Predição da hidroquímica da água (qualidade de água) usando sondagens electromagnéticas transientes (TEM)

This work aims the applicability of the Transient electromagnetic method at an arid and semiarid environmental condition in the Santiago Island – Cape Verde. Some seashore areas of this island show an increasing salt contamination of the groundwater. The main objective of present work is to relate this water-quality condition with parameters taken from the transient sounding’s data. In this context, transient soundings have been acquired from 2005 through 2009, at several chosen valleys near the sea, in a mean rate of one field campaign each year. The first phase of this work was the understanding of the geophysical method details, problems and applicability, as the chosen and acquired equipment was the first one to be permanently available to the Portuguese geosciences community. This first phase was also accomplished with field tests. Interpretation of the transient sounding’s data curves were done by application of 1-D inversion methods already developed and published, as also with quasi 2-D and quasi 3-D inversion algorithms, where applicability was feasible. This was the second phase. The 2-D and 3-D approximation results are satisfactory and promising; although a higher spatial sounding’s density should certainly allow for better results. At phase three, these results have been compared against the available lithologic, hydrologic and hydrochemical data, in the context of Santiago’s island settings. The analyses of these merged data showed that two distinct origins for the observed inland groundwater salinity are possible; seashore shallow mixing with contemporary seawater and mixing with a deep and older salty layer from up flow groundwater. Relations between the electric resistivity and the salt water content distribution were found for the surveyed areas. To this environment condition, the electromagnetic transient method proved to be a reliable and powerful technique. The groundwater quality can be accessed beyond the few available watershed points, which have an uneven distribution.

Erosão dos solos em Cabo Verde - Estudos dos Processos e Quantificação de Três Bacias na Ilha de Santiago

L’archipel du Cap Vert constitué de 10 îles volcaniques appartient à la zone sahélienne qui s’étend de l’atlantique jusqu’à la mer rouge. Depuis, plusieurs décennies le Cap Vert est affecté par la désertification causée en grande partie par la récession climatique et l’érosion des sols. Ces facteurs, associés à la forte pression anthropique sur les ressources, à l’orographie accidentée et à des pluies tropicales parfois diluviennes, provoquent de sérieuses pertes du patrimoine foncier. Cependant, depuis son Indépendance en 1975, le Gouvernement a mené un vaste programme d’arborisation, de restauration des terres et d’aménagement des cours d’eau. Pourtant, très peu de recherches ont été menées pour évaluer les actions de protection et de conservation des sols et des eaux. Par conséquent, il n’existe quasiment pas de données sur la problématique de la dégradation des terres ni de bilans. Dans le cadre de ce travail, nous avons étudié les différents facteurs qui contrôlent l’érosion hydrique des sols. Nous avons plus particulièrement cherché à différencier les effets des activités humaines, notamment agricoles, de ceux des facteurs climatiques comme les précipitations et la génération des écoulements. Nous avons également établi les premiers bilans d’exportations de matières en suspension et en solution dans le contexte de l’archipel du Cap Vert. L’étude a été menée à l’échelle de trois bassins versants de l’ile de Santiago Cap-Vert. Ces trois bassins versant (Longueira, Grande et Godim) sont localisés dans la partie centrale de l’île de Santiago et représentatifs des divers modes d’occupation du sol et des différents climats de l’île. Il existe un gradient climatique entre les trois bassins versants. En effet, Longueira qui présente une superficie de 4,18 km2, une pente moyenne de 47 %, se localise dans une zone humide couverte à 69 % par une forêt et une surface agricole de 17 %. Grande avec une superficie de 1,87 km2, se localise en zone sub humide pour une pente moyenne de 50 %, il est essentiellement agricole. Godim, avec une superficie de 2,0 km2, se localise en zone semi aride, il est particulièrement agricole et sa pente moyenne est de 32 %. Pour ces trois bassins versants, les écoulements de crue à l’exutoire ont été mesurés et échantillonnés de 2004 à 2009. Le bassin versant de Longueira a fait l’objet d’un suivi plus poussé, notamment en termes de fréquence d’échantillonnage et de suivi des écoulements hors crue. Sur chaque échantillon nous avons procédé à la détermination de la concentration des matières en suspension ainsi qu’à l’analyse des éléments majeurs. Les résultats obtenus montrent que l’érosion mécanique dans les 3 bassins versants est caractérisée par une forte variabilité spatiale et temporelle. Sur la période 2005-2009, le bilan moyen annuel pour les bassins versants de Longueira, Grande et Godim est de : 4266, 157 et 10,1 t.km2.an-1 respectivement. La saison humide 2006 a été la plus érosive pour l’ensemble des trois bassins versants et particulièrement dans Longueira avec 2 crues exceptionnelles qui ont généré une concentration moyenne de matières en suspension supérieure à 100 g/l. En revanche, les saisons 2005 et 2008 ont été dans l’ensemble peu érosives car les concentrations moyennes ne dépassèrent pas 20 g/l. Par ailleurs, il n’y a pas eu de lames d’eau écoulées pour les saisons 2005 et 2007 pour le bassin de Godim. Sur le bassin de Longueira, l’étude des phénomènes d’hystérésis permet de caractériser chaque crue et de montrer que l’évolution temporelle des exportations de matières en suspension au cours de la saison est fortement influencée par les activités agricoles. En effet, la première crue provoque l’exportation massive des sédiments disponibles et localisés dans le lit du cours d’eau. En conséquence, la seconde est moins exportatrice de sédiments. Un mois après les premières pluies, les activités de sarclage diminuent la densité du couvert végétal et destructurent la partie superficielle des sols, ce qui provoque à nouveau une très forte exportation de sédiments lors de la troisième crue. Les résultats de l’érosion chimique sur le bassin de Longueira indiquent que le taux d’érosion chimique moyen s’élève à 45 t.km2.an-1 avec une forte variabilité temporelle. En effet, les saisons les plus humides de 2006 et 2007 sont les plus exportatrices de matières en solution, alors que 2005 a eu une faible exportation. L’utilisation du modèle de mélanges EMMA (End-Members Mixing Analysis) montre que les écoulements hypodermique et profond, qui alimentent le cours d’eau en éléments dissous, sont les principaux facteurs de l’érosion chimique. On montre ainsi que les écoulements hors crue sont à l’origine de plus de 90% des flux d’érosion chimique. L’écoulement superficiel, qui contribue à environ 70 % du débit du cours d’eau en crue, constitue un facteur de premier plan de l’érosion mécanique des sols.

