plasma polymerized furfural thin films

Polyfurfural thin films lying in the thickness range of 1300–2000 A˚ were prepared by ac plasma polymerization technique. The current–voltage characteristics in symmetric and asymmetric electrode configuration were studied with a view to determining the dominant conduction mechanism.It was found that the Schottky conduction mechanism is dominant in plasma polymerized furfural thin films.The predominance of Schottky mechanism was further confirmed based on the thermally stimulated current measurements.

Quantifying the effects of perturbing the physics of an interactive sulfur scheme using an ensemble of GCMs on the climateprediction.net platform

Aerosols from anthropogenic and natural sources have been recognized as having an important impact on the climate system. However, the small size of aerosol particles (ranging from 0.01 to more than 10 μm in diameter) and their influence on solar and terrestrial radiation makes them difficult to represent within the coarse resolution of general circulation models (GCMs) such that small-scale processes, for example, sulfate formation and conversion, need parameterizing. It is the parameterization of emissions, conversion, and deposition and the radiative effects of aerosol particles that causes uncertainty in their representation within GCMs. The aim of this study was to perturb aspects of a sulfur cycle scheme used within a GCM to represent the climatological impacts of sulfate aerosol derived from natural and anthropogenic sulfur sources. It was found that perturbing volcanic SO2 emissions and the scavenging rate of SO2 by precipitation had the largest influence on the sulfate burden. When these parameters were perturbed the sulfate burden ranged from 0.73 to 1.17 TgS for 2050 sulfur emissions (A2 Special Report on Emissions Scenarios (SRES)), comparable with the range in sulfate burden across all the Intergovernmental Panel on Climate Change SRESs. Thus, the results here suggest that the range in sulfate burden due to model uncertainty is comparable with scenario uncertainty. Despite the large range in sulfate burden there was little influence on the climate sensitivity, which had a range of less than 0.5 K across the ensemble. We hypothesize that this small effect was partly associated with high sulfate loadings in the control phase of the experiment.

Over-parameterised, uncertain 'mathematical marionettes' - How can we best use catchment water quality models? An example of an 80-year catchment-scale nutrient balance

The Integrated Catchment Model of Nitrogen (INCA-N) was applied to the River Lambourn, a Chalk river-system in southern England. The model's abilities to simulate the long-term trend and seasonal patterns in observed stream water nitrate concentrations from 1920 to 2003 were tested. This is the first time a semi-distributed, daily time-step model has been applied to simulate such a long time period and then used to calculate detailed catchment nutrient budgets which span the conversion of pasture to arable during the late 1930s and 1940s. Thus, this work goes beyond source apportionment and looks to demonstrate how such simulations can be used to assess the state of the catchment and develop an understanding of system behaviour. The mass-balance results from 1921, 1922, 1991, 2001 and 2002 are presented and those for 1991 are compared to other modelled and literature values of loads associated with nitrogen soil processes and export. The variations highlighted the problem of comparing modelled fluxes with point measurements but proved useful for identifying the most poorly understood inputs and processes thereby providing an assessment of input data and model structural uncertainty. The modelled terrestrial and instream mass-balances also highlight the importance of the hydrological conditions in pollutant transport. Between 1922 and 2002, increased inputs of nitrogen from fertiliser, livestock and deposition have altered the nitrogen balance with a shift from possible reduction in soil fertility but little environmental impact in 1922, to a situation of nitrogen accumulation in the soil, groundwater and instream biota in 2002. In 1922 and 2002 it was estimated that approximately 2 and 18 kg N ha(-1) yr(-1) respectively were exported from the land to the stream. The utility of the approach and further considerations for the best use of models are discussed. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Assessment of soil particle redistribution on two contrasting cultivated hillslopes

The particle size distributions of surface soils from two cultivated silty fields (Moorfield and Railway South) in Herefordshire, UK, were assessed by sampling on 20-m grids across the fields. Moorfield (8 ha) had a uniform landscape sloping mainly in a North-South direction while Railway South (12 ha) had complex undulating landscape characteristics. Samples from 3 surficial layers were also taken at 3 landscape positions at Moorfield to investigate recent (within-season) soil particle redistribution. Size fractions were determined using chemical dispersion, wet sieving (to separate the sand fractions) and laser gramilometry (for the finer fractions). The distribution of various fractions and the relationships between elevation and the various fractions suggest preferential detachment and movement of coarse to very coarse silt fractions (16-63 mu m), which were found mostly at downslope or depositional areas. Upper slope samples had higher clay to fine silt (< 16 mu m) contents than bottom slope samples. The upslope-downslope patterns of size fractions, particularly on uniformly sloping areas, of the 2 fields were similar and their deposited sediments were dominated by coarse silt fractions. Samples from 3 landscape positions at Moorfield became coarser from the less eroded summit, through the eroding side-slope to the bottom-slope depositional area. Within each of these landscape positions the top 0-2.5 cm layers were more enriched in coarse silt fractions than the bottom layers. The spatial patterns of soil particle size distributions in the 2 fields may be a result of sediment detachment and deposition caused by water erosion and tillage operations. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.