Evaluierung und Quantifizierung von Einflussfaktoren auf die aerodynamischen Eigenschaften inhalativer Pulvermischungen

Die Analyse der Einflussfaktoren Kapselmaterial, Trägerlaktose, Additiv-Anteil, Mischreihenfolge und mechanische Belastung ergibt verschiedene Haupteinflussfaktoren und kombinierte Wechselwirkungen, die einen deutlichen Effekt auf die aerodynamischen Eigenschaften (ausgebrachte Dosis und Verteilung des aerodynamischen Feinanteils) haben. Sowohl das Kapselmaterial als auch die Trägerlaktose werden als primäre Einflussfaktoren identifiziert: Mit „inerten” PE-Kapseln lassen sich höhere Resultate erzielen als mit „adhäsiven” Gelatine-Kapseln, während „feines” Trägermaterial die Ausbringung stärker fördert, als „grobes“ Trägermaterial. Alles Faktoren, die sich in gleicher Weise auf die Verteilung des aerodynamischen Feinanteils auswirken. Der zur binären Mischung zugefügte Additiv-Anteil führt neben einem ausgeprägten kapselmaterialabhängigen Effekt auf die Höhe der ausgebrachten Dosis auch zu einer Steigerung in der Verteilung des aerodynamischen Feinanteils („Umhüllungseffekt”), was durch die Variation der Mischreihenfolge anschaulich nachgewiesen wird. Die anschließende detaillierte Charakterisierung der beobachteten Effekte auf Basis von Partikelmorphologie und Oberflächenstruktur der Kapseln führt zu einer Differenzierung in Partikel-Partikel-Wechselwirkungen (z.B. „Umhüllungseffekt”, „Multiplets“) und Partikel-Kapsel- Wechselwirkungen (z.B. „Auspudereffekt”). Durch Entwicklung von analytischen Verfahren wird eine Quantifizierung der Trägerlaktose möglich, was für den Nachweis einer positiven Korrelation zwischen den aerodynamischen Eigenschaften von Wirkstoff und Trägerlaktose notwendig ist. Sowohl für die ausgebrachte Dosis als auch für die Verteilung des aerodynamischen Feinanteils zeigt sich ein parallel verlaufender Anstieg der Ergebnisse.