Fitoplancton frente a la costa peruana durante en la primavera 2003

Entre octubre y diciembre 2003 se evaluó el fitoplancton de Puerto Pizarro a Ilo. Se colectó 102 muestras de red y 51 muestras de agua. En el fitoplancton de red se diferenció dos grupos de diatomeas: 1) al norte de Chancay donde especies de afloramiento y neríticas dominaron y se distribuyeron desde la costa hasta 45 mn; 2) al sur de Huacho donde predominaron diatomeas oceánicas. Las mayores concentraciones celulares se localizaron dentro de la franja costera en Paita y Chimbote con valores >3 x106 cel/L destacando Skeletonema costatum. Protoperidinium obtusum, indicador de Aguas Costeras Frías (ACF) se halló de Paita a Ilo. Ceratium breve, indicador de Aguas Ecuatoriales Superficiales (AES) se presentó frente a Puerto Pizarro por fuera de las 60 mn junto con C. praelongum indicador de Aguas Subtropicales Superficiales (ASS), lo que indicaría mezcla de estas aguas.

The alkaline intraplate volcanism of the Antalya nappes (Turkey): a Late Triassic remnant of the Neotethys

Late Triassic submarine alkali basalts and hawaiites were collected from two superimposed tectonic slices belonging to the Kara Dere - Sayrun unit of the Middle Antalya nappes, southwestern Turkey. New determinations on conodont faunas allow to date this sequence to the Lower Carnian (Julian). The volcanic rocks show rather homogeneous compositions, with high TiO2 and relatively low MgO and Ni contents which suggest olivine fractionation. Their primitive mantle-normalised multi-elements plots show Nb and Ta enrichments relative to La, Pb negative anomalies and heavy rare earth element and Y depletions typical of intraplate ocean island basalts. These characteristics are consistent with the major and trace element compositions of their primary clinopyroxene phenocrysts, which do not show any feature ascribable to crustal contamination. The studied lavas display a restricted range of epsilon Nd (+4.6 to +5.2) which falls within the range of ocean island basalts. Their initial (Nd-143/Nd-144)i ratios are too low to be explained by a simple mixing line between depleted MORB mantle (DMM) and HIMU components. Their Pb and Nd isotopic compositions plot along a mixing line between HIMU component and an enriched mantle, the composition of which could be the result of the addition of about 5 to 8% of an EM2 component (recycled marine sediments) to DMM. The lack of evidence for any continental crustal component. in their genesis could be consistent with their emplacement in an intra-oceanic setting.

The contribution of the young Cretaceous Caribbean Oceanic Plateau to the genesis of late Cretaceous arc magmatism in the Cordillera Occidental of Ecuador

The eastern part of the Cordillera Occidental of Ecuador comprises thick buoyant oceanic plateaus associated with island-arc tholeiites and subduction-related calc-alkaline series, accreted to the Ecuadorian Continental Margin from Late Cretaceous to Eocene times. One of these plateau sequences, the Guaranda Oceanic Plateau is considered as remnant of the Caribbean-Colombian Oceanic Province (CCOP) accreted to the Ecuadorian Margin in the Maastrichtien. Samples studied in this paper were taken from four cross-sections through two arc-sequences in the northern part of the Cordillera Occidental of Ecuador, dated as (Rio Cala) or ascribed to (Macuchi) the Late Cretaceous and one arc-like sequence in the Chogon-Colonche Cordillera (Las Orquideas). These three island-arcs can clearly be identified and rest conformably on the CCOP. In all four localities, basalts with abundant large clinopyroxene phenocrysts can be found, mimicking a picritic or ankaramitic facies. This mineralogical particularity, although not uncommon in island arc lavas, hints at a contribution of the CCOP in the genesis of these island arc rocks. The complete petrological and geochemical study of these rocks reveals that some have a primitive island-arc nature (MgO values range from 6 to 11 wt.%). Studied samples display marked Nb, Ta and Ti negative anomalies relative to the adjacent elements in the spidergrams characteristic of subductionrelated magmatism. These rocks are LREE-enriched and their clinopyroxenes show a tholeiitic affinity (FeO(1)-TiO(2) enrichment and CaO depletion from core to rim within a single crystal). The four sampled cross-sections through the island-arc sequences display homogeneous initial Nd, and Pb isotope ratios that suggest a unique mantellic source for these rocks resulting from the mixing of three components: an East-Pacific MORB end-member, an enriched pelagic sediment component, and a HIMU component carried by the CCOP. Indeed, the ankaramite and Mg-basalt sequences that form part of the Caribbean-Colombian Oceanic Plateau are radiogenically enriched in (206)Pb/(204)Pb and (207)Pb/(204)Pb and contain a HIMU component similar to that observed in the Gorgona basalts and Galapagos lavas. The subduction zone that generated the Late Cretaceous arcs occurred far from the continental margin, in an oceanic environment. This implies that no terrigenous detrital sediments interacted with the source at this period. Thus, the enriched component can only result from the melting of subducted pelagic sediments. We have thus defined the East-Pacific MORB, enriched (cherts, pelagic sediments) and HIMU components in an attempt to constrain and model the genesis of the studied island-arc magmatism, using a compilation of carefully selected isotopic data from literature according to rock age and paleogeographic location at the time of arc edification. Tripolar mixing models reveal that proportions of 12-15 wt.% of the HIMU component, 7-15 wt.% of the pelagic sediment end-member and 70-75 wt.% of an East-pacific MORB end-member are needed to explain the measured isotope ratios. These surprisingly high proportions of the HIMU/CCOP component could be explained by the young age of the oceanic plateau (5-15 Ma) during the Late Cretaceous arc emplacement. The CCOP, basement of these arc sequences, was probably still hot and easily assimilated at the island-arc lava source. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved,

