Economic and environmental evaluation of renewable energy systems

The main objective of this thesis is to evaluate the economic and environmental effectiveness of three different renewable energy systems: solar PV, wind energy and biomass energy systems. Financial methods such as Internal Rate of Return (IRR) and Modified Internal Rate of Return (MIRR) were used to evaluate economic competitiveness. Seasonal variability in power generation capability of different renewable systems were also taken into consideration. In order to evaluate the environmental effectiveness of different energy systems, default values in GaBi software were taken by defining the functional unit as 1kWh. The results show that solar PV systems are difficult to justify both in economic as well as environmental grounds. Wind energy performs better in both economic and environmental grounds and has the capability to compete with conventional energy systems. Biomass energy systems exhibit environmental and economic performance at the middle level. In each of these systems, results vary.

Level and precision of behavioural thermoregulation in the bearded dragon, Pogona vitticeps : effects of hypoxia and environmental thermal quality /

Most metabolic functions are optimized within a narrow range of body temperatures, which is why thermoregulation is of great importance for the survival and overall fitness of an animal. It has been proposed that lizards will thermoregulate less precisely in low thermal quality environments, where the costs associated with thermoregulation are high; in the case of lizards, whose thermoregulation is mainly behavioural, the primary costs ofthermoregulation are those derived from locomotion. Decreasing thermoregulatory precision in costly situations is a strategy that enhances fitness by allowing lizards to be more flexible to changing environmental conditions. It allows animals to maximize the benefits of maintaining a relatively high body temperature while minimizing energy expenditure. In situations where oxygen concentration is low, the costs of thermoregulation are relatively high (i.e. in relation to the amount of oxygen available for metabolic functions). As a result, it is likely that exposures to hypoxic conditions induce a decrease in the precision of thermoregulation. This study evaluated the effects of hypoxia and low environmental thermal quality, two energetically costly conditions, on the precision and level of thermoregulation in the bearded dragon, Pogona vitticeps, in an electronic temperature-choice shuttle box. Four levels of hypoxia (1O, 7, 5 and 4% 02) were tested. Environmental thermal quality was manipulated by varying the rate of temperature change (oTa) in an electronic temperature-choice shuttle box. Higher oT a's translate into more thermally challenging environments, since under these conditions the animals are forced to move a greater number of times (and hence invest more energy in locomotion) to maintain similar temperatures than at lower oTa's. In addition, lizards were tested in an "extreme temperatures" treatment during which air temperatures of the hot and cold compartments of the shuttle box were maintained at a constant 50 and 15°C respectively. This was considered the most thermally challenging environment. The selected ambient (T a) and internal body temperatures (Tb) of bearded dragons, as well as the thermoregulatory precision (measured by the central 68% ofthe Ta and T b distribution) were evaluated. The thermoregulatory response was similar to both conditions. A significant increase in the size of the Tb range, reflecting a decrease in thermoregulatory precision, and a drop in preferred body temperature of ~2 °C, were observed at both 4% oxygen and at the environment of lowest thermal quality. The present study suggests that in energetically costly situations, such as the ones tested in this study, the bearded dragon reduces energy expenditure by decreasing preferred body temperature and minimizing locomotion, at the expense of precise behavioural thermoregulation. The close similarity of the behavioural thermoregulatory response to two very different stimuli suggests a possible common mechanism and neuronal pathway to the thermoregulatory response.

Comprehensive school health, the social determinants of health, and the health status of children

As children are becoming increasingly inactive and obese, there is an urgent need for effective early prevention and intervention programs. One solution is a comprehensive school health (CSH) program, a health promotion initiative aimed at educating students about healthy behaviours and lifestyles, which also provides a link between the school, students, families, and the surrounding community. The purpose of this study was to explore the relationship between different components of CSH programs, as well as three determinants of health (gender, social support, socio-economic status), and physical activity, on the aerobic fitness and body mass index (BMI) of children. A newly developed and pilot-tested survey derived from Health Canada's fourpart CSH model (instruction, social support, support services, and a healthy physical environment) was sent to elementary school principals. Data on the gender, physical activity, parental education, and social support levels of students from these schools were gathered from a previous study. Multiple regression procedures were conducted to estimate the relationships between CSH components, the social determinants of health, physical activity, and BMI and aerobic fitness. Results showed that three CSH components were significantly associated with both BMI and aerobic fitness values in children, but accounted for less than 5% of the variance in both variables. Physical activity partially mediated the relationship between the significant CSH components, BMI, and particularly aerobic fitness. Furthermore, the social determinant and physical activity variables played independent roles in aerobic fitness values. No moderating effects of the social determinants were discovered.

