Constraints on mantle melting from major and trace element systematics in residual abyssal peridotites

ZusammenfassungDie Bildung von mittelozeanischen Rückenbasalten (MORB) ist einer der wichtigsten Stoffflüsse der Erde. Jährlich wird entlang der 75.000 km langen mittelozeanischen Rücken mehr als 20 km3 neue magmatische Kruste gebildet, das sind etwa 90 Prozent der globalen Magmenproduktion. Obwohl ozeanische Rücken und MORB zu den am meisten untersuchten geologischen Themenbereichen gehören, existieren weiterhin einige Streit-fragen. Zu den wichtigsten zählt die Rolle von geodynamischen Rahmenbedingungen, wie etwa Divergenzrate oder die Nähe zu Hotspots oder Transformstörungen, sowie der absolute Aufschmelzgrad, oder die Tiefe, in der die Aufschmelzung unter den Rücken beginnt. Diese Dissertation widmet sich diesen Themen auf der Basis von Haupt- und Spurenelementzusammensetzungen in Mineralen ozeanischer Mantelgesteine.Geochemische Charakteristika von MORB deuten darauf hin, dass der ozeanische Mantel im Stabilitätsfeld von Granatperidotit zu schmelzen beginnt. Neuere Experimente zeigen jedoch, dass die schweren Seltenerdelemente (SEE) kompatibel im Klinopyroxen (Cpx) sind. Aufgrund dieser granatähnlichen Eigenschaft von Cpx wird Granat nicht mehr zur Erklärung der MORB Daten benötigt, wodurch sich der Beginn der Aufschmelzung zu geringeren Drucken verschiebt. Aus diesem Grund ist es wichtig zu überprüfen, ob diese Hypothese mit Daten von abyssalen Peridotiten in Einklang zu bringen ist. Diese am Ozeanboden aufgeschlossenen Mantelfragmente stellen die Residuen des Aufschmelz-prozesses dar, und ihr Mineralchemismus enthält Information über die Bildungs-bedingungen der Magmen. Haupt- und Spurenelementzusammensetzungen von Peridotit-proben des Zentralindischen Rückens (CIR) wurden mit Mikrosonde und Ionensonde bestimmt, und mit veröffentlichten Daten verglichen. Cpx der CIR Peridotite weisen niedrige Verhältnisse von mittleren zu schweren SEE und hohe absolute Konzentrationen der schweren SEE auf. Aufschmelzmodelle eines Spinellperidotits unter Anwendung von üblichen, inkompatiblen Verteilungskoeffizienten (Kd's) können die gemessenen Fraktionierungen von mittleren zu schweren SEE nicht reproduzieren. Die Anwendung der neuen Kd's, die kompatibles Verhalten der schweren SEE im Cpx vorhersagen, ergibt zwar bessere Resultate, kann jedoch nicht die am stärksten fraktionierten Proben erklären. Darüber hinaus werden sehr hohe Aufschmelzgrade benötigt, was nicht mit Hauptelementdaten in Einklang zu bringen ist. Niedrige (~3-5%) Aufschmelzgrade im Stabilitätsfeld von Granatperidotit, gefolgt von weiterer Aufschmelzung von Spinellperidotit kann jedoch die Beobachtungen weitgehend erklären. Aus diesem Grund muss Granat weiterhin als wichtige Phase bei der Genese von MORB betrachtet werden (Kapitel 1).Eine weitere Hürde zum quantitativen Verständnis von Aufschmelzprozessen unter mittelozeanischen Rücken ist die fehlende Korrelation zwischen Haupt- und Spuren-elementen in residuellen abyssalen Peridotiten. Das Cr/(Cr+Al) Verhältnis (Cr#) in Spinell wird im Allgemeinen als guter qualitativer Indikator für den Aufschmelzgrad betrachtet. Die Mineralchemie der CIR Peridotite und publizierte Daten von anderen abyssalen Peridotiten zeigen, dass die schweren SEE sehr gut (r2 ~ 0.9) mit Cr# der koexistierenden Spinelle korreliert. Die Auswertung dieser Korrelation ergibt einen quantitativen Aufschmelz-indikator für Residuen, welcher auf dem Spinellchemismus basiert. Damit kann der Schmelzgrad als Funktion von Cr# in Spinell ausgedrückt werden: F = 0.10×ln(Cr#) + 0.24 (Hellebrand et al., Nature, in review; Kapitel 2). Die Anwendung dieses Indikators auf Mantelproben, für die keine Ionensondendaten verfügbar sind, ermöglicht es, geochemische und geophysikalischen Daten zu verbinden. Aus geodynamischer Perspektive ist der Gakkel Rücken im Arktischen Ozean von großer Bedeutung für das Verständnis von Aufschmelzprozessen, da er weltweit die niedrigste Divergenzrate aufweist und große Transformstörungen fehlen. Publizierte Basaltdaten deuten auf einen extrem niedrigen Aufschmelzgrad hin, was mit globalen Korrelationen im Einklang steht. Stark alterierte Mantelperidotite einer Lokalität entlang des kaum beprobten Gakkel Rückens wurden deshalb auf Primärminerale untersucht. Nur in einer Probe sind oxidierte Spinellpseudomorphosen mit Spuren primärer Spinelle erhalten geblieben. Ihre Cr# ist signifikant höher als die einiger Peridotite von schneller divergierenden Rücken und ihr Schmelzgrad ist damit höher als aufgrund der Basaltzusammensetzungen vermutet. Der unter Anwendung des oben erwähnten Indikators ermittelte Schmelzgrad ermöglicht die Berechnung der Krustenmächtigkeit am Gakkel Rücken. Diese ist wesentlich größer als die aus Schweredaten ermittelte Mächtigkeit, oder die aus der globalen Korrelation zwischen Divergenzrate und mittels Seismik erhaltene Krustendicke. Dieses unerwartete Ergebnis kann möglicherweise auf kompositionelle Heterogenitäten bei niedrigen Schmelzgraden, oder auf eine insgesamt größere Verarmung des Mantels unter dem Gakkel Rücken zurückgeführt werden (Hellebrand et al., Chem.Geol., in review; Kapitel 3).Zusätzliche Informationen zur Modellierung und Analytik sind im Anhang A-C aufgeführt