Determinación de sistemas de flujo regionales y locales en las depresiones tectónicas del Baix Empordà y La Selva (NE de España) en base a datos hidroquímicos e isotópicos

The Baix Empordà-Selva-Gavarres aquifer system is related to the fault set that created the tectonic basins of Empordà and Selva areas (NE Spain) during the Neogene. In this work, we describe groundwater hydrogeological, hydrochemical and isotopical (3H, δD, δ18O, and the 87Sr/86Sr ratio) characteristics of this system in order to illustrate the relevance of fault zones in groundwater flow-paths and the recharge. In that way, we identify two flow systems, with distinct hydrochemistry and isotopes. A local flow system originates at the Gavarres Range, and it flows towards the basins of the Baix Empordà and Selva, with an approximate residence time of 20 years. Additionally, a regional flow system has only been identified in the Selva basin. This one is related to the main fault zones, as preferential flow paths. Its recharge is located in mountain ranges with higher altitudes, namely the Transversal and Guilleries Ranges, with residence times larger than 50 years. Isotopical data has also shown mixing processes between both flow systems and rainfall recharge while multivariate statistical analysis of principal components has shown the main processes that control hydrochemistry of each flow systems

Effect of water and citrate solubility on agronomic effectiveness of acidulated phosphates in three consecutive corn crops

In the process of phosphate rock acidulation, several impure P compounds may be formed along with the desirable Ca and NH4 phosphates. Such compounds normally reduce the content of water-soluble P and thus the agronomic effectiveness of commercial fertilizers. In order to study this problem, a greenhouse experiment consisting of three consecutive corn crops was conducted in samples of a Red-Yellow Latosol (Typical Hapludox) in a completely randomized design (6 x 2 x 2), with four replicates. Six commercial fertilizers were added to 2 kg of soil at a rate of 70 mg kg-1 P, based on the content of soluble P in neutral ammonium citrate plus water (NAC + H2O) of the fertilizers. Fertilizer application occurred either in the original form or leached to remove the water-soluble fraction, either by mixing the fertilizer with the whole soil in the pots or with only 1 % of its volume. The corn plants were harvested 40 days after emergence to determine the shoot dry matter and accumulated P. For the first crop and localized application, the elimination of water-soluble P from the original fertilizers resulted in less bioavailable P for the plants. For the second and third crops, the effects of P source, leaching and application methods were not as evident as for the first, suggesting that the tested P sources may have similar efficiencies when considering successive cropping. The conclusion was drawn that the water-insoluble but NAC-soluble fractions of commercial P fertilizers are not necessarily inert because they can provide P in the long run.

Obtenció d'estruvita a partir de la fracció líquida digerida de purins de vaca

Actualment a Catalunya existeixen zones amb importants limitacions per l’aplicació de purins al sòl, pel que és imprescindible trobar alternatives de gestió i tractament que permetin l’aprofitament adequat dels recursos continguts a les dejeccions ramaderes sense afectar el medi. La digestió anaeròbia és una de les tècniques utilitzades en el tractament de les dejeccions ramaderes. L’efluent líquid que s’obté d’aquest tractament no modifica el contingut de nitrogen i fòsfor i per tant ha de ser gestionat correctament. L’objectiu general d’aquest projecte és avaluar la precipitació d’estruvita (sal de magnesi, amoni i fosfat) com una alternativa de gestió de l’efluent líquid d’una planta de digestió anaeròbia i compostatge que tracta dejeccions ramaderes conjuntament amb altres residus orgànics. S’han avaluat els efectes dels diferents paràmetres operacionals en la formació d’estruvita (pH, temperatura, velocitat d’agitació, alcalinitat), mitjançant assaigs en discontinu amb solució sintètica. A continuació s’ha procedit a obtenir estruvita a partir de la fracció líquida digerida de purí (FLD), en assaigs en discontinu per estudiar l’efecte del contingut de matèria orgànica i sòlids Totals (ST), així com el contingut en fosfats i el pH de reacció. Finalment, s’han optimitzat els paràmetres de procés en continu, mitjançant la posada en marxa d’un reactor a escala de laboratori i estudi de l’efecte de la velocitat d’agitació i de la introducció del stripping de CO2, tant amb solució sintètica com amb la fracció líquida digerida del purí. Dels resultats obtinguts es pot concloure que els factors que tenen una major influència en el procés d’obtenció d’estruvita són el pH (el pH òptim es situa al voltant de 9), i la presència de matèria orgànica i sòlids ens suspensió, que interfereix de forma quantitativa i qualitativa en la formació de l’estruvita. En el procés en continu s’ha aconseguit reduccions d’un 84% i 98% d’amoni i fòsfor respectivament, obtenintse estruvita que pot ser utilitzada com a fertilitzant d’alliberació lenta. Es pot concloure que la precipitació d’estruvita és una bona alternativa per millorar la gestió de les dejeccions ramaderes alhora que permet recuperar nutrients i tancar cicles. La combinació amb un tractament previ que elimini la matèria orgànica, com podria ser la digestió anaeròbia, i una separació de fases, per eliminar els sòlids en suspensió, es presenta com una configuració amb molts avantatges.

