Lentotuhkan fraktiointi sähkösuodattimella ja Ion Blast -menetelmällä

Diplomityö on osa YTI-tutkimuskeskuksessa vuosina 2002 - 2004 toteutettavaa Jätekompostit rakeiksi tuhkaseostuksella -käyttöarvon parantaminen -projektia. Työssä tutkittiin Etelä-Savon Energia Oy:n Pursialan voimalaitoksen lentotuhkan fraktioimista voimalaitoksen nykyisellä 3-kenttäisellä sähkösuodattimella ja pilot-mittakaavaisella Ion Blast -koelaitteistolla. Sähkösuodattimen koeajojen aikana muuteltiin sen ajotapaa mm. CBO -suhteen ja maksimijänniteasetuksen avulla. Ion Blast -koelaitteistolla tutkittiin mahdollisuuksia voimalaitoksen lentotuhkan puhdistamiseksi raskasmetalleista. Lentotuhkan hyötykäyttöä vaikeuttaa sen raskasmetallipitoisuuksien suuri vaihtelu. Ongelmallisin raskasmetalli puuperäisessä lentotuhkassa on kadmium, jonka lannoitelainsäädännön raja-arvo on tällä hetkellä 3 mg/kg. Sähkösuodattimella tehtyjen fraktiointikokeiden perusteella voidaan todeta raskasmetallipitoisuuksien olevan pienimmillään sähkösuodattimen 1-kentässä ja suurimmillaan 3-kentässä. Tämä johtuu siitä, että 1-kenttään kerääntyy hiukkaskooltaan suurimmat lentotuhkahiukkaset ja 3-kentässä on mukana enemmän pienhiukkasia sisältävää tuhkaa. Lannoitteeksi menevän tuhkan Cd-pitoisuutta voidaan vähentää parhaimmillaan jopa 70 % sähkösuodattimella fraktioimalla. Muiden raskasmetallien pitoisuudet eivät vähene aivan yhtä paljon. Sähkösuodattimella voidaan tulosten perusteella fraktioida lentotuhkaa. Sähkösuodattimella ei kuitenkaan voida varmasti saavuttaa alle 3 mg/kg Cd-pitoisuuksia polttoaineen laadunvaihtelun vuoksi. Ion Blast -koelaitteiston tulokset tukevat sähkösuodattimella tehtyjä kokeita. Erottimen jännitteen kasvaessa raskasmetalleja sisältävien hiukkasten erotusaste kasvaa. Ion Blast -laitteistolla tehdyissä kokeissa myös Cd-pitoisuus oli korkeimmillaan pienimmän raeluokan hiukkasissa ja laski sitten raeluokan suurentuessa. Ion Blast -laitteisto ei kuitenkaan sellaisenaan ole hyvä fraktiointiin. Se on liian tehokas, jolloin se puhdistaa tehokkaasti myös raskasmetalleja sisältävät pienhiukkaset. Jos laitetta aiotaan käyttää fraktiointiin, tulisi sen rakennetta muuttaa.

Innovative implementation by non-state actors in environment-related areas : towards a positive implementation gap ?

This contribution (presented in the first International Conference on Public Policy (ICPP) in Grenoble in June 2013) explores the phenomena of innovation in action ("innovative implementation"). To do so, we operationalize "innovative implementation" as a strategy by which (coalitions of) non-state actors seek to develop ad hoc solutions to address a given environmental issue, going beyond what is provided for in formal policy designs. Following an inductive research strategy, we elaborate a conceptual framework whose main advantage is to bring the actors and their coalition (in all their diversity) back in the analysis. More concretely, we state that perceiving implementation as broader 'social interaction processes' (De Boer & Bressers 2011) within which actors play strategic 'games' (Bardach 1977, Scharpf 1997) opens interesting lines of research to better account for their innovative and strategic behaviours. In a second step, we apply this framework to three strategies of innovative implementation in different contexts, and identify on this basis empirical regularities in the individual pathways related to the emergence and success (or failure) of these strategies.