Iodine speciation in atmospheric aerosols in the marine boundary layer

Iodine chemistry plays an important role in the tropospheric ozone depletion and the new particle formation in the Marine Boundary Layer (MBL). The sources, reaction pathways, and the sinks of iodine are investigated using lab experiments and field observations. The aims of this work are, firstly, to develop analytical methods for iodine measurements of marine aerosol samples especially for iodine speciation in the soluble iodine; secondly, to apply the analytical methods in field collected aerosol samples, and to estimate the characteristics of aerosol iodine in the MBL. Inductively Coupled Plasma – Mass Spectrometry (ICP-MS) was the technique used for iodine measurements. Offline methods using water extraction and Tetra-methyl-ammonium-hydroxide (TMAH) extraction were applied to measure total soluble iodine (TSI) and total insoluble iodine (TII) in the marine aerosol samples. External standard calibration and isotope dilution analysis (IDA) were both conducted for iodine quantification and the limits of detection (LODs) were both 0.1 μg L-1 for TSI and TII measurements. Online couplings of Ion Chromatography (IC)-ICP-MS and Gel electrophoresis (GE)-ICP-MS were both developed for soluble iodine speciation. Anion exchange columns were adopted for IC-ICP-MS systems. Iodide, iodate, and unknown signal(s) were observed in these methods. Iodide and iodate were separated successfully and the LODs were 0.1 and 0.5 μg L-1, respectively. Unknown signals were soluble organic iodine species (SOI) and quantified by the calibration curve of iodide, but not clearly identified and quantified yet. These analytical methods were all applied to the iodine measurements of marine aerosol samples from the worldwide filed campaigns. The TSI and TII concentrations (medians) in PM2.5 were found to be 240.87 pmol m-3 and 105.37 pmol m-3 at Mace Head, west coast of Ireland, as well as 119.10 pmol m-3 and 97.88 pmol m-3 in the cruise campaign over the North Atlantic Ocean, during June – July 2006. Inorganic iodine, namely iodide and iodate, was the minor iodine fraction in both campaigns, accounting for 7.3% (median) and 5.8% (median) in PM2.5 iodine at Mace Head and over the North Atlantic Ocean, respectively. Iodide concentrations were higher than iodate in most of the samples. In the contrast, more than 90% of TSI was SOI and the SOI concentration was correlated significantly with the iodide concentration. The correlation coefficients (R2) were both higher than 0.5 at Mace Head and in the first leg of the cruise. Size fractionated aerosol samples collected by 5 stage Berner impactor cascade sampler showed similar proportions of inorganic and organic iodine. Significant correlations were obtained in the particle size ranges of 0.25 – 0.71 μm and 0.71 – 2.0 μm between SOI and iodide, and better correlations were found in sunny days. TSI and iodide existed mainly in fine particle size range (< 2.0 μm) and iodate resided in coarse range (2.0 – 10 μm). Aerosol iodine was suggested to be related to the primary iodine release in the tidal zone. Natural meteorological conditions such as solar radiation, raining etc were observed to have influence on the aerosol iodine. During the ship campaign over the North Atlantic Ocean (January – February 2007), the TSI concentrations (medians) ranged 35.14 – 60.63 pmol m-3 among the 5 stages. Likewise, SOI was found to be the most abundant iodine fraction in TSI with a median of 98.6%. Significant correlation also presented between SOI and iodide in the size range of 2.0 – 5.9 μm. Higher iodate concentration was again found in the higher particle size range, similar to that at Mace Head. Airmass transport from the biogenic bloom region and the Antarctic ice front sector was observed to play an important role in aerosol iodine enhancement. The TSI concentrations observed along the 30,000 km long cruise round trip from East Asia to Antarctica during November 2005 – March 2006 were much lower than in the other campaigns, with a median of 6.51 pmol m-3. Approximately 70% of the TSI was SOI on average. The abundances of inorganic iodine including iodine and iodide were less than 30% of TSI. The median value of iodide was 1.49 pmol m-3, which was more than four fold higher than that of iodate (median, 0.28 pmol m-3). Spatial variation indicated highest aerosol iodine appearing in the tropical area. Iodine level was considerably lower in coastal Antarctica with the TSI median of 3.22 pmol m-3. However, airmass transport from the ice front sector was correlated with the enhance TSI level, suggesting the unrevealed source of iodine in the polar region. In addition, significant correlation between SOI and iodide was also shown in this campaign. A global distribution in aerosol was shown in the field campaigns in this work. SOI was verified globally ubiquitous due to the presence in the different sampling locations and its high proportion in TSI in the marine aerosols. The correlations between SOI and iodide were obtained not only in different locations but also in different seasons, implying the possible mechanism of iodide production through SOI decomposition. Nevertheless, future studies are needed for improving the current understanding of iodine chemistry in the MBL (e.g. SOI identification and quantification as well as the update modeling involving organic matters).