La Multi-metodología Autobiográfica Extendida (MAE). Una estrategia cualitativa para estudiar la identidad, los fondos de conocimiento y las formas de vida

La multi-metodología autobiográfica es una aproximación cualitativa que combina distintas técnicas para estudiar la construcción narrativa de la identidad. El objetivo de este artículo es ofrecer una revisión de dicho enfoque a partir de una expansión de los distintos instrumentos cualitativos utilizados. Más concretamente, la multi-metodología autobiográfica extendida (MAE) consta de cuatro grupos de técnicas: entrevistas en profundidad (historia de vida, entrevista de fondos de conocimiento y la entrevista de Durand), el retrato o dibujo identitario revisado (dibujo identitario, auto-definición, tarea identitaria de las diez definiciones), el análisis de los artefactos-rutinas-formas de vida (diario de una semana, detección de artefactos, rutinas a través de fotografías, rutinas educativas a través de fotografías ) y la utilización de distintos “mapas psicológicos o psicogeográficos” (cronograma, genograma, ecomapa, geomapa y mapa relacional). Después de definir la identidad, los fondos de conocimiento y las formas de vida como posibles objetos de estudio en ciencias sociales, el artículo describe e ilustra las distintas técnicas que componen la metodología propuesta. Se concluye recomendando la triangulación de técnicas cualitativas narrativas basadas en el lenguaje, el caso de las tradicionales entrevistas en profundidad, con determinados procedimientos visuales, a partir de la utilización de fotografías o representaciones gráficas

Application of K-feldspar-jadeite-quartz barometry to eclogite facies metagranites and metapelites in the Sesia Lanzo Zone (Western Alps, Italy)

The eclogite facies assemblage K-feldspar-jadeite-quartz in metagranites and metapelites from the Sesia-Lanzo Zone (Western Alps, Italy) records the equilibration pressure by dilution of the reaction jadeite + quartz = albite. The metapelites show partial transformation from a pre-Alpine assemblage of garnet (Alm(63)Prp(26)Grs(10))-K-feldspar-plagioclase-biotite +/- sillimanite to the Eo-Alpine high-pressure assemblage garnet (Alm(50)Prp(14)Grs(35))-jadeite (Jd(80-97)Di(0-4)Hd(0-8)Acm(0-7))=zoisite-phengite. Plagioclase is replaced by jadeite-zoisite-kyanite-K-feldspar-quartz and biotite is replaced by garnet-phengite or omphacite-kyanite-phengite. Equilibrium was attained only in local domains in the metapelites and therefore the K-feldspar-jadeite-quartz (KJQ) barometer was applied only to the plagioclase pseudomorphs and K-feldspar domains. The albite content of K-feldspar ranges from 4 to 11 mol% in less equilibrated assemblages from Val Savenca and from 4 to 7 mol% in the partially equilibrated samples from Monte Mucrone and the equilibrated samples from Montestrutto and Tavagnasco. Thermodynamic calculations on the stability of the assemblage K-feldspar-jadeite-quartz using available mixing data for K-feldspar and pyroxene indicate pressures of 15-21 kbar (+/- 1.6-1.9 kbar) at 550 +/- 50 degrees C. This barometer yields direct pressure estimates in high-pressure rocks where pressures are seldom otherwise fixed, although it is sensitive to analytical precision and the choice of thermodynamic mixing model for K-feldspar. Moreover, the KJQ barometer is independent of the ratio P-H2O/P-T. The inferred limiting a(H2O) for the assemblage jadeite-kyanite in the metapelites from Val Savenca is low and varies from 0.2 to 0.6.