From Full stopping to transparency in a holographic model of heavy ion collisions

We numerically simulate planar shock wave collisions in anti-de Sitter space as a model for heavy ion collisions of large nuclei. We uncover a crossover between two different dynamical regimes as a function of the collision energy. At low energies the shocks first stop and then explode in a manner approximately described by hydrodynamics, in close similarity with the Landau model. At high energies the receding fragments move outwards at the speed of light, with a region of negative energy density and negative longitudinal pressure trailing behind them. The rapidity distribution of the energy density at late times around midrapidity is not approximately boost invariant but Gaussian, albeit with a width that increases with the collision energy.

Proximity of excitatory synapses and astroglial gap junctions in layer IV of the mouse barrel cortex.

Neurons and astrocytes, the two major cell populations in the adult brain, are characterized by their own mode of intercellular communication--the synapses and the gap junctions (GJ), respectively. In addition, there is increasing evidence for dynamic and metabolic neuroglial interactions resulting in the modulation of synaptic transmission at the so-called "tripartite synapse". Based on this, we have investigated at the ultrastructural level how excitatory synapses (ES) and astroglial GJ are spatially distributed in layer IV of the barrel cortex of the adult mouse. We used specific antibodies for connexin (Cx) 30 and 43 to identify astroglial GJ, these two proteins are known to be present in the majority of astroglial GJ in the cerebral cortex. In electron-microscopic images, we measured the distance between two ES, between two GJ and between a GJ and its nearest ES. We found a ratio of two GJ per three ES in the hollow and septal areas. Taking into account the size of an astrocyte domain, the high density of GJ suggests the occurrence of reflexive type, i.e. GJ between processes of the same astrocyte. Interestingly, the distance between an ES and an astroglial GJ was found to be significantly lower than that between either two synapses or between two GJ. These observations indicate that the two modes of cell-to-cell communication are not randomly distributed in layer IV of the barrel cortex. Consequently, this feature may provide the morphological support for the recently reported functional interactions between neuronal circuits and astroglial networks.

Kuormituksen vaikutus kromatografiseen erotukseen alikriittisellä vedellä

Teollisessa kromatografiassa kolonnia pyritään kuormittamaan mahdollisimman paljon, jotta saataisiin maksimoitua erotetun komponentin määrä aikayksikköä kohden. Tässä työssä kuormitusta tutkittiin nostamalla syöttöliuoksen, synteettisen melassin, näyteväkevyyttä 80-125 ºC:ssa. Eluenttina oli paineistettu kuumaa vesi ja hartsina vahva Na-muotoinen PS-DVB pohjainen vahva kationinvaihtohartsi. Lämpötilaa nostamalla piikit kapenivat ja tulivat symmetrisemmiksi, erotus nopeutui sekä suola erottui usein paremmin sokereista. Syöttöliuoksen kuiva-ainetta lisättiin asteittain 55 p-% saakka, jolloin ei vielä havaittu ongelmia erotuksessa. Lämpötilassa 125 ºC havaittiin erotuksen aikana kuormituksesta riippumatonta sakkaroosin invertoitumista. Vertailtaessa eri stationäärifaaseja havaittiin Na-muotoisen PS-DVB pohjaisen kationinvaihtohartsin erottavan yleensä sokereita, sokerialkoholeja, oligosakkarideja ja betaiinia lähes poikkeuksetta paremmin alhaisilla pitoisuuksilla kuin neutraalihartsi ja Na-muotoinen zeoliitti. Erottuminen ei yleensä parantunut lämpötilaa nostamalla, mutta piikit kapenivat ja erotus nopeutui. Monosakkaridien erotus huononi 125 ºC:ssa kationinvaihtohartsilla. Tutkittaessa terveysvaikutteisten ksylo-oligosakkaridien soveltuvuutta alikriittiseen erotukseen, niiden havaittiin huomattavasti hydrolysoituvan happamissa olosuhteissa koeputkessa 100 ºC:ssa kahdessa tunnissa. Näytteessä olevien epäpuhtauksien havaittiin katalysoineen hydrolyysiä. Hydrolysoituminen oli hitaampaa neutraaleissa olosuhteissa korotetussa lämpötilassa. Tästä voitiin tehdä johtopäätös, että alikriittiset olosuhteet eivät sovi ksylo-oligosakkaridien erotukseen.