Generierung leicht dispergierbarer Inhalationspulver mittels Sprühtrocknung

Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, die Möglichkeiten der Sprühtrocknung für die Generierung von Inhalationspulvern zur Therapie von Lungenkrankheiten zu nutzen. Die Erzeugung von physikalisch stabilen und leicht dispergierbaren Partikeln steht hierbei im Vordergrund. Aufgrund von physiko-chemischen Untersuchungen (Glasübergangstemperatur, Fragilität, Relaxationsverhalten, Hygroskopizität) unterschiedlicher amorpher Hilfsstoffe (Lactose, Raffinose, Dextrane, Cyclodextrine) ist für Hydroxypropyl-β-Cyclodextrin das größte Potential für die Stabilisierung eines Wirkstoffes innerhalb einer amorphen Matrix erkennbar. Sprühgetrocknete Partikel weisen im Vergleich zu strahlgemahlenen Partikeln günstigere Dispergier- und Depositionseigenschaften auf. Dies ist vorrangig auf größere Berührungsflächen zwischen strahlgemahlenen Partikeln zurückzuführen. Kugelförmige sprühgetrocknete Partikel besitzen dagegen aufgrund einer punktförmigen Berührung geringere Haftkräfte. Versuche mit unterschiedlich stark gefalteten Partikeloberflächen weisen auf geringere Haftkräfte hin, wenn sich die Partikel an Stellen geringerer Krümmungsradien berühren. Dispergierversuche in einer definierten Rohrströmung (Deagglomerator) lassen auf einen kaskadenartigen Agglomeratzerfall schließen. Durch Sprüheinbettung unterschiedlicher Modellwirkstoffe (Salbutamolsulfat, Ipratropiumbromid, Budesonid) in Hydroxypropyl-β-Cyclodextrin konnten sowohl Einzelformulierungen als auch eine Kombinationsformulierung mit allen drei Wirkstoffen erzeugt werden. Diese weisen bei einem Wirkstoffgehalt bis max. 14% selbst nach vierwöchiger Offenlagerung bei 40°C und 75% r.F. keine bzw. nur geringfügige Veränderungen in der „Fine Particle Dose“ (FPD) auf. Die „Fine Particle Fraction“ (FPF) liegt bei diesen Formulierungen im Bereich von 40% bis 75%. In Verbindung mit einem geeigneten Pack- bzw. Trockenmittel, ist hierbei mit einer physikalischen Stabilität zu rechnen, die eine sinnvolle Produktlaufzeit eines Inhalationspulvers ermöglicht. Formulierungen mit höheren Wirkstoffkonzentrationen zeigen dagegen stärkere Veränderungen nach Stresslagerung. Als Beispiel einer kristallinen Sprühtrocknungsformulierung konnte ein Pulver bestehend aus Mannitol und Budesonid erzeugt werden.

Characterization of primary biogenic aerosol particles by DNA analysis: Diversity of airborne Ascomycota and Basidiomycota

Primary biogenic aerosol (PBA) particles account for large proportions of air particulate matter, and they can influence the hydrological cycle and climate as nuclei for water droplets and ice crystals in clouds, fog, and precipitation. Moreover, they can cause or enhance human, animal, and plant diseases. The actual abundance and properties of PBA particles and components in the atmosphere are, however, still poorly understood and quantified. rnIn this study, the identity, diversity, and frequency of occurrence of PBA particles were investigated by DNA analysis. Methods for the extraction, amplification, and analysis of DNA from aerosol filter samples were developed and optimized for different types of organisms, including fungi, bacteria, and plants. The investigations were focused on fungal DNA, and over 2500 sequences were obtained from air samples collected at different locations and climatic zones around the world (tropical, mid-latitude, sub-polar; continental, marine). rnNearly all fungal DNA sequences could be attributed to the phyla of Ascomycota and Basidiomycota. With regard to species richness, the ratio of Basidiomycota to Ascomycota was much higher in continental air samples (~60:40) than in marine air samples (~30:70). Pronounced differences in the relative abundance and seasonal cycles of various groups of fungi were detected in coarse and fine particulate matter from continental air, with more plant pathogens in the coarse and more human pathogens and allergens in the respirable fine particle fraction (<3 µm). The results of this study provide new information and insights into the sources of PBA particles and the interactions of the biosphere with the atmosphere, climate, and public health. rn

Reactive halogen compounds in the marine boundary layer: method developments and field measurements

Reactive halogen compounds are known to play an important role in a wide variety of atmospheric processes such as atmospheric oxidation capacity and coastal new particle formation. In this work, novel analytical approaches combining diffusion denuder/impinger sampling techniques with gas chromatographic–mass spectrometric (GC–MS) determination are developed to measure activated chlorine compounds (HOCl and Cl2), activated bromine compounds (HOBr, Br2, BrCl, and BrI), activated iodine compounds (HOI and ICl), and molecular iodine (I2). The denuder/GC–MS methods have been used to field measurements in the marine boundary layer (MBL). High mixing ratios (of the order of 100 ppt) of activated halogen compounds and I2 are observed in the coastal MBL in Ireland, which explains the ozone destruction observed. The emission of I2 is found to correlate inversely with tidal height and correlate positively with the levels of O3 in the surrounding air. In addition the release is found to be dominated by algae species compositions and biomass density, which proves the “hot-spot” hypothesis of atmospheric iodine chemistry. The observations of elevated I2 concentrations substantially support the existence of higher concentrations of littoral iodine oxides and thus the connection to the strong ultra-fine particle formation events in the coastal MBL.