Charakterisierung der Vinorin-Synthase aus Rauvolfia serpentina durch Reinigung, Expression, Mutation und Kristallisation

ABSTRACTDie vorliegende Arbeit befasste sich mit der Reinigung,heterologen Expression, Charakterisierung, molekularenAnalyse, Mutation und Kristallisation des EnzymsVinorin-Synthase. Das Enzym spielt eine wichtige Rolle inder Ajmalin-Biosynthese, da es in einerAcetyl-CoA-abhängigen Reaktion die Umwandlung desSarpagan-Alkaloids 16-epi-Vellosimin zu Vinorin unterBildung des Ajmalan-Grundgerüstes katalysiert. Nach der Reinigung der Vinorin-Synthase ausHybrid-Zellkulturen von Rauvolfia serpentina/Rhazya strictamit den fünf chromatographischen TrennmethodenAnionenaustauschchromatographie an SOURCE 30Q, HydrophobeInteraktionen Chromatographie an SOURCE 15PHE,Chromatographie an MacroPrep Ceramic Hydroxyapatit,Anionenaustauschchromatographie an Mono Q undGrößenausschlußchromatographie an Superdex 75 konnte dieVinorin-Synthase aus 2 kg Zellkulturgewebe 991fachangereichert werden.Das nach der Reinigung angefertigte SDS-Gel ermöglichte eineklare Zuordnung der Protein-Bande als Vinorin-Synthase.Der Verdau der Enzymbande mit der Endoproteinase LysC unddie darauffolgende Sequenzierung der Spaltpeptide führte zuvier Peptidsequenzen. Der Datenbankvergleich (SwissProt)zeigte keinerlei Homologien zu Sequenzen bekannterPflanzenenzyme. Mit degenerierten Primern, abgeleitet voneinem der erhaltenen Peptidfragmente und einer konserviertenRegion bekannter Acetyltransferasen gelang es, ein erstescDNA-Fragment der Vinorin-Synthase zu amplifizieren. Mit derMethode der RACE-PCR wurde die Nukleoidsequenzvervollständigt, was zu einem cDNA-Vollängenklon mit einerGröße von 1263 bp führte, der für ein Protein mit 421Aminosäuren (46 kDa) codiert.Das Vinorin-Synthase-Gen wurde in den pQE2-Expressionsvektorligiert, der für einen N-terminalen 6-fachen His-tagcodiert. Anschließend wurde sie erstmals erfolgreich in E.coli im mg-Maßstab exprimiert und bis zur Homogenitätgereinigt. Durch die erfolgreiche Überexpression konnte dieVinorin-Synthase eingehend charakterisiert werden. DerKM-Wert für das Substrat Gardneral wurde mit 20 µM, bzw.41.2 µM bestimmt und Vmax betrug 1 pkat, bzw. 1.71 pkat.Nach erfolgreicher Abspaltung des His-tags wurden diekinetischen Parameter erneut bestimmt (KM- Wert 7.5 µM, bzw.27.52 µM, Vmax 0.7 pkat, bzw. 1.21 pkat). Das Co-Substratzeigt einen KM- Wert von 60.5 µM (Vmax 0.6 pkat). DieVinorin-Synthase besitzt ein Temperatur-Optimum von 35 °Cund ein pH-Optimum bei 7.8.Homologievergleiche mit anderen Enzymen zeigten, dass dieVinorin-Synthase zu einer noch kleinen Familie von bisher 10Acetyltransferasen gehört. Alle Enzyme der Familie haben einHxxxD und ein DFGWG-Motiv zu 100 % konserviert. Basierendauf diesen Homologievergleichen und Inhibitorstudien wurden11 in dieser Proteinfamilie konservierte Aminosäuren gegenAlanin ausgetauscht, um so die