A Tool for optimum design of Waste Water Treatment Plants under uncertainty

L’objectiu principal és presentar un nou prototipus d’eina per al disseny de les plantes de tractament d’aigües residuals utilitzant models mecànics dinàmics quantificant la incertesa

Disseny, automatització i telecontrol d'una EBAR

Per tal de poder recollir part de les aigües residuals de la població de Llafranc i fer-les arribar a la depuradora d’aigües residuals (EDAR) de Palamós, és necessari impulsarla. Amb aquesta millora, s’aconseguirà assegurar la impulsióde les aigües residuals de Llafranc tenint en compte les necessitats actuals i futures.S’evitarà l’abocament d’aigües residuals a la riera i mar tal i com està passantactualment amb l’EBAR original ja que no es correspon el cabal de disseny inicial ambel cabal actual. També es garanteix la impulsió de la majoria d’aigües pluvials degut aque no està separada la xarxa d’aigües residuals de la xarxa d’aigües pluvials.A més es garanteix un millor funcionament en els equips degut a la instal•laciód’equips adequats a les tecnologies actuals, poden controlar tot el sistemacorrectament.L’automatització de l’EBAR permetrà reduir el temps de manteniment i neteja de lesinstal•lacions, i reduir el nombre d’avaries de les instal•lacions.A més es reduirà el risc d’abocaments incontrolats per la instal•lació d’un sistema detelecontrol que permetrà assabentar automàticament de qualsevol anomalia a lapersona responsable de mantenir i garantir el funcionament de les instal•lacions.En cas de fallada del subministrament elèctric, es pot garantir durant un cert temps elfuncionament de l’EBAR degut a la instal•lació d’un grup electrogen, tenint més margede maniobra en cas d’una incidència

Llibreria pel control estadístic de processos industrials per lots

Aquest projecte s’ha desenvolupat en el grup d'investigació d'Enginyeria de Control i Sistemes Intel•ligents (eXiT). El treball realitzat ha consistit en la implementació d’una Toolbox per Matlab. La finalitat d’aquesta Toolbox és aconseguir unificar tot el codi existent al grup en una única Toolbox, auto continguda (que no necessiti d’altres Toolboxes de Matlab), d’aquesta manera es permetrà que el codi resultant sigui fàcilment reutilitzable d’ara en endavant. També s’ha aconseguit que les futures ampliacions tinguin un punt de partida estable i fàcil de modificar. El fet que el codi sigui auto-contingut (que no depengui de Toolboxes externes al grup) també facilita la reutilització i exportació dels codis del grup al no dependre de llicències d’altres Toolboxes

Estandardització i sistematització del procés de selecció de vàlvules de bola segons condicions preestablertes

Les indústries proveïdores de vàlvules de bola han adaptat, durant els últims 25 anys, els seus productes a les necessitats de la indústria química, sobretot plantes petrolíferes, petroquímiques i indústries farmacèutiques. L’estudi de les propietats físico-químiques dels materials, sobretot elastòmers i termoplàstics, i el perfeccionament de les eines per produir boles en sèrie fan possible la fabricació de vàlvules adequades per a una àmplia gama d’aplicacions. La gran majoria de les indústries proveïdores de vàlvules treballen a partir de dissenys i materials estandarditzats. El procés de producció segons necessitats especials definides és llarg i costós. L’enginyer és el responsable d’escollir el disseny i materials òptims per a cadascuna de les peces del producte, tant de metall, elastòmer o termoplàstic. En molts casos es requereix un producte absolutament òptim, amb l’assegurança de la reduïda provabilitat de fallida i de l’adequació total d’acord amb una necessitat concreta. Aquesta demanda de requisits comporta l’estudi exhaustiu del fluid, de la futura localització del producte i de l’ambient al qual estarà sotmès. Per tant, el fet d’estandarditzar i sistematitzar el procés de selecció de vàlvules de bola segons condicions preestablertes és una tasca important i útil per a la indústria del disseny i fabricació vàlvules de bola. L’objectiu d’aquest projecte és la creació d’una eina que sistematitzi i estandarditzi el procés de selecció d’una vàlvula de bola segons condicions preestablertes

Irrigation performance and gross water productivity in furrow-irrigated ornamental tree production