Untersuchung der Adhäsionskräfte in interaktiven Pulvermischungen zur Inhalation und deren Veränderung in Abhängigkeit von der Dichtigkeit der Verpackung

Die Untersuchung der Adhäsionskräfte mit Colloid Probe Technik, einer Weiterentwicklung der Rasterkraftmikroskopie (Atomic Force Microscopy=AFM), an erzeugten Carrier- und Wirkstoffkristallen bei Laborbedingungen und unter Einfluss der Luftfeuchte zeigte, dass die Adhäsion von Tiotropiumbromid Monohydrat an Mannitol deutlich höher ist als an Lactose Monohydrat. Die Kohäsionskräfte des Wirkstoffes sind stärker als die Adhäsionskräfte an Carriermaterialien. Auf dieser Grundlage wurde die Hypothese aufgestellt, dass eine Mischung mit Mannitol als Carrier eine kleinere Feinpartikeldosis liefert als eine Mischung mit Lactose. Diese Theorie wurde an interaktiven Pulvermischungen unter Variation von verschiedenen Einflussfaktoren überprüft. Die binare und ternäre Lactose-basierte Mischung lieferte unabhängig vom Kapselmaterial (Gelatine- und Polyethylenkapsel) eine höhere Feinpartikeldosis als die entsprechenden Mannitol-basierten Formulierungen. Die ternäre Komponente bewirkte nur bei Mannitol-basierten Mischungen eine Verbesserung der Feinpartikeldosis. Die detaillierte Untersuchung der aerodynamischen Verteilung ternärer Mischungen zeigte, dass das Kapselmaterial nur unter dem Einfluss der Luftfeuchte und Permeabilität der Blisterverpackung die interpartikulären Wechselwirkungen beeinflusst. Mischungen mit Mannitol als Carrier lieferten unabhängig vom Kapselmaterial, von Luftfeuchte/Lagerungsbedingungen und Permeabilität der Blisterverpackung eine kleinere Feinpartikeldosis als Mischungen mit Lactose als Carrier. Die Carrierart, die Permeabilität der Blisterverpackung und die Luftfeuchte wurden als Haupteinflussfaktoren auf die aerodynamischen Eigenschaften identifiziert. Es konnte gezeigt werden, dass AFM einen wertvollen Beitrag zum Verständnis der interpartikulären Wechselwirkungen leistet und aufgrund prädiktiver Eigenschaften hilfreich in der Entwicklung inhalativer Darreichungs-formen sein kann.

Konzept eines aktiven Pulverinhalators

In dieser Arbeit wird das Konzept eines aktiven Pulverinhalators entwickelt. Im Gegensatz zu einem passiven Pulverinhalator ist bei solch einem Gerät die Abgabe und Dispergierung der Arzneistoffformulierung nicht von einem Inhalationsmanöver abhängig, welches von Patient zu Patient variiert. Solch ein System würde folglich die Zuverlässigkeit und Effizienz der inhalativen Therapie verbessern. Mögliche Anwendungen für einen aktiven Pulverinhalator wären vor allem Indikationen, die die Abgabe hoher Dosen erfordern, wie z.B. in der Therapie mit Antibiotika.rnIn einem Designprozess, der alle aus Kundenwünschen ermittelten Konstruktionsanforderungen sammelt und verschiedene Lösungsansätze vergleicht, wird ein mit Treibgas betriebener atemzugsausgelöster, Mehrfach-Dosis Pulverinhalator als aussichtsreichstes Konzept ermittelt. Dieses Konzept wird in Form von eigens konstruierten Labor-Test-Rigs entwickelt und vor allem hinsichtlich Höhe der Dosierung, Dosiergenauigkeit, und Flussratenabhängigkeit evaluiert. In der Spitze können über 16 mg lungengängiger Dosis erreicht werden, bei im Vergleich zu dem eingesetzten passiven Inhalator mindestens nur halb so großer Streuung. Bei niedrigen Flussraten können immer noch bis zu 80 % der erzielten inhalierbaren Dosis von hohen Flussraten erreicht werden und damit die Ergebnisse des passiven Inhalators deutlich übertreffen.rnTeil der Aufgabe war es, dieses treibgasbetriebene Labor-Test-Rig so zu entwickeln, dass es implementierbar in einen atemzugsausgelösten Mehrfachdosis-Pulverinhalator ist. Dieser treibgasbetriebene, atemzugsausgelöste Mehrfachdosis-Pulverinhalator würde die Kundenwünsche und Konstruktionsanforderungen in sehr hohen Maße erfüllen, so dass hier die Möglichkeit besteht einen Inhalator mit sehr hohem Grad an Patienten-Compliance zu verwirklichen. Durch die Verwendung und Neukombination bereits etablierter Technologien und einen akzeptablen Stückkostenpreis besteht die Möglichkeit den Inhalator tatsächlich zu realisieren und zu vermarkten.