Aminosäuren einer in derLiteratur postulierten katalytischen Triade(Ser/Cys-His-Asp) zu identifizieren.Die Mutation aller vorhandenen konservierten Serine undCysteine resultierte in keiner Mutante, die zumvollständigen Aktivitätsverlust des Enzyms führte. Nur dieMutationen H160A und D164A resultierten in einemvollständigen Aktivitätsverlust des Enzyms. Dieses Ergebniswiderlegt die Theorie einer katalytischen Triade und zeigte,dass die Aminosäuren H160A und D164A exklusiv an derkatalytischen Reaktion beteiligt sind.Zur Überprüfung dieser Ergebnisse und zur vollständigenAufklärung des Reaktionsmechanismus wurde dieVinorin-Synthase kristallisiert. Die bis jetzt erhaltenenKristalle (Kristallgröße in µm x: 150, y: 200, z: 200)gehören der Raumgruppe P212121 (orthorhombisch primitiv) anund beugen bis 3.3 Å. Da es bis jetzt keine Kristallstruktureines zur Vinorin-Synthase homologen Proteins gibt, konntedie Struktur noch nicht vollständig aufgeklärt werden. ZurLösung des Phasenproblems wird mit der Methode der multiplenanomalen Dispersion (MAD) jetzt versucht, die ersteKristallstruktur in dieser Enzymfamilie aufzuklären.

Mechanical analysis and modeling of structural archetypes

This is a research B for the University of Bologna. The course is the civil engineering LAUREA MAGISTRALE at UNIBO. The main purpose of this research is to promote another way of explaining, analyzing and presenting some civil engineering aspects to the students worldwide by theory, modeling and photos. The basic idea is divided into three steps. The first one is to present and analyze the theoretical parts. So a detailed analysis of the theory combined with theorems, explanations, examples and exercises will cover this step. At the second, a model will make clear all these parts that were discussed in the theory by showing how the structures work or fail. The modeling is able to present the behavior of many elements, in scale which we use in the real structures. After these two steps an interesting exhibition of photos from the real world with comments will give the chance to the engineers to observe all these theoretical and modeling-laboratory staff in many different cases. For example many civil engineers in the world may know about the air pressure on the structures but many of them have never seen the extraordinary behavior of the bridge of Tacoma ‘dancing with the air’. At this point I would like to say that what I have done is not a book, but a research of how this ‘3 step’ presentation or explanation of some mechanical characteristics could be helpful. I know that my research is something different and new and in my opinion is very important because it helps students to go deeper in the science and also gives new ideas and inspirations. This way of teaching can be used at all lessons especially at the technical. Hope that one day all the books will adopt this kind of presentation.