In the ornamental plant production region of Girona (Spain), which is one of the largest of its kind in southern Europe, most of the surface is irrigated using wide blocked-end furrows. The objectives of this paper were: (1) to evaluate the irrigation scheduling methods used by ornamental plant producers; (2) to analyse different scenarios inorder to assess how they affect irrigation performance; (3) to evaluate the risk of deep percolation; and (4) to calculategross water productivity. A two-year study in a representative commercial field, planted with Prunus cerasifera ‘Nigra’, was carried out. The irrigation dose applied by the farmers was slightly smaller than the required water dose estimated by the use of two different methods: the first based on soil water content, and the second based on evapotranspiration. Distribution uniformity and application efficiency were high, with mean values above 87%. Soil water contentmeasurements revealed that even at the end of the furrow, where the infiltrated water depth was greatest, more than 90% of the infiltrated water was retained in the shallowest 40 cm of the soil; accordingly, the risk of water loss due to deep percolation was minimal. Gross water productivity for ornamental tree production was € 11.70 m–3, approximately 20 times higher than that obtained with maize in the same region

Using environmental niche modeling to understand biological invasions in a changing world

L'activité humaine affecte particulièrement la biodiversité, qui décline à une vitesse préoccupante. Parmi les facteurs réduisant la biodiversité, on trouve les espèces envahissantes. Symptomatiques d'un monde globalisé où l'échange se fait à l'échelle de la planète, certaines espèces, animales ou végétales, sont introduites, volontairement ou accidentellement par l'activité humaine (par exemple lors des échanges commerciaux ou par les voyageurs). Ainsi, ces espèces atteignent des régions qu'elles n'auraient jamais pu coloniser naturellement. Une fois introduites, l'absence de compétiteur peut les rendre particulièrement nuisibles. Ces nuisances sont plus ou moins directes, allant de problèmes sanitaires (p. ex. les piqûres très aigües des fourmis de feu, originaires d'Amérique du Sud et colonisant à une vitesse fulgurante les USA, l'Australie ou la Chine) à des nuisances sur la biodiversité (p. ex. les ravages de la perche du Nil sur la diversité unique des poissons Cichlidés du Lac Victoria). Il est donc important de pouvoir prévenir de telles introductions. De plus, pour le biologiste, ces espèces représentent une rare occasion de pouvoir comprendre les mécanismes évolutifs et écologiques qui expliquent le succès des envahissantes dans un monde où les équilibres sont bouleversés. Les modèles de niche environnementale sont un outil particulièrement utile dans le cadre de cette problématique. En reliant des observations d'espèces aux conditions environnementales où elles se trouvent, ils peuvent prédire la distribution potentielle des envahissantes, permettant d'anticiper et de mieux limiter leur impact. Toutefois, ils reposent sur des hypothèses pas évidentes à démontrer. L'une d'entre elle étant que la niche d'une espèce reste constante dans le temps, et dans l'espace. Le premier objectif de mon travail est de comparer si la niche d'une espèce envahissante diffère entre sa distribution d'origine native et celle d'origine introduite. En étudiant 50 espèces de plantes et 168 espèces de Mammifères, je démontre que c'est le cas et que par corolaire, il est possible de prédire leurs distributions. La deuxième partie de mon travail consiste à comprendre quelles seront les interactions entre le changement climatiques et les envahissantes, afin d'estimer leur impact sous un climat réchauffé. En étudiant la distribution de 49 espèces de plantes envahissantes, je démontre que les montagnes, régions relativement préservée par ce problème, deviendront bien plus exposées aux risques d'invasions biologiques. J'expose aussi comment les interactions entre l'activité humaine, le réchauffement climatique et les espèces envahissantes menacent la vigne sauvage en Europe et propose des zones géographiques particulièrement adaptée pour sa conservation. Enfin, à une échelle beaucoup plus locale, je montre qu'il est possible d'utiliser ces modèles de niches le long d'une rivière à une échelle extrêmement fine (1 mètre), potentiellement utile pour rationnaliser des mesures de conservations sur le terrain. - Biodiversity is significantly negatively affected by human activity. Invasive species are one of the most important factors causing biodiversity's decline. Intimately linked to the era of global trade, some plant or animal species can be accidentally or casually introduced with human activity (e.g. trade or travel). In this way, these species reach areas they could never reach through natural dispersal. Once naturalized, the lack of competitors can make these species highly noxious. Their effect is more or less direct, from sanitary problems (e.g. the harmful sting of Fire Ants, originating from South America and now spreading throughout USA, China and Australia) or can affect biodiversity (e.g. the Nile perch, devastating the one of the richest hotspot of Cichlid fishes diversity in Lake Victoria). It is thus important to prevent such harmful introductions. Moreover, invasive species represent for biologists one of the rare occasions to understand the evolutionary and ecological mechanisms behind the success of invaders in a world where natural equilibrium is already disturbed. Environmental niche models are particularly useful to tackle this problematic. By relating species observation to the environmental conditions where they occur, they can predict the potential distribution of invasive species, allowing a better anticipation and thus limiting their impact. However, they rely on strong assumption, one of the most important being that the modeled niche remains constant through space and time. The first aim of my thesis is to quantify the difference between the native and the invaded niche. By investigating 50 plant and 168 mammal species, I show that the niche is at least partially conserved, supporting for reliable predictions of invasive' s potential distributions. The second aim of my thesis is to understand the possible interactions between climate change and invasive species, such as to assess their impact under a warmer climate. By studying 49 invasive plant species, I show that mountain areas, which were relatively preserved, will become more suitable for biological invasions. Additionally, I show how interactions between human activity, global warming and invasive species are threatening the wild grapevine in Europe and propose geographical areas particularly adapted for conservation measures. Finally, at a much finer scale where conservation plannings ultimately take place, I show that it is possible to model the niche at very high resolution (1 meter) in an alluvial area allowing better prioritizations for conservation.