Risk-taking behaviours in adolescent boys and girls : sexuality and dietary health

This study examined adolescents' reported sexual and dietary health-risk behaviours and perceptions. Specifically, this study analyzed the data of 600 students (300 male~ 300 female) in grades 9, I 1, and OAC (mean, standard deviation). The mean age of the students in the sample is 16 with a standard deviation of 1.6. The study was a secondary analysis ofthe first-year data of a 3-year longitudinal study conducted by Youth Lifestyle Choices-Community University Research Alliance (YLC-CURA) on adolescents. To explore sexuality and dietary health, this study purposefully selected sections of the survey that represented sex and dieting behaviours of adolescents. Separate gender and age data analyses revealed different patterns among the variables. Specifically., findings revealed that adolescents who engaged in recent sexual activities were more likely to have a relatively more positive body image perception and were relatively more likely to engage in disordered eating. Across both genders and 3 age levels, adolescents reported that despite their unhealthy dietary habits they felt that dieting was not a high-risk behaviour. Results were discussed in terms of educational implication for sexual health programs.

The impact of the Canadian Standardized Test of Fitness and of health counselling on health attitudes and behaviour

The purpose of this research study was to determine whether or not the use of a single day of Personal Wellness Evaluations would be meaningful enough to change the attitudes of participants toward adopting a healthier lifestyle, or if it was necessary to include regular planned health counselling alon-g with the Personal Wellness Evaluations in order to'observe changes in beliefs, attitudes and behaviours toward active living and the adoption of a healthier lifestyle. Attitudes and behaviours toward physical fitness and healthy lifestyle choices were assessed through a questionnaire composed of the following instruments: Fishbein and Ajzen Attitude and Behaviour Questionnaire, Leisure Behaviour Questionnaire, Ten Centimeter Bipolar Health Continuum, Neugarten Life Satisfaction Assessment, Job Description Index, Selected questions from the Ontario Health Survey, and the Symptom Reporting Questionnaire. Physical fitness evaluation consisted of the Canadian Standardized Test of Fitness, measures of blood pressure, and total cholesterol. The participants were divided into three groups: Group 1- CSTF & health counselling, Group 2- CSTF only, and Group 3- a control group. All three groups received the questionnaire both at the beginning and at the end of the study. Group 1 and Group 2 also participated in fitness testing at these same times, with a three-month time interval between test times. Group 1 also received weekly one-hour health education sessions during the three months between fitness testing. While there were some differences found between the three groups in this study, the results of this study suggested that this three-month workplace wellness program had no impact on the participants' attitudes and behaviours toward health and physical activity. There were no significant differences in the physical fitness measures between Group 1 and Group 2 , nor in the participants' questionnaire responses. These results may be due to the participants' lack of compliance to this wellness program. Employees who 11 participate in a workplace weIlness program must be self-motivated to comply with the program in order to receive the full benefits the program has to offer. Some participants in this study did not have the internal motivation necessary to remain in the study for the three-month period. Future research may consider implementing a workplace wellness program for a longer duration as well as incorporating a specific physical fitness program for the participants to follow. An exercise program could improve the participants' physical fitness, while the health counselling would give the individuals the health education necessary to lead a healthy lifestyle.

The relationship between socioeconomic status, schools and bone health among adolescent females in Southern Ontario

We studied the association between socioeconomic status (SES), school attended and bone health measured by bone speed of sound (SOS) among adolescent females in Canada. 412 participants from six randomly selected schools in Southern Ontario were examined. Bone SOS was measured by quantitative ultrasound. Participant’s school and aggregate area-based census-derived (AABCD) SES were evaluated as predictors. Mean participant age was 15.7 (SD 1.0) years. Average median family income was $68,162 (SD $19,366). Median family income was non-linearly associated with bone SOS and restricted cubic splines described the relationship. Univariate regression, accounting for clustering of participants in schools, revealed a significant non-linear association between AABCD-median family income and non-dominant tibial SOS (LRT p = 0.031). Multivariable regression revealed school to have a significant impact (LRT p = 0.0001). High schools had a strong influence on the bone health of female students and this effect overrode the effect of SES.