Pollution stress on aquatic microbial communities

Thousands of chemical compounds enter the natural environment but many have unknown effects and consequences, in particular at low concentrations. This thesis work contributes to our understanding of pollution effects by using bacteria as test organisms. Bacteria are important for this question because some of them degrade and transform pollutants into less harmful compounds, but secondly because they themselves can be inhibited in their reproduction by exposure to toxic compounds. When inhibitory effects occur this may change the composition of the microbial com¬munity in the long run, leading to altered or diminished ecosystem services by those communities. As a result chemicals of anthropogenic origin may accumulate and per¬sist in the environment, and finally, affect higher organisms as well. In addition to acquiring basic understanding of pollutant effects at low concentrations on bacterial communities an applied goal of this thesis work was to develop bacteria-based tests to screen new organic chemicals for toxicity and biodégradation. In the first part of this work we developed a flow cytometry-based assay on SYT09 plus ethidium-bromide or propidium-iodide stained cells of Pseudomonas ûuorescens exposed or not to a variety of pollutants under oligotrophic growth conditions. Flow cytometry (FC) allows fast and accurate counting of bacterial cells under simul¬taneous assessment of their physiological state, in particular in combination with different fluorescent dyes. Here we employed FC and fluorescent dyes to monitor the effect that pollutants may exert on Pseudomonas ûuorescens SV3. First we designed an oligotrophic growth test, which enabled us to follow population growth at low densities (104 - 10 7 cells per ml) using 0.1 mM sodium acetate as carbon source. Cells in the oligotrophic milieu were then exposed or not to a variety of common pollutants, such as 2-chlorobiphenyl (2CBP), naphthalene (NAH), 4-chlorophenol (4CP), tetradecane (TD), mercury chloride (HgCl2) or benzene, in different dosages. Exposed culture samples were stained with SYT09 (green fluorescent dye binding nucleic acids, generally staining all cells) in combination with propidium iodide (PI) or ethidium bromide (EB), both dyes being membrane integrity indicators. We ob- served that most of the tested compounds decreased population growth in a dosage- dependent manner. SYT09/PI or SYT09/EB staining then revealed that chemical exposure led to arisal of subpopulations of live and injured or dead cells. By modeling population growth on the total cell numbers in population or only the subpopulation of live cells we inferred that even in stressed populations live cells multiply at rates no different to unexposed controls. The net decrease in population growth would thus be a consequence of more and more cells being not able to multiply at all, rather than all cells multiplying at slower rates. In addition, the proportion of injured cells correlated to the compound dosage. We concluded that the oligotrophic test may be useful to asses toxicity of unknown chemicals on a variety of model bacteria. Mul¬tiple tests can be run in parallel and effects are rapidly measured within a period of 8 hours. Interestingly, in the same exposure tests with P. fluorescens SV3 we observed that some chemicals which did not lead to a reduction of net population growth rates did cause measurable effects on live cells. This was mainly observed in cells within the live subpopulation as an increase of the EB fluorescence signal. We showed that SYT09/EB is a more useful combination of dyes than SYT09/PI because PI fluorescence tend to increase only when cells are effectively dead, but not so much in live cells (less then twofold). In contrast, EB geometric mean fluorescence in live cells increased up to eightfold after exposure to toxic compounds. All compounds even at the lowest concentration caused a measurable increase in EB geometric mean fluorescence especially after 2 h incubation time. This effect was found to be transient for cells exposed to 2CBP and 4CP, but chronic for cells incubated with TD and NAH (ultimately leading to cell death). In order to understand the mechanism underlying the observed effects we used known membrane or energy uncouplers. The pattern of EB signal increase in chemical-exposed populations resembled mostly that of EDTA, although EB fluorescence in EDTA-treated or pasteurized cells was even higher than after exposure to the four test chemicals. We conclude that the ability of cells to efflux EB under equilibrium conditions is an appropriate measure for the potential of a chemical to exert toxicity. Since most bacterial species possess efflux systems for EB that all require cellular energy, our test should be more widely relevant to infer toxicity effects of chemical exposure on the physiological status of the bacterial cell. To better understand the effect of toxicant exposure on efflux defense systems, we studied 2-hydroxybiphenyl toxicity to Pseudomonas azeiaica HBP1. We showed that 2-HBP exerts toxicity even to P. azelaica HBP1, but only at concentrations higher than 0.5 mM. Above this concentration transient loss of membrane polarization and integrity occurred, which we conclude from staining of growing cells with fluorescent dyes. Cells finally recover and resume growth on 2HBP. The high resistance of P. azelaica HBP1 to 2-HBP was found to be the result of an efficient MexABOprM- type efflux pump system counteracting passive influx of this compound into the membrane and cellular interior. Mutants with disrupted mexA, mexB and oprM genes did no longer grow on 2-HBP at concentrations above 100 μΜ, whereas below this concentration we found 2-HBP-concentration dependent decrease of growth rate. The MexAB-OprM system in P. azeiaica HBP1 is indeed an efflux pump for ethidium bromide as well. By introducing gfp reporter fusions responsive to intracellular 2- HBP concentrations into HBP1 wild-type or the mutants we demonstrated that 2HBP enters into the cells in a similar way. In contrast, the reporter system in the wild-type cells does not react to 2-HBP at an outside concentration of 2.4 μΜ, whereas in mutant cells it does. This suggests that wild-type cells pump 2-HBP to the outside very effectively preventing accumulation of 2-HBP. 2HBP metabolism, therefore, is not efficient enough to lower the intracellular concentration and prevent toxicity. We conclude that P. azelaica HBP1 resistance to 2-HBP is mainly due to an efficient efflux system and that 2HBP in high concentrations exerts narcotic effects on the bacterial membrane. In the part of this thesis, we investigated the possibilities of bacteria to degrade pollutants at low concentrations (1 mg per L and below). As test components we used 2-hydroxybiphenyl, antibiotics and a variety of fragrances, many of which are