Estudo preliminar das relações entre duração da parada cardiorrespiratória e suas consequências nas vítimas de trauma

Foi proposta desta pesquisa obter subsídios para iniciar ou manter manobras de reanimação cardiopulmonar (RCP) especificamente em vítimas de trauma. A duração da parada e reanimação cardiopulmonar de sobreviventes foi descrita, assim como, o desempenho cerebral e mortalidade dessas vítimas 24, 48 e 72 horas após tais eventos terem ocorrido. Com os resultados dessa caracterização estudou-se a relação entre tempo de parada e reanimação cardiorrespiratória, e, mortalidade. Os dados foram obtidos em plantões no Pronto Socorro do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo. Grande parte das vítimas (93,4%) apresentaram trauma grave e a principal "causa mortis" foi trauma crânio-encefálico. A sobrevivência ao período de 72 horas foi de 10%. A avaliação de 72 horas, das vítimas sobreviventes a parada cardiorrespiratória (PCR) de causa traumática mostrou mau desempenho cerebral dessas vítimas no período. A sobrevida após o primeiro episódio de PCR relacionou-se mais consistentemente com o tempo de PCR das vítimas de trauma do que o tempo de RCP. O tempo de PCR <4 minutos e de RCP <20 minutos relacionou-se a uma sobrevida superior a 72 horas.