Maternal High Fat Feeding: Impact of Female Offspring Body Composition and Bone Health

High fat diet (HFD) consumption in rodents alters body composition and weakens bones. Whether female offspring of mothers consuming a HFD are similarly affected at weaning and early adulthood is unclear. This research determined whether maternal HFD contributes to long-lasting alterations in body composition and bone health of female offspring. Rats were fed control or HFD for 10 weeks prior to and throughout pregnancy and lactation. Female offspring were studied at weaning or 3 months of age (consumed control diet). Main findings in female offspring: maternal HFD decreased lean mass, increased fat mass and femoral BMD at weaning, but not at 3 months; weanling femoral lipid composition reflected maternal diet, persisting to 3 months of age (decreased total and n6 polyunsaturates, increased saturates); and no differences in femoral strength at 3 months. In summary, 3 month old female offspring have similar body composition and bone health regardless of maternal diet.

Développement, application et validation d’une nouvelle stratégie de mesure des indicateurs biologiques de l’exposition aux pyréthrinoïdes et aux pyréthrines chez l’humain

Les pyréthrinoïdes et les pyréthrines sont des insecticides neurotoxiques auxquels on attribue également des effets néfastes sur les systèmes immunitaire, hormonal et reproducteur. Ils sont abondamment utilisés en agriculture, mais aussi en horticulture, en extermination et dans le traitement d’infestations parasitaires humaines et animales (gale, poux). Il y a donc un intérêt en santé environnementale à connaître l’ampleur de l’exposition humaine à ces pesticides. La mesure des métabolites urinaires des pyréthrinoïdes et des pyréthrines apparaît une approche de choix pour arriver à cette fin puisqu’elle permet, en théorie, d’obtenir un portrait global de l’exposition. Or,traditionnellement et par soucis de simplicité les concentrations volumiques ou ajustées pour la créatinine) de ces biomarqueurs dans des urines ponctuelles sont déterminées, mais l’effet de l’utilisation de ces unités sur la validité des estimations de dose quotidienne absorbée n’a jamais été vérifié. L’objectif général de cette thèse était donc de développer, appliquer et valider une nouvelle stratégie de mesure et d’analyse de biomarqueurs pour améliorer la précision et la fiabilité des évaluations de l’exposition individuelles et populationnelles aux pyréthrinoïdes et pyréthrines. Les objectifs spécifiques étaient : i) de caractériser l’exposition humaine à ces contaminants en région urbaine et rurale au Québec et ii) de comparer la validité de la nouvelle stratégie de mesure et d’analyse de biomarqueurs urinaires proposée avec les autres méthodes plus usuelles utilisées pour estimer l’exposition individuelle et populationnelle et les doses absorbées de pyréthrinoïdes. Des adultes et des enfants, recrutés dans la population de l’Île de Montréal et de la Montérégie ont recueilli leurs urines pendant une période d’au moins douze heures et complété un questionnaire documentant les sources potentielles d’exposition. Les quantités de métabolites de pyréthrinoïdes et pyréthrines (pmol) mesurées dans les urines ont été ajustées pour une période de douze heures exactement et pour le poids corporel. Les quantités excrétées en région urbaine ont été comparées à celles excrétées en région rurale et les données individuelles et populationnelles ont été comparées à celles qui auraient été obtenues si des concentrations volumiques ou ajustées pour la créatinine avaient été mesurées. Les résultats montrent que l’exposition à ces pesticides est ubiquiste puisque plus de 90% des participants excrétaient les principaux métabolites de pyréthrinoïdes et pyréthrines à un niveau supérieur au seuil de détection analytique. Les résultats suggèrent que l’alimentation pourrait être à l’origine de ce niveau de base puisque les autres sources d’exposition connues n’ont été que rarement rapportées. Au Québec, l’exposition en milieu rural apparaissait légèrement plus importante qu’en milieu urbain et certains facteurs d’exposition, comme l’utilisation de pesticides domestiques, ont été rapportés plus fréquemment en milieu rural. Enfin, il a été démontré que la mesure des concentrations volumiques ou ajustées pour la créatinine de biomarqueurs est une approche qui peut entraîner des biais importants (jusqu’à 500% d’erreur et plus) en particulier lors de l’évaluation de l’exposition individuelle. Il est évident que les autorités de santé publique et de santé environnementale employant des biomarqueurs urinaires afin d’évaluer l’exposition aux pyréthrinoïdes et aux pyréthrines (ainsi qu’à d’autres molécules ayant des demi-vies d’élimination similaire)devraient diriger leurs efforts vers la mesure des quantités excrétées pendant une période d’au moins douze heures pour obtenir un portrait le plus valide possible de l’exposition. Il serait aussi souhaitable de mieux documenter la toxicocinétique de ces molécules chez l’humain afin d’établir avec une plus grande confiance la relation entre les quantités excrétées de biomarqueurs et les doses absorbées de ces contaminants.