Ammoniakin talteenottoprosessin kehitys

Diplomityössä kehitettiin ioninvaihtoon perustuva ammoniakin talteenottoprosessi NSSC (Neutral Sulphite Semi Chemical) -prosessin haihduttamon lauhteille. Tarkoituksena oli saada aallotuskartonkitehtaan kemi-kaalikiertoa suljettua ja sitä kautta ammoniakkipäästöjä vähennettyä. Ammoniakki tuli ottaa hyötymuodossa (ammoniakkihöyry tai ammoniumsulfiitti) talteen. Ammoniumsulfiittiliuosta käytetään NSSC-prosessissa keittonesteenä. Kirjallisuusosassa selvitetään strippaukseen perustuvia ammoniakin talteenottomahdollisuuksia. Tutkitaan ioninvaihdon teoriaa ja ammoniumin talteenottoon sopivien ioninvaihtomateriaalien ominaisuuksia ioninvaihtajina. Lisäksi esitetään ioninvaihtoprosesseihin liittyviä laitteistoratkaisuja ja prosessiolosuhteita. Työn kokeellisessa osassa on yleiskuvaus Powerflute Oy Savon Sellun prosesseista ja selvitetään ammoniakin merkitystä tehtaalle. Laboratoriokokein tutkittiin orgaanisten kationihartsien sekä epäorgaanisen luonnon zeoliitin soveltuvuutta ammoniumionien vaihtoon esihaihduttamon lauhteesta. Ammoniakin talteenottoprosessin toimivuutta teollisessa mittakaavassa selvitettiin rakennetulla pilotlaitteistolla suoritettujen kokeiden avulla. Lopuksi tehtiin ammoniakin talteenottoprosessin scale-up: laskettiin prosessin talteenottokapasiteetti, arvioitiin kustannuksia sekä annettiin lausunto prosessin toteutettavuudesta. Laboratoriokokeiden perusteella luonnon zeoliitti ja heikosti hapan ioninvaihtohartsi eivät sovellu ammoniumionien vaihtoon NSSC haihduttamon lauhteista. Vahvasti hapan kationihartsi toimi ammoniumin talteenotossa parhaiten, joten se valittiin pilotkokeiden ioninvaihtomateriaaliksi. Pilotkokeissa ioninvaihtomateriaaliin saatiin sidottua ammoniumia noin 30 g NH4+ / dm3 hartsia, kun materiaalin teoreettinen ioninvaihtokapasiteetti oli 32 g NH4+ / dm3 hartsia. Ammoniumin läpäisykäyrien muotoon vaikutti suuresti syöttölauhteen virtausnopeus ja ammoniumpitoisuus. Ioninvaihtomateriaalipedin syvyydellä ei ollut niinkään merkitystä. Pilotkokeiden regenerointitavoista tehokkaimmaksi osoittautui höyrystrippaus, jossa saavutettiin noin 90 %:n talteenottotehokkuus. Rikkihapokekäsittelyllä talteenottotehokkuus jäi 50 %:iin. Teollisen mittakaavan laitoksella voidaan vuosittain regenerointitavasta riippuen ottaa talteen esihaihdut-tamon lauhteesta noin 100-150 tonnia ammoniakkia. Prosessin käyttökustannukset ovat talteenotetusta ammoniakista saataviin säästöihin verrattuna suuret ja niihin vaikuttaa merkittävästi ioninvaihtohartsin käyttöikä sekä regenerointikemikaalien kulutus. Osittaisella kemikaalikierron sulkemisella saavutetaan NSSC-prosessissa sekundäärietuja, joiden vaikutuksen merkittävyys pitäisi tarkentaa lisätutkimuksilla.