known to be difficult to biodegrade. By using accurate counting of low numbers of bacterial cells we could demonstrate that specific growth on these compounds is possible. We demonstrated the accuracy of FC counting at low cell numbers (down to 103 bacterial cells per ml). Then we tested whether bacterial population growth could be specifically monitored at the expense of low substrate concentrations, us¬ing P. azelaica HBP1. A perfect relationship was found between growth rate, yield and 2-HBP concentrations in the range of 0.1 up to 5 mg per L. Mixing P. azelaica within sludge, however, suggested that growth yields in a mixed community can be much lower than in pure culture, perhaps because of loss of metabolic intermediates. We then isolated new strains from activated sludge using 2-HBP or antibiotics (Nal, AMP, SMX) at low concentrations (0.1-1 mg per L) as sole carbon and energy sub¬strate and PAO microdishes. The purified strains were then examined for growth on their respective substrate, which interestingly, showed that all strains can not with¬stand higher than 1 or 10 mg per L concentrations of target substrate. Thus, bacteria must exist that contribute to compound degradation at low pollutant concentrations but are inhibited at higher concentrations. Finally we tested whether specific biomass growth (in number of cells) at the expense of pollutants can also be detected with communities as starting material. Hereto, we focused on a number of fragrance chemicals and measured community biomass increase by flow cytometry cell counting on two distinct starter communities: (i) diluted Lake Geneva water, and dilute activated sludge from a wastewater treatment plant. We observed that most of the test compounds indeed resulted in significant biomass increase in the starter community compared to a no-carbon added control, but activated sludge and lake Geneva water strongly differed (almost mutually ex¬clusive) in their capacity to degrade the test chemicals. In two cases for activated sludge the same type of microbial community developed upon compound exposure, as concluded from transcription fragment length polymorphism analysis on community purified and PCR amplified 16S rRNA gene fragments. To properly test compound biodegradability it is thus important to use starter communities of different origin. We conclude that FC counting can be a valuable tool to screen chemicals for their biodegradability and toxicity. - Des milliers de produits chimiques sont libérés dans l'environnement mais beaucoup ont des effets inconnus, en particulier à basses concentrations. Ce travail de thèse contribue à notre comprehension des effets de la pollution en utilisant des bacteries comme des organismes-tests. Les bacteries sont importantes pour etudier cette ques¬tion car certaines d'entre elles peuvent degrader ou transformer les polluants, mais également parce qu'elles-mmes peuvent tre inhibees dans leur reproduction après avoit ete exposees à ces composes toxiques. Quand des effets inhibiteurs ont lieu, la composition de la communauté microbienne peut tre changee à long terme, ce qui mène à une reduction du service d'ecosystème offert par ces communautés. En consequence, après leur liberation dans l'environnement, les produits chimiques d'origine anthropogenique peuvent soit s'y accumuler et per¬sister, exerant ainsi des effets encore inconnus sur les organismes vivants. En plus d'acquérir des connaissances de base sur les effets des polluants à basses concentra¬tions sur les communautés microbiennes, un but applique de cette thèse était de développer des tests bases sur les bacteries afin d'identifier de nouveau composes pour leur toxicité ou leur biodégradation. Dans la première partie de ce travail, nous avons developpe un test base sur la cytometrie de flux (FC) sur des cellules de Pseudomonas fluorescens colorees par du bromure d'ethidium ou de l'iodure de propidium et exposees ou non à une palette de polluants sous des conditions de croissance oligotrophique. La cytometrie de flux est une technique qui connaît de nombreuses applications dans la microbiologie environ¬nementale. Cela est principalement du au fait qu'elle permet un comptage rapide et precis ainsi que l'évaluation de l'état physiologique, en particulier lorsqu'elle est combinée h des colorations fluorescentes. Ici, nous avons utilise la technique FC et des colorants fluorescents afin de mesurer l'effet que peuvent exercer certains pollu¬ants sur Pseudomonas ûuorescens SV3 . D'abord nous avons conu des tests oligo- trophiques qui nous permettent de suivre la croissance complète de cellules en culture h des densites faibles (104 -10 7 cellules par ml), sur de l'acetate de sodium à 0.1 mM, en presence ou absence de produits chimiques (2-chlorobiphenyl (2CBP), naphthalène (NAH), 4-chlorophenol (4CP), tetradecane (TD), chlorure de mercure(II) (HgCl2)) à différentes concentrations. Afin de montrer le devenir des bacteries tant au niveau de la cellule individuelle que celui de la population globale, après exposition à des series de composes chimiques, nous avons compte les cellules colorees avec du SYT09 (col¬orant fluorescent vert des acides nucléiques pour la discrimination des cellules par rapport au bruit de fond) en combinaison avec l'iodure de propidium (PI) ou le bromure d'ethidium (EB), indicateurs de l'intégrité de la membrane cellulaire avec FC. Nous avons observe que de nombreux composes testes avaient un effet sur la croissance bacterienne, resultant en une baisse du taux de reproduction de la pop¬ulation. En outre, la double coloration que nous avons utilisee dans cette etude SYT09/PI ou SYT09/EB a montre que les produits chimiques testes induisaient une reponse heterogène des cellules dans la population, divisant celle-ci en sous- populations "saine", "endommagee" ou "morte". Les nombres de cellules à partir du comptage et de la proportion de celles "saines" et "endommagees/mortes" ont ensuite ete utilises pour modeliser la croissance de P. ûuorescens SV3 exposee aux produits chimiques. La reduction nette dans la croissance de population est une consequence du fait que de plus en plus de cellules sont incapables de se reproduire, plutt que du fait d'une croissance plus lente de l'ensemble de la population. De plus, la proportion de cellules endommagees est correllee au dosage du compose chimique. Les résultats obtenus nous ont permis de conclure que le test oligotrophique que nous avons developpe peut tre utilise pour l'évaluation de la toxicité de produits chimiques sur différents modèles bacteriens. Des tests multiples peuvent tre lances en parallèle et les effets sont mesures en l'espace de huit heures. Par ailleurs, nous en déduisons que les produits chimiques exercént un effet sur la croissance des cellules de P. ûuorescens SV3, qui est heterogène parmi les cellules dans la population et depend du produit chimique. Il est intéressant de