The Role of AtPHO1 in the Guard Cell Movements of Arabidopsis thaliana

In plants, stomatal opening and closing are driven by ion fluxes that cause changes in guard cell turgor and volume, a process that is in turn regulated by complex environ¬mental and hormonal signals such as light and the phytohormone abscisic acid (ABA). With this study, we present genetic evidence that stomatal movements in response to ABA are influenced by PHOl expression in guard cells of Arabidopsis thaliana. PHOl is a phosphate exporter involved in phosphate loading into the root xylem ves¬sels and, as a result, the phol mutant is characterized by low shoot phosphate lev¬els. In leaves, PHOl was found expressed at higher level in guard cells, and was quickly up-regulated following treatment with ABA. The phol mutant was unaffected in ROS production following ABA treatment, and in stomatal movements in response to different light cues, high extracellular calcium, auxin, and fusicoccin. However, stomatal movements in response to ABA treatment were severely impaired, both in terms of induction of closure and inhibition of opening. Stomatal movements in re¬sponse to hydrogen peroxide and reduced CO2 was altered as well. Micro-grafting a phol shoot scion onto wild-type root stock resulted in plants with normal shoot growth and Pi content, but failed to restore normal stomatal response to ABA treat-ment, showing that the impairment was not a simple pleiotropic consequence of phos¬phate deficiency. PHOl knockdown using RNAi specifically in guard cells of wild-type plants caused a reduced stomatal response to ABA. In agreement, specific expression of PHOl in guard cells of phol plants complemented the mutant guard cell phenotype and re-established ABA sensitivity, although full functional complementation was co- dependent on shoot Pi sufficiency. Down-regulation of PHOl in guard cells did not alter the expression of ABA marker genes, indicating that PHOl does not affect the ABA signal transduction cascade at the transcriptional level. Together, these data reveal an important role for phosphate and PHOl action in the stomatal response to ABA. Résumé L'ouverture et la fermeture des stomates des plantes sont des mouvements contrôlés par des flux d'ions causant des fluctuations de la turgescence des cellules de garde. Ce procédé est en retour régulé par des signaux environnementaux et hormonaux complexes, comme la lumière et l'hormone végétale acide abscissique (ABA). Nous présentons ici des preuves génétiques montrant que les mouvements stomatiques en réponse à l'ABA sont influencés par l'expression de PHOl dans les cellules de garde d'Arabidopsis thaliana. PHOl est un exporteur de phosphate, impliqué dans l'efflux de phosphate des cellules corticales racinaires vers les vaisseaux de xylème. En con¬séquence, le mutant phol est caractérisé par de faibles niveaux de phosphate dans les parties aériennes. Dans les feuilles, PHOl est exprimé préférentiellement dans les cellules de garde, comparé au mésophylle, et est rapidement induit par le traitement à l'ABA. Le mutant phol n'est pas affecté dans la perception de l'ABA, dans la pro¬duction de ROS en réponse à l'ABA, et dans la réponse des stomates aux traitements de lumière, à l'auxine, à la fusiccocine, et la forte concentration extracellulaire de cal¬cium. En revanche, les mouvements de stomates en réponse aux traitements à l'ABA sont fortement affectés, dans l'induction de la fermeture des stomates comme dans l'inhibition de leur ouverture. De plus, les mouvements de stomates en réponse au péroxyde d'hydrogène et à la diminution du CO2 sont aussi compromis. La création de micro-greffes composées d'une partie aérienne phol greffés sur un système racinaire sauvage génère des plantes avec une croissance et une teneur en phosphate normale, mais ne permet pas de restaurer la réponse des stomates à l'ABA, ce qui démontre que le défaut de réponse à l'ABA n'est pas une simple conséquence pléiotropique de la carence en phosphate. La répression par RNAi de l'expression de PHOl dans les stomates de plantes sauvages provoque une réduction de la réponse des stomates à l'ABA, mais n'affecte pas la réponse de gènes marqueurs à l'ABA, ce qui suggère que PHOl n'agit pas au niveau transcriptionnel. Parallèlement, l'expression de PHOl dans les cellules de gardes de mutants phol complémente le phénotype stomatique mutant et rétablit la réponse à l'ABA, bien que la totale complémentation nécessite l'apport normal de phosphate aux parties aériennes. Ensemble, ces résultats révè¬lent l'influence importante de PHOl et du phosphate dans la réponse des stomates à l'ABA.