Chemische und physikalische Charakterisierung von Aerosolpartikeln aus besonderen anthropogenen Emissionsquellen : ein integrativer Ansatz mittels online (HR-ToF-AMS)- und komplementärer offline (ATR-FTIR-Spektroskopie)-Analytik

Die Gesundheitseffekte von Aerosolpartikeln werden stark von ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften und somit den jeweiligen Bildungsprozessen und Quellencharakteristika beeinflusst. Während die Hauptquellen der anthropogenen Partikelemissionen gut untersucht sind, stellen die spezifischen Emissionsmuster zahlreicher kleiner Aerosolquellen, welche lokal und temporär zu einer signifikanten Verschlechterung der Luftqualität beitragen können, ein Forschungsdesiderat dar.rnIn der vorliegenden Arbeit werden in kombinierten Labor- und Feldmessungen durch ein integratives Analysekonzept mittels online (HR-ToF-AMS ) und filterbasierter offline (ATR-FTIR-Spektroskopie ) Messverfahren die weitgehend unbekannten physikalischen und chemischen Eigenschaften der Emissionen besonderer anthropogener Aerosolquellen untersucht. Neben einem Fußballstadion als komplexe Mischung verschiedener Aerosolquellen wie Frittieren und Grillen, Zigarettenrauchen und Pyrotechnik werden die Emissionen durch Feuerwerkskörper, landwirtschaftliche Intensivtierhaltung (Legehennen), Tief- und Straßenbauarbeiten sowie abwasserbürtige Aerosolpartikel in die Studie mit eingebunden. Die primären Partikelemissionen der untersuchten Quellen sind vorrangig durch kleine Partikelgrößen (dp < 1 µm) und somit eine hohe Lungengängigkeit gekennzeichnet. Dagegen zeigen die Aerosolpartikel im Stall der landwirtschaftlichen Intensivtierhaltung sowie die Emissionen durch die Tiefbauarbeiten einen hohen Masseanteil von Partikeln dp > 1 µm. Der Fokus der Untersuchung liegt auf der chemischen Charakterisierung der organischen Partikelbestandteile, welche für viele Quellen die NR-PM1-Emissionen dominieren. Dabei zeigen sich wichtige quellenspezifische Unterschiede in der Zusammensetzung der organischen Aerosolfraktion. Die beim Abbrand von pyrotechnischen Gegenständen freigesetzten sowie die abwasserbürtigen Aerosolpartikel enthalten dagegen hohe relative Gehalte anorganischer Substanzen. Auch können in einigen spezifischen Emissionen Metallverbindungen in den AMS-Massenspektren nachgewiesen werden. Über die Charakterisierung der Emissionsmuster und -dynamiken hinaus werden für einige verschiedenfarbige Rauchpatronen sowie die Emissionen im Stall der Intensivtierhaltung Emissionsfaktoren bestimmt, die zur quantitativen Bilanzierung herangezogen werden können. In einem weiteren Schritt werden anhand der empirischen Daten die analytischen Limitierungen der Aerosolmassenspektrometrie wie die Interferenz organischer Fragmentionen durch (Hydrogen-)Carbonate und mögliche Auswertestrategien zur Überwindung dieser Grenzen vorgestellt und diskutiert.rnEine umfangreiche Methodenentwicklung zur Verbesserung der analytischen Aussagekraft von organischen AMS-Massenspektren zeigt, dass für bestimmte Partikeltypen einzelne Fragmentionen in den AMS-Massenspektren signifikant mit ausgewählten funktionellen Molekülgruppen der FTIR-Absorptionsspektren korrelieren. Bedingt durch ihre fehlende Spezifität ist eine allgemeingültige Interpretation von AMS-Fragmentionen als Marker für verschiedene funktionelle Gruppen nicht zulässig und häufig nur durch die Ergebnisse der komplementären FTIR-Spektroskopie möglich. Des Weiteren wurde die Verdampfung und Ionisation ausgewählter Metallverbindungen im AMS analysiert. Die Arbeit verdeutlicht, dass eine qualitative und quantitative Auswertung dieser Substanzen nicht ohne Weiteres möglich ist. Die Gründe hierfür liegen in einer fehlenden Reproduzierbarkeit des Verdampfungs- und Ionisationsprozesses aufgrund von Matrixeffekten sowie der in Abhängigkeit vorangegangener Analysen (Verdampferhistorie) in der Ionisationskammer und auf dem Verdampfer statt-findenden chemischen Reaktionen.rnDie Erkenntnisse der Arbeit erlauben eine Priorisierung der untersuchten anthropogenen Quellen nach bestimmten Messparametern und stellen für deren Partikelemissionen den Ausgangpunkt einer Risikobewertung von atmosphärischen Folgeprozessen sowie potentiell negativen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit dar. rn