Use of the dried blood spot sampling process coupled with fast gas chromatography and negative-ion chemical ionization tandem mass spectrometry: application to fluoxetine, norfluoxetine, reboxetine, and paroxetine analysis.

The objective of this work was to combine the advantages of the dried blood spot (DBS) sampling process with the highly sensitive and selective negative-ion chemical ionization tandem mass spectrometry (NICI-MS-MS) to analyze for recent antidepressants including fluoxetine, norfluoxetine, reboxetine, and paroxetine from micro whole blood samples (i.e., 10 microL). Before analysis, DBS samples were punched out, and antidepressants were simultaneously extracted and derivatized in a single step by use of pentafluoropropionic acid anhydride and 0.02% triethylamine in butyl chloride for 30 min at 60 degrees C under ultrasonication. Derivatives were then separated on a gas chromatograph coupled with a triple-quadrupole mass spectrometer operating in negative selected reaction monitoring mode for a total run time of 5 min. To establish the validity of the method, trueness, precision, and selectivity were determined on the basis of the guidelines of the "Société Française des Sciences et des Techniques Pharmaceutiques" (SFSTP). The assay was found to be linear in the concentration ranges 1 to 500 ng mL(-1) for fluoxetine and norfluoxetine and 20 to 500 ng mL(-1) for reboxetine and paroxetine. Despite the small sampling volume, the limit of detection was estimated at 20 pg mL(-1) for all the analytes. The stability of DBS was also evaluated at -20 degrees C, 4 degrees C, 25 degrees C, and 40 degrees C for up to 30 days. Furthermore, the method was successfully applied to a pharmacokinetic investigation performed on a healthy volunteer after oral administration of a single 40-mg dose of fluoxetine. Thus, this validated DBS method combines an extractive-derivative single step with a fast and sensitive GC-NICI-MS-MS technique. Using microliter blood samples, this procedure offers a patient-friendly tool in many biomedical fields such as checking treatment adherence, therapeutic drug monitoring, toxicological analyses, or pharmacokinetic studies.

The Human Acid-Sensing Ion Channel ASIC1a: Evidence for a Homotetrameric Assembly State at the Cell Surface.

The chicken acid-sensing ion channel ASIC1 has been crystallized as a homotrimer. We address here the oligomeric state of the functional ASIC1 in situ at the cell surface. The oligomeric states of functional ASIC1a and mutants with additional cysteines introduced in the extracellular pore vestibule were resolved on SDS-PAGE. The functional ASIC1 complexes were stabilized at the cell surface of Xenopus laevis oocytes or CHO cells either using the sulfhydryl crosslinker BMOE, or sodium tetrathionate (NaTT). Under these different crosslinking conditions ASIC1a migrates as four distinct oligomeric states that correspond by mass to multiples of a single ASIC1a subunit. The relative importance of each of the four ASIC1a oligomers was critically dependent on the availability of cysteines in the transmembrane domain for crosslinking, consistent with the presence of ASIC1a homo-oligomers. The expression of ASIC1a monomers, trimeric or tetrameric concatemeric cDNA constructs resulted in functional channels. The resulting ASIC1a complexes are resolved as a predominant tetramer over the other oligomeric forms, after stabilization with BMOE or NaTT and SDS-PAGE/western blot analysis. Our data identify a major ASIC1a homotetramer at the surface membrane of the cell expressing functional ASIC1a channel.