Spatial and temporal flower presentation in Apiaceae-Apioideae

Alle Doldengewächse (Apiaceae), darunter die größte, weltweit verbreitete Unterfamilie der Apioideen, weisen in ihren Blütenständen sehr einheitliche Merkmale auf. Die ‚Doppeldolden´ werden aus kleinen, weißen oder gelben Blüten gebildet und von vielen unspezialisierten Insekten besucht. Der uniforme Eindruck, der damit erweckt wird, ist unter Umständen ein Grund, dass die zugrundeliegende Morphologie bislang wenig untersucht wurde. Gegenstand der vorliegenden Dissertation ist es daher, die ‚verborgene Diversität´ im Blütenstandsbereich der Apiaceae -Apioideen mit dem Ziel darzustellen, den Einfluss der Architektur der Pflanzen auf die Art der Blütenpräsentation in Raum und Zeit und damit auf das Reproduktionssystem der Art zu ermitteln. Im ersten Kapitel zeigt der Vergleich von neun ausgewählten Arten, dass in den selbstfertilen und unspezifisch bestäubten Pflanzen durch Synchronisation und Rhythmik in der Präsentation von Blüten Fremdbefruchtung gefördert wird. Entweder durchlaufen die Pflanzen dabei nur eine getrennte männliche und weibliche Blühphase (Xanthoselinum alsaticum) oder der moduläre Bau der Pflanzen führt zu einer Folge männlicher und weiblicher Blühphasen (multizyklische Dichogamie). Die Diözie in Trinia glauca kann in diesem Zusammenhang als eine Trennung der Blühphasen auf verschiedengeschlechtliche Individuen gesehen werden. Für die andromonözischen Arten wird gezeigt, dass der Anteil funktional männlicher Blüten mit steigender Doldenordnung nicht einheitlich zu- oder abnimmt. Dadurch fungieren die Pflanzen zu verschiedenen Zeiten und mit unterschiedlicher Stärke eher als Pollenrezeptoren oder Pollendonatoren. Es wird deutlich, dass das ‚uniforme Muster‘ der Apioideen mit Dolden verschiedener Ordnungen, dichogamen Blüten und deren diversen Geschlechtsausbildungen ein komplexes Raum-Zeit-Gefüge zur Optimierung des Reproduktionssystems darstellt. Das zweite Kapitel stellt die Ergebnisse von Manipulationsexperimenten (Handbestäubung, Bestäuberabschirmung, Entfernen von Dolden niedriger Ordnung) an Chaerophyllum bulbosum dar, die zeigen, dass das Raum-Zeit-Gefüge in der Präsentation der Blüten der Art erlaubt, flexibel auf Umwelteinflüsse zu reagieren. Es stellt sich heraus, dass mechanische Beschädigungen kaum Einfluss auf den Andromonöziegrad und prozentualen Fruchtansatz der Individuen nehmen. Grundvoraussetzung der Reaktionsfähigkeit ist wiederum deren modulärer Bau. Dieser erlaubt es den Pflanzen, zusammen mit dem andromonöziebedingten Reservoir an - geschlechtlich flexiblen - männlichen Blüten, in den später angelegten Dolden fehlenden Fruchtansatz der Blüten früh blühender Dolden zu kompensieren. Im dritten Kapitel wird eine vergleichende Merkmalsanalyse an 255 Apioideen-Arten vorgelegt, die alle Verwandtschaftskreise, Wuchsformen und Verbreitungsgebiete der Gruppe repräsentieren. Ziel der Analyse war die Identifizierung von Merkmalssyndromen, die den Zusammenhang zwischen Architektur und Reproduktionssystem verdeutlichen sollten. Interessanterweise sind die einzigen Merkmale, die miteinander einhergehen, Protogynie und die graduelle Abnahme männlicher Blüten mit steigender Doldenordnung. Alle anderen Merkmale variieren unabhängig voneinander und erzeugen auf vielen verschiedenen Wegen immer wieder das gleiche Funktionsmuster, das als ‚breeding syndrome‘ der Apioideae gedeutet werden kann. Die Arbeit leistet einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Blütenstände der Apiaceen und darüber hinaus zu morphologischer Variation in ‚unspezialisierten‘ Reproduktionssystemen. Offensichtlich liegt in den Apioideen der Selektionsdruck auf der Aufrechterhaltung der generalisistischen Bestäubung und überprägt alle morphologisch-phylogenetischen Merkmalsvarianten.