The regulation of adult hippocampal neurogenesis by wheel running and environmental enrichment

Introduction: Chez les mammifères, la naissance de nouveaux neurones se poursuit à l’âge adulte dans deux régions du cerveau: 1) l’hippocampe et 2) la zone sous-ventriculaire du prosencéphale. La neurogenèse adulte n’est pas un processus stable et peut être affectée par divers facteurs tels que l’âge et la maladie. De plus, les modifications de la neurogenèse peuvent être à l’origine des maladies de sorte que la régulation ainsi que le rétablissement de la neurogenèse adulte doivent être considérés comme d’importants objectifs thérapeutiques. Chez la souris saine ou malade, la neurogenèse hippocampale peut être fortement régulée par l’enrichissement environnemental ainsi que par l’activité physique. Cependant, lors même que l’activité physique et l’enrichissement environnemental pourraient contribuer au traitement de certaines maladies, très peu d’études porte sur les mécanismes moléculaires et physiologiques responsables des changements qui sont en lien avec ces stimuli. Objectifs et hypothèses: Les principaux objectifs de cette étude sont de caractériser les effets de stimuli externes sur la neurogenèse et, par le fait même, d’élucider les mécanismes sous-jacents aux changements observés. En utilisant le modèle d’activité physique volontaire sur roue, cette étude teste les deux hypothèses suivantes: tout d’abord 1) qu’une période prolongée d’activité physique peut influencer la neurogenèse adulte dans le prosencéphale et l’hippocampe, et 2) que l’activité volontaire sur roue peut favoriser la neurogenèse à travers des stimuli dépendants ou indépendants de la course. Méthodes: Afin de valider la première hypothèse, nous avons utilisé un paradigme incluant une activité physique volontaire prolongée sur une durée de six semaines, ainsi que des analyses immunohistochimiques permettant de caractériser l’activité de précurseurs neuronaux dans la zone sous-ventriculaire et l’hippocampe. Ensuite, pour valider la seconde hypothèse, nous avons utlisé une version modifiée du paradigme ci-dessous, en plaçant les animaux (souris) soit dans des cages traditionnelles, soit dans des cages munies d’une roue bloquée soit dans des cages munies d’une roue fonctionnelle. Résultats: En accord avec la première hypothèse, l’activité physique prolongée volontaire a augmenté la prolifération des précurseurs neuronaux ainsi que la neurogenèse dans le gyrus dentelé de l’hippocampe comparativement aux animaux témoins, confirmant les résultats d’études antérieures. Par ailleurs, dans ce paradigme, nous avons aussi observé de la prolifération acrue au sein de la zone sous-ventriculaire du prosencéphale. De plus, en accord avec la seconde hypothèse, les souris placées dans une cage à roue bloquée ont montré une augmentation de la prolifération des précurseurs neuronaux dans l’hippocampe comparable à celle observée chez les souris ayant accès à une roue fonctionnelle (coureurs). Cependant, seuls les animaux coureurs ont présenté une augmentation de la neurogenèse hippocampale. Conclusions: Ces résultats nous ont permis de tirer deux conclusions nouvelles concernant les effets de l’activité physique (course) sur la neurogenèse. Premièrement, en plus de la prolifération et de la neurogenèse dans le gyrus dentelé de l’hippocampe, la prolifération dans la zone sous-ventriculaire du prosencéphale peut être augmentée par l’activité physique sur roue. Deuxièmement, l’environnement dans lequel l’activité physique a lieu contient différents stimuli qui peuvent influencer certains aspects de la neurogenèse hippocampale en l’absence d’activité physique sur roue (course).