New method for measuring longitudinal fuctuations and directed flow in ultrarelativistic heavy ion reactions

It has been shown in recent ALICE@LHC measurements that the odd flow harmonics, in particular, a directed flow v1, occurred to be weak and dominated by random fluctuations. In this work we propose a new method, which makes the measurements more sensitive to the flow patterns showing global collective symmetries. We demonstrate how the longitudinal center of mass rapidity fluctuations can be identified, and then the collective flow analysis can be performed in the event-by-event center of mass frame. Such a method can be very effective in separating the flow patterns originating from random fluctuations, and the flow patterns originating from the global symmetry of the initial state.

Collagen (NeuraGen®) nerve conduits and stem cells for peripheral nerve gap repair

Le système nerveux périphérique est responsable de la transmission des impulses motrices, ainsi que de la réception des afférences sensorielles. Les lésions traumatiques des nerfs périphériques conduisent à une impotence fonctionnelle qui peut être dévastant, notamment chez les travailleurs manuels,. La récupération fonctionnelle est donc le but principal dans chirurgie des nerfs périphériques. Malheureusement, une suture directe des moignons nerveux est souvent impossible dans le contexte des traumatismes complexes qui surviennent lors des accidents. La suture nerveuse par interposition d'autogreffe reste le gold standard dans la pratique chirurgicale mais nécessite le sacrifice d'un nerf donneur, avec dysesthésie et possibles douleurs neuropathiques conséquentes. Alternativement, des guides tubulaires pour les nerfs peuvent être utilisées si le gap nerveux est inférieur à 3 cm. Plusieurs guides résorbables en collagène sont approuve en Europe et aux Etas Unis (FDA). Dans cette étude, des conduits de collagène ont été associe a des cellules régénératives (cellules souches adultes) comme stratégie supplémentaire de régénération. Une fois testé le rapport des cellules avec le biomatériau (NeuraGen® nerve guides) in vitro, une étude in vivo dans le rat a été effectuée. Les différents groupes de conduits ont été supplémentés respectivement avec Schwann cells (SC); avec cellules souches adultes dérivées de la moelle épinière, différentiées en cellules "Schwann-like" (dMSC); avec cellules souches adultes dérivées de la graisse, différentiées en cellules "Schwann-like" (dASC). Un groupe de conduits avec du milieu de culture sans cellules a été utilisé comme group control. Les conduits ont été utilisés pour combler un gap de 1cm dans un model de section totale du nerf sciatique chez le rat. Deux semaines post implantation, une analyse immuno-histochimique a été effectuée pour évaluer la régénération axonales et l'infiltration de cellules de Schwann au niveau du conduit. Les cellules ont montré une adhérence efficace aux parois de collagène. En particulier, les cellules de Schwann ont montré une amélioration significative au niveau du sprouting distale. Par contre, aucune différence significative n'a été remarquée entre les groupes pour le sprouting axonale proximal. De plus, si les cellules souches ont montré un pattern de sprouting diffus, les cellules de Schwann ont par contre garanti un cône de croissance typique, associé a une affinité remarquable pour les parois de collagène. NeuraGen® guides pourraient donc être un moyen adapté a l'association avec la thérapie cellulaire en raison de la bonne adhérence des cellules au biomatériau. Des modifications de surface dans le but d'améliorer la performance neurotrophique cellulaire in vivo (e.g. peptides de matrice extracellulaire) pourront être utilisées dans des applications futures.

Strong impact of smoking on multimorbidity and cardiovascular risk among human immunodeficiency virus-infected individuals in comparison with the general population.