noter que dans les mmes tests d'exposition avec P. ûuorescens SV3, nous avons observe que certains composes qui n'ont pas conduit à une reduction du taux de la croissance nette de la population, ont cause des effets mesurables sur les cellule saines. Ceci a ete essentiellement observe dans la portion "saine" des cellules en tant qu'augmentation du signal de la fluorescence de 1ΈΒ. D'abord nous avons montre que SYT09/EB était une com¬binaison de colorants plus utile que celle de SYT09/PI parce que la fluorescence du PI a tendance à augmenter uniquement lorsque les cellules sont effectivement mortes, et non pas dans les cellules saines (moins de deux fois plus). Par opposi¬tion, la fluorescence moyenne de l'EB dans les cellules saines augmente jusqu'à huit fois plus après exposition aux composes toxiques. Tous les composes, mme aux plus basses concentrations, induisent une augmentation mesurable de la fluorescence moy¬enne de 1ΈΒ, plus particulièrement après deux heures d'incubation. Cet effet s'est revele tre transitoire pour les cellules exposees aux 2CNP et 4CP, mais est chro¬nique pour les cellules incubees avec le TD et le NAH (entranant la mort cellulaire). Afin de comprendre les mécanismes qui sous-tendent les effets observes, nous avons utilise des decoupleurs d'energie ou de membrane. L'augmentation du signal EB dans les populations causee par des produits chimiques ressemblait à celle exerce par le chelateur des ions divalents EDTA. Cependant, les intensités du signal EB des cellules exposees aux produits chimiques testees n'ont jamais atteint les valeurs des cellules traitees avec l'EDTA ou pasteurises. Nous en concluons que le test oli- gotrophique utilisant la coloration (SYT09/)EB des cellules exposees ou non à un produit chimique est utile afin d'evaluer l'effet toxique exerce par les polluants sur la physiologie bacterienne. Afin de mieux comprendre la reaction d'un système de defense par pompe à efflux après exposition à une toxine, nous avons étudié la toxicité du 2-hydroxybiphenyl (2-HBP) sur Pseudomonas azeiaica HBP1. Nous avons montre que le 2-HBP exerce une toxicité mme sur HBP1, mais uniquement à des concentrations supérieures à 0.5 mM. Au-dessus de cette concentration, des pertes transitoires d'intégrité et de polarization membranaire ont lieu, comme cela nous a ete montre par coloration des cellules en croissance. Les cellules sont finalement capables de se rétablir et de reprendre leur croissance sur 2-HBP. La forte resistance de P. azeiaica HBP1 h 2-HBP physiologie bacterienne s'est revele tre le résultat d'un système de pompe h efflux de type MexABOprM qui contre-balance l'influx passif de ce compose h travers la membrane. Nous avons montre, en construisant des mutants avec des insertions dans les gènes mexA, mexB and oprM et des fusions avec le gène rapporteur gfp, que l'altération de n'importe quelle partie du système d'efflux conduisait à accroître l'accumulation de 2-HBP dans la cellule, en comparaison avec la souche sauvage HBP1, provoquant une diminution de la resistance au 2-HBP ainsi qu'une baisse du taux de reproduction des cellules. Des systèmes d'efflux similaires sont répandus chez de nombreuses espèces bactériennes. Ils seraient responsables de la resistance aux produits chimiques tels que les colorants fluorescents (bromure d'ethidium) et des antibiotiques. Nous concluons que la resistance de P. azelaica HBP1 à 2-HBP est principalement due à un système d'efflux efficace et que 2-HBP, à des concentrations elevees, exerce un effet deletère sur la membrane bacterienne. En se basant sur le comptage des cellules avec la FC, nous avons developpe ensuite une methode pour evaluer la biodegradabilite de polluants tels que le 2-HBP ainsi que les antibiotiques (acide nalidixique (Nal), ampicilline (AMP) ou sulfamethoxazole (SMX)) à de faibles concentrations lmg par L et moins), par le suivi de la croissance spécifique sur le compose de cultures microbiennes pures et mixtes. En utilisant un comptage precis de faibles quantités de cellules nous avons pu demontrer que la croissance spécifique sur ces composes est possible. Nous avons pu illustrer la precision du comptage par cytometrie de flux à faible quantité de cellules (jusqu'à 10 3 cellules par ml). Ensuite, nous avons teste s'il était possible de suivre dynamiquement la croissance de la population de cellules sur faibles concentrations de substrats, en utilisant P. azelaica HBP1. Une relation parfaite a ete trouvee entre le taux de croissance, le rendement et les concentrations de 2-HBP (entre 0.1 et 5 mg par L). En mélangeant HBP1 à de la boue active, nous avons pu montrer que le rendement en communauté mixtes pouvait tre bien inférieur qu'en culture pure. Ceci étant peut tre le résultat d'une perte d'intermédiaires métaboliques. Nous avons ensuite isole de nouvelles souches à partir de la boue active en utilisant le 2-HBP ou des antibiotiques (Nal, AMP, SMX) h basses concentrations (0.1-1 mg par L) comme seules sources de carbone et d'energie. En combinaison avec ceci, nous avons également utilise des microplaques PAO. Les souches purifiees ont ensuite ete examinees pour leurs croissances sur leurs substrats respectifs. De faon intéressante, toutes ces souches ont montre qu'elles ne pouvaient pas survivre à des concentrations de substrats supérieures à 1 ou 10 mg par L. Ainsi, il existe des bacteries qui contribuent à la degradation de composes à basses concentrations de polluant mais sont inhibes lorsque ces concentrations deviennent plus hautes. Finalement, nous avons cherche à savoir s'il est possible de detecter une croissance spécifique à une biomasse au depend d'un polluant, en partant d'une communauté microbienne. Ainsi, nous nous sommes concentre sur certains composes et avons mesure l'augmentation de la biomasse d'une communauté grce à la cytometrie de flux. Nous avons compte deux communautés de depart distinctes: (i) une dilution d'eau du Lac Léman, et une dilution de boue active d'une station d'épuration. Nous avons observe que la plupart des composes testes ont entrane une augmentation de la biomasse de depart par rapport au control sans addition de source de carbone. Néanmoins, les échantillons du lac Léman et de la station d'épuration différaient largement (s'excluant mutuellement l'un l'autre) dans leur capacité à degrader les composes chimiques. Dans deux cas provenant de la station d'épuration, le mme type de communauté microbienne s'est developpe après exposition aux composes, comme l'a démontré l'analyse TRFLP sur les fragments d'ARN 16S purifie de la communauté et amplifie par PCR. Afin de tester correctement la biodegradabilite d'un compose, il est donc important d'utiliser des communautés de depart de différentes origines Nous en concluons que le comptage par cytometrie de flux peut tre un outil de grande utilité pour mettre en valeur la biodegradabillite et la toxicité des composes chimiques.