Inhalable microparticles containing large payload of antituberculosis

Microparticles containing large payloads of two anti-tuberculosis (TB) drugs were prepared and evaluated for suitability as a dry powder inhalation targeting alveolar macrophages. A solution containing one part each of isoniazid and rifabutin, plus two parts poly(lactic acid) (L-PLA) was spraydried. Drug content and in vitro release were assayed by HPLC, and DSC was used to elucidate release behaviour. Particle size was measured by laser scattering and aerosol characteristics by cascade impaction using a Lovelace impactor. Microparticles were administered to mice using an inhouse inhalation apparatus or by intra-tracheal instillation. Drugs in solution were administered orally and by intra-cardiac injection. Flow cytometry and HPLC were used to investigate the specificity and magnitude of targeting macrophages. Microparticles having drug content -50% (w/w), particle size -5 m and satisfactory aerosol characteristics (median mass aerodynamic diameter, MMAD = 3.57 m; geometric standard deviation, GSD = 1.41m; fine particle fraction, FPF <4.6"", = 78.91:1: 8.4%) were obtained in yields of >60%. About 70% of the payload was released in vitro in 10 days. Microparticles targeted macrophages and not epithelial cells on inhalation. Drug concentrations in macrophages were -20 times higher when microparticles were inhaled rather than drug solutions administered. Microparticles were thus deemed suitable for enhanced targeted drug delivery to lung macrophages.

Measurement of isotopic uranium in water for compliance monitoring by liquid scintillation counting with alpha/beta discrimination