Features of neighbourhood environments associated with obesity and related health behaviours in children: using multiple statistical approaches to identify obesogenic environments

Contexte: L'obésité chez les jeunes représente aujourd’hui un problème de santé publique à l’échelle mondiale. Afin d’identifier des cibles potentielles pour des stratégies populationnelles de prévention, les liens entre les caractéristiques du voisinage, l’obésité chez les jeunes et les habitudes de vie font de plus en plus l’objet d’études. Cependant, la recherche à ce jour comporte plusieurs incohérences. But: L’objectif général de cette thèse est d’étudier la contribution de différentes caractéristiques du voisinage relativement à l’obésité chez les jeunes et les habitudes de vie qui y sont associées. Les objectifs spécifiques consistent à: 1) Examiner les associations entre la présence de différents commerces d’alimentation dans les voisinages résidentiels et scolaires des enfants et leurs habitudes alimentaires; 2) Examiner comment l’exposition à certaines caractéristiques du voisinage résidentiel détermine l’obésité au niveau familial (chez le jeune, la mère et le père), ainsi que l’obésité individuelle pour chaque membre de la famille; 3) Identifier des combinaisons de facteurs de risque individuels, familiaux et du voisinage résidentiel qui prédisent le mieux l’obésité chez les jeunes, et déterminer si ces profils de facteurs de risque prédisent aussi un changement dans l’obésité après un suivi de deux ans. Méthodes: Les données proviennent de l’étude QUALITY, une cohorte québécoise de 630 jeunes, âgés de 8-10 ans au temps 1, avec une histoire d’obésité parentale. Les voisinages de 512 participants habitant la Région métropolitaine de Montréal ont été caractérisés à l’aide de : 1) données spatiales provenant du recensement et de bases de données administratives, calculées pour des zones tampons à partir du réseau routier et centrées sur le lieu de la résidence et de l’école; et 2) des observations menées par des évaluateurs dans le voisinage résidentiel. Les mesures du voisinage étudiées se rapportent aux caractéristiques de l’environnement bâti, social et alimentaire. L’obésité a été estimée aux temps 1 et 2 à l’aide de l’indice de masse corporelle (IMC) calculé à partir du poids et de la taille mesurés. Les habitudes alimentaires ont été mesurées au temps 1 à l'aide de trois rappels alimentaires. Les analyses effectuées comprennent, entres autres, des équations d'estimation généralisées, des régressions multiniveaux et des analyses prédictives basées sur des arbres de décision. Résultats: Les résultats démontrent la présence d’associations avec l’obésité chez les jeunes et les habitudes alimentaires pour certaines caractéristiques du voisinage. En particulier, la présence de dépanneurs et de restaurants-minutes dans le voisinage résidentiel et scolaire est associée avec de moins bonnes habitudes alimentaires. La présence accrue de trafic routier, ainsi qu’un faible niveau de prestige et d’urbanisation dans le voisinage résidentiel sont associés à l’obésité familiale. Enfin, les résultats montrent qu’habiter un voisinage obésogène, caractérisé par une défavorisation socioéconomique, la présence de moins de parcs et de plus de dépanneurs, prédit l'obésité chez les jeunes lorsque combiné à la présence de facteurs de risque individuels et familiaux. Conclusion: Cette thèse contribue aux écrits sur les voisinages et l’obésité chez les jeunes en considérant à la fois l'influence potentielle du voisinage résidentiel et scolaire ainsi que l’influence de l’environnement familial, en utilisant des méthodes objectives pour caractériser le voisinage et en utilisant des méthodes statistiques novatrices. Les résultats appuient en outre la notion que les efforts de prévention de l'obésité doivent cibler les multiples facteurs de risque de l'obésité chez les jeunes dans les environnements bâtis, sociaux et familiaux de ces jeunes.

A Synergistic Approach to Human Rights and Public Health Ethics: Effective or a Source of Conflict?