Background.  Although acquired immune deficiency syndrome-associated morbidity has diminished due to excellent viral control, multimorbidity may be increasing among human immunodeficiency virus (HIV)-infected persons compared with the general population. Methods.  We assessed the prevalence of comorbidities and multimorbidity in participants of the Swiss HIV Cohort Study (SHCS) compared with the population-based CoLaus study and the primary care-based FIRE (Family Medicine ICPC-Research using Electronic Medical Records) records. The incidence of the respective endpoints were assessed among SHCS and CoLaus participants. Poisson regression models were adjusted for age, sex, body mass index, and smoking. Results.  Overall, 74 291 participants contributed data to prevalence analyses (3230 HIV-infected; 71 061 controls). In CoLaus, FIRE, and SHCS, multimorbidity was present among 26%, 13%, and 27% of participants. Compared with nonsmoking individuals from CoLaus, the incidence of cardiovascular disease was elevated among smoking individuals but independent of HIV status (HIV-negative smoking: incidence rate ratio [IRR] = 1.7, 95% confidence interval [CI] = 1.2-2.5; HIV-positive smoking: IRR = 1.7, 95% CI = 1.1-2.6; HIV-positive nonsmoking: IRR = 0.79, 95% CI = 0.44-1.4). Compared with nonsmoking HIV-negative persons, multivariable Poisson regression identified associations of HIV infection with hypertension (nonsmoking: IRR = 1.9, 95% CI = 1.5-2.4; smoking: IRR = 2.0, 95% CI = 1.6-2.4), kidney (nonsmoking: IRR = 2.7, 95% CI = 1.9-3.8; smoking: IRR = 2.6, 95% CI = 1.9-3.6), and liver disease (nonsmoking: IRR = 1.8, 95% CI = 1.4-2.4; smoking: IRR = 1.7, 95% CI = 1.4-2.2). No evidence was found for an association of HIV-infection or smoking with diabetes mellitus. Conclusions.  Multimorbidity is more prevalent and incident in HIV-positive compared with HIV-negative individuals. Smoking, but not HIV status, has a strong impact on cardiovascular risk and multimorbidity.

The role of geography and ecology in shaping repeated patterns of morphological and genetic differentiation between European minnows (Phoxinus phoxinus) from the Pyrenees and the Alps

Neutral and selective processes c an drive repeated patterns of evolu tion in dif ferent groups of populationsexp eriencing similar ecol ogica l gradients. In this paper, we used a combinat ion of nucl ear and mitochondrialDNA markers, as well as geometric morphometrics, to investigate repeated patterns of morphological andgenetic divergence of E uropean minnows in two mountain ranges : the Pyrenees and the Al ps. Europeanminnows (Phoxinus phoxinus) are cyprinid fish i nha bitin g most freshwater bodies in Europe, including those indifferent mountain r anges that could act as major geographical barriers to gene flow. We explored patterns ofP. phoxinus phenotypic and genetic di versi fication along a gradi ent of alti tude common to the two mountainranges, and tested for isolation by distance (IBD), isolation by environment (IBE) and isolation by adaptation(IBA). The results indicated that populations from the Pyr enees a nd the Alps bel ong to two well differentiated,reciprocally monophyletic mt DNA lineages. Substantial genetic differentiation due to geographical isolationwithin and between populations from the Pyrenees and the Alps was also found using rapidly evolving AFLPsmarkers (isolation by distance or IBD), as well as morphological differences between mountain ranges. Als o,morphology varied strong ly with elevation and so did genetic differentiation to a lower extent. Despitemoderate evidence for IBE and IBA, and therefore of repeated evolution, substantial population heterogeneitywas found at the genetic level, suggesting that selection and population specific genetic drift act in concert toaffect genetic divergence.

The Spatial Distribution of Spanish Transport Infrastructure between 1860 and 1930

The origin of Spanish regional economic divergence can be traced back at least until the seventeenth century, although its full definition took place during industrialisation. Historians have often included uneven regional infrastructure endowments among the factors that explain divergence among Spanish regions, although no systematic analysis of the spatial distribution of Spanish infrastructure and its determinants has been carried out so far. This paper aims at filling that gap, by offering a description of the regional distribution of the main Spanish transport infrastructure between the middle of the nineteenth century and the Civil War. In addition, it estimates a panel data model to search into the main reasons that explain the differences among the Spanish regional endowments of railways and roads during that period. The outcomes of that analysis indicate that both institutional factors and the physical characteristics of each area had a strong influence on the distribution of transport infrastructure among the Spanish regions.