Coupled reproductive ecologies in a plant-pollinator-seed predator system

Résumé de la thèseBien que le mutualisme puisse être considéré comme une relation harmonieuse entre différentes espèces, son étude révèle plutôt une exploitation réciproque où chaque partenaire tente de maximiser ses bénéfices tout en réduisant ses coûts. Dans ce contexte, l'identification des facteurs qui favorisent ou contrarient, au cours de l'évolution, une issue mutualiste est une étape majeure pour pouvoir reconstruire les étapes clés menant à l'apparition et au maintien des interactions mutualistes. Le but de ce doctorat était l'identification des traits phénotypiques qui permettent à la plante Silene latofolia (Caryophyllacée)et à son pollinisateur - prédateur de graines, la phalène Hadena bicruris (Noctuidé), d'augmenter les bénéfices nets que chacun retire de l'interaction. Ce système d'étude est particulièrement bien approprié à l'étude de ces traits, car on peut assez facilement estimer la qualité et la quantité des descendants (fitness) des deux partenaires. En effet, la femelle papillon pond un oeuf dans la fleur qu'elle pollinise et sa larve se développe dans le fruit, consommant les graines de la plante. Ainsi, sur une même plante, il est possible d'estimer les succès respectifs de la plante et du papillon à obtenir une descendance. De plus, le conflit d'intérêt autour des graines qui sont indispensables, à la fois à la plante et au papillon, peut stimuler l'évolution de traits qui limitent la surexploitation réciproque des partenaires. Dans une première étude, j'ai montré que le papillon mâle était un pollinisateur efficace de S. latifolia et qu'ainsi, il permettait à la plante d'augmenter le nombre de graines produites (i.e.bénéfice) sans pour autant augmenter la quantité de larves sur la plante. Dans ce système, les papillons pondent un seul oeuf par fleur, déposé soit à l'intérieur de la fleur, dans le tube de corolle, soit sur le pétale. Ma seconde étude montre que les plantes répondent différemment à la présence des oeufs suivant leur position. Aussi, quand l'oeuf est placé dans la fleur, la plante a davantage tendance à ne pas développer le fruit de la fleur infesté ou bien à produire des fruits plus petits que lorsque l'oeuf est placé sur le pétale. Enfin, j'ai montré que la femelle du papillon pond plus souvent sur le pétale lorsque elle visite des fleurs dotées d'un long tube de corolle, et que les larves issues de ces oeufs ont moins de chances de réussir à pénétrer dans le fruit que les larves issues des oeufs placés à l'intérieur de la fleur. Aussi, la variation observée du site de ponte pourrait être causé par la morphologie de la fleur qui contraint le papillon à pondre sur le pétale. Vu dans leur ensemble, les résultats obtenus pendant ce doctorat suggèrent que la participation des mâles à la pollination, l'absence de développement des fruits et la profondeur du tube de corolle pourraient réduire les coûts que S. latifolia subit dans son interaction avec H. bicruris. Par ailleurs, je n'ai pas détecté de mécanismes qui permettraient au papillon de réduire les coûts que la plante pourrait lui imposer. La prochaine étape serait de déterminer l'effet des traits identifiés dans ce doctorat sur la fitness globale de la plante et du papillon pour estimer pleinement leur efficacité à réduire les coûts et à favoriser une issue mutualiste. De même, il faudrait évaluer l'effet de ces traits en populations naturelles pour identifier le rôle des facteurs environnementaux sur leur efficacité.AbstractAlthough mutualisms can be regarded as harmonious relationships between the interacting partners, they are best conceptualized as reciprocal exploitations in which each partner attempts to increase its own benefits and decrease its costs. To date, identifying the factors which promote or discourage mutualistic outcomes remains a major goal to reconstruct the ecological conditions leading to mutualisms. The aim of this PhD thesis was to identify phenotypic traits that may increase the net benefits of each partner in the interaction between the plant Silene latifolia (Caryophyllaceae) and its pollinator / seed predator, the moth Hadena bicruris (Noctuidae). This study system is particularly well suited because the fitness of both interacting species can be assessed. The female moth lays its egg in the flower it pollinated, and its offspring grows in the fruit, feeding on the seeds of the plant, which allows for the follow-up of both larva and fruit fates. Furthermore, the inherent conflict of interest over the seeds as plant progeny vs. larval resource may stimulate the evolution of traits that reduce overexploitation in both the moth and plant. In a first study, I show that male moths are efficient pollinators, hence increasing seed production without increasing oviposition. The contribution of male moths to pollination might thus improve the net benefits of the interaction for the host plant. Females of the H. bicruris moth lay a single egg per flower, and place it either inside the corolla tube or on the petal. My second study shows that plants are more likely to abort the infested flower or to produce a smaller fruit when the egg was experimentally placed inside the flower compared to plants that received an egg on the petal. Finally, female moths were found to lay their eggs more frequently on the petal when visiting a flower with a deep corolla tube, and larvae hatching from these eggs less likely to successfully attack the fruit. Variation in egg position on the flower may thus be the result of a constraint imposed by floral morphology. Overall, this PhD work suggests that the pollination by male moths, flower abortion, and deep corolla tube may efficiently reduce the costs experienced by S. latifolia in its interaction with H. bicruris. Interestingly, no apparent mechanism of costs reduction was detected for the moth. Further studies should focus on the effects of these traits (i) in the long term fitness of both the plant and the insect and (ii) their interactions with environmental factors (biotic and abiotic) that may affect their efficiency in natural populations.