Commentaire / Commentary

Prévention de la maladie de Lyme : facteurs sociaux et priorisation des interventions

La maladie de Lyme est la maladie vectorielle la plus fréquente dans les pays tempérés et est en émergence dans plusieurs régions du monde. Plusieurs stratégies de prévention existent et comprennent des interventions qui visent les individus, comme le port de vêtements protecteurs, et d’autres qui sont implantées au niveau collectif, dont des interventions de contrôle des tiques dans l’environnement. L’efficacité de ces stratégies peut être influencée par divers facteurs, dont des facteurs sociaux tels que les connaissances, les perceptions et les comportements de la population ciblée. Elles peuvent également avoir des impacts parallèles non désirés, par exemple sur l’environnement et l’économie, et ces derniers peuvent s’opposer aux bénéfices des interventions jusqu’à remettre en cause la pertinence de leur mise en œuvre. Aussi, ces facteurs sociaux et les impacts des interventions sont susceptibles de varier selon la population ciblée et en fonction du contexte épidémiologique et social. L’objectif de cette thèse était donc d’étudier les principaux facteurs sociaux et enjeux d’importance à considérer pour évaluer l’efficacité et prioriser des interventions de prévention pour la maladie de Lyme dans deux populations exposées à des contextes différents, notamment en ce qui concerne leur situation épidémiologique, soient au Québec, où l’incidence de la maladie de Lyme est faible mais en émergence, et en Suisse, où elle est élevée et endémique depuis plus de trois décennies. L’approche choisie et le devis général de l’étude sont basés sur deux modèles théoriques principaux, soient le modèle des croyances relatives à la santé et celui de l’aide à la décision multicritère. Dans un premier temps, les facteurs associés à la perception du risque pour la maladie de Lyme, c’est-à-dire l’évaluation cognitive d’une personne face au risque auquel elle fait face, ont été étudiés. Les résultats suggèrent que les facteurs significatifs sont différents dans les deux régions à l’étude. Ensuite, l’impact des connaissances, de l’exposition, et des perceptions sur l’adoption de comportements préventifs individuels et sur l’acceptabilité des interventions de contrôle des tiques (acaricides, modifications de l’habitat, contrôle des cervidés) a été comparé. Les résultats suggèrent que l’impact des facteurs varierait en fonction du type du comportement et des interventions, mais que la perception de l’efficacité est un facteur commun fortement associé à ces deux aspects, et pourrait être un facteur-clé à cibler lors de campagnes de communication. Les résultats montrent également que les enjeux relatifs aux interventions de contrôle des tiques tels que perçus par la population générale seraient communs dans les deux contextes de l’étude, et partagés par les intervenants impliqués dans la prévention de la maladie de Lyme. Finalement, un modèle d’analyse multicritère a été développé à l’aide d’une approche participative pour le contexte du Québec puis adapté pour le contexte suisse et a permis d’évaluer et de prioriser les interventions préventives selon les différentes perspectives des intervenants. Les rangements produits par les modèles au Québec et en Suisse ont priorisé les interventions qui ciblent principalement les populations humaines, devant les interventions de contrôle des tiques. L’application de l’aide à la décision multicritère dans le contexte de la prévention de la maladie de Lyme a permis de développer un modèle décisionnel polyvalent et adaptable à différents contextes, dont la situation épidémiologique. Ces travaux démontrent que cette approche peut intégrer de façon rigoureuse et transparente les multiples perspectives des intervenants et les enjeux de la prévention relatifs à la santé publique, à la santé animale et environnementale, aux impacts sociaux, ainsi qu’aux considérations économiques, opérationnelles et stratégiques. L’utilisation de ces modèles en santé publique favoriserait l’adoption d’une approche « Une seule santé » pour la prévention de la maladie de Lyme et des zoonoses en général. Mots-clés : maladie de Lyme, prévention, facteurs sociaux, perception du risque, comportements préventifs, acceptabilité, priorisation des interventions, contrôle des tiques, aide à la décision multicritère, analyse multicritère, Québec, Suisse, « Une seule santé »

Engaging Ethical Issues Associated with Research and Public Health Interventions During Humanitarian Crises: Review of a Dialogic Workshop

Compte-rendu / Review

Meiobenthos of Cochin backwaters in relation to macrobenthos and environmental parameters

Department of Marine Biology, Microbiology and Biochemistry, Cochin University of Science and Technology