A simple and inexpensive method is described for analysis of uranium (U) activity and mass in water by liquid scintillation counting using $\alpha$/$\beta$ discrimination. This method appears to offer a solution to the need for an inexpensive protocol for monitoring U activity and mass simultaneously and an alternative to the potential inaccuracy involved when depending on the mass-to-activity conversion factor or activity screen.^ U is extracted virtually quantitatively into 20 ml extractive scintillator from a 1-$\ell$ aliquot of water acidified to less than pH 2. After phase separation, the sample is counted for a 20-minute screening count with a minimum detection level of 0.27 pCi $\ell\sp{-1}$. $\alpha$-particle emissions from the extracted U are counted with close to 100% efficiency with a Beckman LS6000 LL liquid scintillation counter equipped with pulse-shape discrimination electronics. Samples with activities higher than 10 pCi $\ell\sp-1$ are recounted for 500-1000 minutes for isotopic analysis. Isotopic analysis uses events that are automatically stored in spectral files and transferred to a computer during assay. The data can be transferred to a commercially available spreadsheet and retrieved for examination or data manipulation. Values for three readily observable spectral features can be rapidly identified by data examination and substituted into a simple formula to obtain $\sp{234}$U/$\sp{238}$U ratio for most samples. U mass is calculated by substituting the isotopic ratio value into a simple equation.^ The utility of this method for the proposed compliance monitoring of U in public drinking water supplies was field tested with a survey of drinking water from Texas supplies that had previously been known to contain elevated levels of gross $\alpha$ activity. U concentrations in 32 samples from 27 drinking water supplies ranged from 0.26 to 65.5 pCi $\ell\sp{-1}$, with seven samples exceeding the proposed Maximum Contaminant Level of 20 $\mu$g $\ell\sp{-1}$. Four exceeded the proposed activity screening level of 30 pCi $\ell\sp{-1}$. Isotopic ratios ranged from 0.87 to 41.8, while one sample contained $\sp{234}$U activity of 34.6 pCi $\ell\sp{-1}$ in the complete absence of its parent, $\sp{238}$U. U mass in the samples with elevated activity ranged from 0.0 to 103 $\mu$g $\ell\sp{-1}$. A limited test of screening surface and groundwaters for contamination by U from waste sites and natural processes was also successful. ^

Dust record from the EPICA Dome C ice core, Antarctica, covering 0 to 800 kyr BP

Dust can affect the radiative balance of the atmosphere by absorbing or reflecting incoming solar radiation and it can be a source of micronutrients, such as iron, to the ocean. It has been suggested that production, transport, and deposition of dust is influenced by climatic changes on glacial-interglacial timescales. Here we present a high-resolution aeolian dust record from the EPICA Dome C ice core in East Antarctica, which provides an undisturbed climate sequence over the last eight climatic cycles. We find that there is a significant correlation between dust flux and temperature records during glacial periods that is absent during interglacial periods. Our data suggests that dust flux is increasingly correlated with Antarctic temperature as climate becomes colder. We interpret this as progressive coupling of Antarctic and lower latitudes climate. Limited changes in glacial-interglacial atmospheric transport time Mahowald et al. (1999, doi:10.1029/1999JD900084), Jouzel et al. (2007, doi:10.1126/science.1141038), and Werner et al. (2002, doi:10.1029/2002JD002365) suggest that the sources and lifetime of dust are the major factors controlling the high glacial dust input. We propose that the observed ~25-fold increase in glacial dust flux over all eight glacial periods can be attributed to a strengthening of South American dust sources, together with a longer atmospheric dust particle life-time in the upper troposphere resulting from a reduced hydrological cycle during the ice ages.

Magnetic remanence acquisition in DSDP Leg 73 Holes

The major magnetic mineral in the turbidites and slumped sediments recovered at Leg 73 drill sites was near to magnetite in composition and in the form of small multidomain particles. There was no variation in magnetic mineralogy with the lithology. The variations in the intensities and directions of the natural remanent magnetization could be explained in terms of postdepositional grain rotations within the wet sediment. In the sands realignment was partial, whereas in some of the slumps the entire remanent magnetization was reset. Fine-particle magnetite was also the main magnetic constituent of the red clays. A significant proportion of a higher-coercivity mineral was also present. The magnetic characteristics of the red clays are explained as a combination of concentration and grain rotation effects. The implications to the assessment of the reliability of paleomagnetic data are discussed. Note: Conversion factors are as follows: 1 Am**2/kg = 1 emu/g, and 80 A/m about 1 Oe.