Is cannabis use a significant exposition to nicotine?

Purpose: Young cannabis users are at increased risk for cigarette initiation and later progression to nicotine dependence. The present study assesses to which extent cannabis users are exposed to nicotine through mulling, a widespread process consisting of mixing tobacco to cannabis for its consumption. Methods: Data are issued from an ongoing observational study taking place in Switzerland. A total of 267 eligible participants (mean age 19 years, 46.4% males) completed an anonymous self-administered questionnaire on their tobacco and cannabis intake in the previous 5 days. They also provided a urine sample that was blindly analyzed for cotinine (a key metabolite of nicotine) using liquid-chromatography coupled mass-spectrometry. After the exclusion of cannabis users not having smoked at least one joint/blunt in which tobacco had been mixed (n _ 2), and participants reporting other sources of nicotine exposition than cigarettes or mulling (n _37), four groups were created: cannabis and cigarette abstainers (ABS, n_ 69), cannabis only smokers (CAS; n _ 33), cigarette only smokers (CIS; n _ 62); and cannabis and cigarette smokers (CCS, n _ 64). Cotinine measures of CAS were compared to those of ABS, CIS and CCS. All comparisons were performed using ANCOVA, controlling for age, gender, ethnicity, BMI and environmental exposure to cigarette smoke in the past month (at home, in school/at work, in social settings). The number of mixed joints/blunts smoked in the previous 5 days was additionally taken into account when comparing CAS to CCS. Cotinine values (ng/ml) are reported as means with 95% confidence interval (95% CI). Results: In the previous 5 days, CAS had smoked on average 10 mixed joints/blunts, CIS 30 cigarettes, and CCS 8 mixed joints/ blunts and 41 cigarettes. Cotinine levels of participants considerably differed between groups. The lowest measure was found among ABS (3.2 [0.5-5.9]), followed in growing order by CAS (294.6 [157.1-432.0]), CIS (362.8 [258.4-467.3]), and CCS (649.9 [500.7-799.2]). In the multivariate analysis, cotinine levels of CAS were significantly higher than those of ABS (p _.001), lower than those of CCS (p _ .003), but did not differ from levels of CIS (p _ .384). Conclusions: Our study reveals cannabis users to be significantly exposed to nicotine through mulling, even after controlling for several possible confounders such as environmental exposure to cigarette smoke. Utmost, mixing tobacco to Poster cannabis can result in a substantial nicotine exposition as cotinine levels from cannabis only smokers were as high as those of moderate cigarette smokers. Our findings also suggest that mulling is adding up to the already important nicotine exposition of cigarettes smokers. Because of the addictiveness of nicotine, mulling should be part of a comprehensive assessment of substance use among adolescents and young adults, especially when supporting their cannabis and cigarette quitting attempts. Sources of Support: This study was funded by the Public Health Service of the Canton de Vaud. Dr. BÊlanger's contribution was possible through grants from the Royal College of Physicians and Surgeons of Canada, the CHUQ/CMDP Foundation and the Laval University McLaughlin program, QuÊbec, Canada.

Late Jurassic continental flood basalt doleritic dykes in northwestern Cuba: remnants of the Gulf of Mexico opening

Accreted terranes, comprising a wide variety of Late Jurassic and Early Cretaceous igneous and sedimentary rocks are an important feature of Cuban geology. Their characterization is helpful for understanding Caribbean paleogeography. The Guaniguanico terrane (western Cuba) is formed by upper Jurassic platform sediments intruded by microgranular dolerite dykes. The geochemical characteristics of the dolerite whole rock samples and their minerals (augitic clinopyroxene, labradorite and andesine) are consistent with a tholeiitic affinity. Major and trace element concentrations as well as Nd, Sr and Pb isotopes show that these rocks also have a continental affinity. Sample chemistry indicates that these lavas are similar to a low Ti-P2O5 (LTi) variety of continental flood basalts (CFB) similar to the dolerites of Ferrar (Tasmania). They derived from mixing of a lithospheric mantle Source and an asthenopheric component similar to E-MORB with minor markers of crustal contamination and sediment assimilation. However, the small quantity of Cuban magmatic rocks, similarly to Tasmania, Antarctica and Siberia differs from other volumetrically important CFB occurrences Such as Parana and Deccan. These dolerites are dated as 165-150 Ma and were emplaced during the separation of the Yucatan block from South America. They could in fact be part of the Yucatan-South America margin through which the intrusive system was emplaced and which was later accreted to the Cretaceous arc of central Cuba and to the Palaeogene arc of eastern Cuba. These samples could therefore reflect the pre-rift stage between North and South America and the opening of the gulf of Mexico.

Quality coding by neural populations in the early olfactory pathway: analysis using information theory

In this article, we analyze the ability of the early olfactory system to detect and discriminate different odors by means of information theory measurements applied to olfactory bulb activity images. We have studied the role that the diversity and number of receptor neuron types play in encoding chemical information. Our results show that the olfactory receptors of the biological system are low correlated and present good coverage of the input space. The coding capacity of ensembles of olfactory receptors with the same receptive range is maximized when the receptors cover half of the odor input space - a configuration that corresponds to receptors that are not particularly selective. However, the ensemble's performance slightly increases when mixing uncorrelated receptors of different receptive ranges. Our results confirm that the low correlation between sensors could be more significant than the sensor selectivity for general purpose chemo-sensory systems, whether these are biological or biomimetic.