Comparative study of the different models for the calculation of BLEVEs overpressure effects

The BLEVE, acronym for Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion, is one of the most dangerous accidents that can occur in pressure vessels. It can be defined as an explosion resulting from the failure of a vessel containing a pressure liquefied gas stored at a temperature significantly above its boiling point at atmospheric pressure. This phenomenon frequently appears when a vessel is engulfed by a fire: the heat causes the internal pressure to raise and the mechanical proprieties of the wall to decrease, with the consequent rupture of the tank and the instantaneous release of its whole content. After the breakage, the vapour outflows and expands and the liquid phase starts boiling due to the pressure drop. The formation and propagation of a distructive schock wave may occur, together with the ejection of fragments, the generation of a fireball if the stored fluid is flammable and immediately ignited or the atmospheric dispersion of a toxic cloud if the fluid contained inside the vessel is toxic. Despite the presence of many studies on the BLEVE mechanism, the exact causes and conditions of its occurrence are still elusive. In order to better understand this phenomenon, in the present study first of all the concept and definition of BLEVE are investigated. A historical analysis of the major events that have occurred over the past 60 years is described. A research of the principal causes of this event, including the analysis of the substances most frequently involved, is presented too. Afterwards a description of the main effects of BLEVEs is reported, focusing especially on the overpressure. Though the major aim of the present thesis is to contribute, with a comparative analysis, to the validation of the main models present in the literature for the calculation and prediction of the overpressure caused by BLEVEs. In line with this purpose, after a short overview of the available approaches, their ability to reproduce the trend of the overpressure is investigated. The overpressure calculated with the different models is compared with values deriving from events happened in the past and ad-hoc experiments, focusing the attention especially on medium and large scale phenomena. The ability of the models to consider different filling levels of the reservoir and different substances is analyzed too. The results of these calculations are extensively discussed. Finally some conclusive remarks are reported.

Dynamics of Bora wind over the Adriatic sea: atmospheric water balance and role of air-sea fluxes and orography

The Bora wind is a mesoscale phenomenon which typically affects the Adriatic Sea basin for several days each year, especially during winter. The Bora wind has been studied for its intense outbreak across the Dinaric Alps. The properties of the Bora wind are widely discussed in the literature and scientific papers usually focus on the eastern Adriatic coast where strong turbulence and severe gust intensity are more pronounced. However, the impact of the Bora wind can be significant also over Italy, not only in terms of wind speed instensity. Depending on the synoptic pressure pattern (cyclonic or anticyclonic Bora) and on the season, heavy snowfall, severe storms, storm surges and floods can occur along the Adriatic coast and on the windward flanks of the Apennines. In the present work five Bora cases that occurred in recent years have been selected and their evolution has been simulated with the BOLAM-MOLOCH model set, developed at ISAC-CNR in Bologna. Each case study has been addressed by a control run and by several sensitivity tests, performed with the purpose of better understanding the role played by air-sea latent and sensible heat fluxes. The tests show that the removal of the fluxes induces modifications in the wind approching the coast and a decrease of the total precipitation amount predicted over Italy. In order to assess the role of heat fluxes, further analysis has been carried out: column integrated water vapour fluxes have been computed along the Italian coastline and an atmospheric water balance has been evaluated inside a box volume over the Adriatic Sea. The balance computation shows that, although latent heat flux produces a significant impact on the precipitation field, its contribution to the balance is relatively minor. The most significant and lasting case study, that of February 2012, has been studied in more detail in order to explain the impressive drop in the total precipitation amount simulated in the sensitivity tests with removed heat fluxes with respect to the CNTRL run. In these experiments relative humidity and potential temperature distribution over different cross-sections have been examined. With respect to the CNTRL run a drier and more stable boundary layer, characterised by a more pronounced wind shear at the lower levels, has been observed to establish above the Adriatic Sea. Finally, in order to demonstrate that also the interaction of the Bora flow with the Apennines plays a crucial role, sensitivity tests varying the orography height have been considered. The results of such sensitivity tests indicate that the propagation of the Bora wind over the Adriatic Sea, and in turn its meteorological impact over Italy, is influenced by both the large air-sea heat fluxes and the interaction with the Apennines that decelerate the upstream flow.

Reservoir characterization of the Cardium Formation in the Ferrier Oilfield, west-central Alberta, Canada.