Clay mineralogical assemblages, Sm-Nd concentrations, Sm and Nd isotopic ratios and oxygen isotope ratios, OIS number and the age model of ODP Site 105-646

We present 40 Sm-Nd isotope measurements of the clay-size (<2 µm) fractions of sediments from the Southern Greenland rise (ODP-646) that span the last 365 kyr. These data track changes in the relative supply of fine particles carried into the deep Labrador Sea by the Western Boundary Under Current (WBUC) back to the fourth glacial-interglacial cycles. Earlier studies revealed three general sources of particles to the core site: (i) Precambrian crustal material from Canada, Greenland, and/or Scandinavia (North American Shield - NAS), (ii) Palaeozoic or younger crustal material from East Greenland, NW Europe, and/or western Scandinavia (Young Crust - YC) and (iii) volcanic material from Iceland and the Mid-Atlantic Ridge (MAR). Clay-size fractions from glacial sediments have the lowest Nd isotopic ratios. Supplies of young crustal particles were similar during glacial oxygen isotope stages (OIS) 2, 6, and 10. In contrast the mean volcanic contributions decreased relative to old craton material from OIS 10 to OIS 6 and then from OIS 6 to OIS 2. The glacial OIS 8 interval displays a mean Sm/Nd ratio similar to those of interglacials OIS 1, 5, and 9. Compared with other interglacials, OIS 7 was marked by a higher YC contribution but a similar ~30% MAR supply. The overall NAS contribution dropped by a factor of 2 during each glacial/interglacial transition, with the MAR contribution broadly replacing it during interglacials. To decipher between higher supplies and/or dilution, particle fluxes from each end member were estimated. Glacial NAS fluxes were systematically higher than interglacial fluxes. During the time interval examined, fine particle supplies to the Labrador Sea were strongly controlled by proximal ice-margin erosion and thus echoed the glacial stage intensity. In contrast, the WBUC-carried MAR supplies from the eastern basins did not change significantly throughout the last 365 kyr, except for a marked increase in surface-sediments that suggests unique modern conditions. Distal WBUC-controlled inputs from the Northern and NE North Atlantic seem to have been less variable than proximal supplies linked with glacial erosion rate.

Variation of PM2.5 concentrations in relation to street washing activities

Several studies conducted in urban areas have pointed out that road dust resuspension contributes significantly to PM concentration levels. Street washing is one of the methods proposed to reduce resuspended road dust contributions to ambient PM concentrations. As resuspended particles are mainly found in the coarse mode, published studies investigating the effects of street washing have focused on PM10 size fraction. As the PM2.5 mass fraction of particles originating from mechanical abrasion processes may still be significant we conducted a study in order to evaluate the effects of street washing on the mitigation of resuspension of fine particles. The PM2.5 mass concentration data were examined and integrated with the occurrence of street washing activities. In addition, the effect of the meteorological variability, traffic flow and street washing activities, on ambient PM2.5 levels was valuated by means of a multivariate regression model. The results revealed that traffic low is the most important factor that controls PM2.5 hourly concentrations while street washing activities did not influence fine particle mass levels.

Effectiveness of improved cookstoves to reduce indoor air pollution in developing countries. The case of the cassamance natural subregion, Western Africa

The Spanish NGO "Alianza por la Solidaridad" has installed improved cookstoves in 3000 households during 2012 and 2013 to improve energy efficiency reducing fuelwood consumption and to improve in-door air quality. The type of cookstoves were Noflaye Jeeg and Noflaye Jaboot and were installed in the Cassamance Natural Subregion covering part of Senegal, The Gambia and Guinea-Bissau. The Technical University of Madrid (UPM) has conducted a field study on a sample of these households to assess the effect of improved cookstoves on kitchen air quality. Measurements of carbon monoxide (CO) and fine particle matter (PM2.5) were taken for 24-hr period before and after the installation of improved cook-stoves. The 24-hr mean CO concentrations were lower than the World Health Organization (WHO) guidelines for Guinea-Bissau but higher for Senegal and Gambia, even after the installation of improved cookstoves. As for PM2.5 concentrations, 24-hr mean were always higher than these guidelines. However, improved cookstoves produced significant reductions on 24-hr mean CO and PM2.5 concentrations in Senegal and for mean and maximum PM2.5 concentration on Gambia. Although this variability needs to be explained by further research to determine which other factors could affect indoor air pollution, the study provided a better understanding of the problem and envisaged alternatives to be implemented in fu-ture phases of the NGO project.