This thesis has the main aim of defining the lithostratigraphy, depositional architecture, post-depositional modifications and reservoir characteristics of the Cardium Formation in the Ferrier Oilfield, and how these characteristics can have great impact over production rates, GOR and produced fluid discrimination. In the Ferrier area, the Cardium Formation is composed by a NE prograding clastic sequence made up of offshore to shoreface deposits sealed by marine shales. The main reservoir is composed by sandstones and conglomerates interpreted to have deposited in a shoreface depositional environment. Lithofacies and net reservoir thickness mapping led to more detailed understanding of the 3D reservoir architecture, and cross-sections shed light on the Cardium depositional architecture and post-deposition sediment erosion in the Ferrier area. Detailed core logging, thin section, SEM and CL analyses were used to study the mineralogy, texture and pore characterization of the Cardium reservoir, and three main compartments have been identified based on production data and reservoir characteristics. Finally, two situations showing odd production behaviour of the Cardium were resolved. This shed light on the effect of structural features and reservoir quality and thickness over hydrocarbon migration pathways. The Ferrier example offers a unique case of fluid discrimination in clastic reservoirs due both to depositional and post-depositional factors, and could be used as analogue for similar situations in the Western Canadian Sedimentary Basin.

Effect of pulsatility on the mathematical modeling of rotary blood pumps

In this study, the effect of time derivatives of flow rate and rotational speed was investigated on the mathematical modeling of a rotary blood pump (RBP). The basic model estimates the pressure head of the pump as a dependent variable using measured flow and speed as predictive variables. Performance of the model was evaluated by adding time derivative terms for flow and speed. First, to create a realistic working condition, the Levitronix CentriMag RBP was implanted in a sheep. All parameters from the model were physically measured and digitally acquired over a wide range of conditions, including pulsatile speed. Second, a statistical analysis of the different variables (flow, speed, and their time derivatives) based on multiple regression analysis was performed to determine the significant variables for pressure head estimation. Finally, different mathematical models were used to show the effect of time derivative terms on the performance of the models. In order to evaluate how well the estimated pressure head using different models fits the measured pressure head, root mean square error and correlation coefficient were used. The results indicate that inclusion of time derivatives of flow and speed can improve model accuracy, but only minimally.

Ice-Core Based Assessment of Historical Anthropogenic Heavy Metal (Cd, Cu, Sb, Zn) Emissions in the Soviet Union

The development of strategies and policies aiming at the reduction of environmental exposure to air pollution requires the assessment of historical emissions. Although anthropogenic emissions from the extended territory of the Soviet Union (SU) considerably influenced concentrations of heavy metals in the Northern Hemisphere, Pb is the only metal with long-term historical emission estimates for this region available, whereas for selected other metals only single values exist. Here we present the first study assessing long-term Cd, Cu, Sb, and Zn emissions in the SU during the period 1935–1991 based on ice-core concentration records from Belukha glacier in the Siberian Altai and emission data from 12 regions in the SU for the year 1980. We show that Zn primarily emitted from the Zn production in Ust-Kamenogorsk (East Kazakhstan) dominated the SU heavy metal emission. Cd, Sb, Zn (Cu) emissions increased between 1935 and the 1970s (1980s) due to expanded non-ferrous metal production. Emissions of the four metals in the beginning of the 1990s were as low as in the 1950s, which we attribute to the economic downturn in industry, changes in technology for an increasing metal recovery from ores, the replacement of coal and oil by gas, and air pollution control.

Noninvasive pressure difference mapping derived from 4D flow MRI in patients with unrepaired and repaired aortic coarctation.

PURPOSE To develop a method for computing and visualizing pressure differences derived from time-resolved velocity-encoded three-dimensional phase-contrast magnetic resonance imaging (4D flow MRI) and to compare pressure difference maps of patients with unrepaired and repaired aortic coarctation to young healthy volunteers. METHODS 4D flow MRI data of four patients with aortic coarctation either before or after repair (mean age 17 years, age range 3-28, one female, three males) and four young healthy volunteers without history of cardiovascular disease (mean age 24 years, age range 20-27, one female, three males) was acquired using a 1.5-T clinical MR scanner. Image analysis was performed with in-house developed image processing software. Relative pressures were computed based on the Navier-Stokes equation. RESULTS A standardized method for intuitive visualization of pressure difference maps was developed and successfully applied to all included patients and volunteers. Young healthy volunteers exhibited smooth and regular distribution of relative pressures in the thoracic aorta at mid systole with very similar distribution in all analyzed volunteers. Patients demonstrated disturbed pressures compared to volunteers. Changes included a pressure drop at the aortic isthmus in all patients, increased relative pressures in the aortic arch in patients with residual narrowing after repair, and increased relative pressures in the descending aorta in a patient after patch aortoplasty. CONCLUSIONS Pressure difference maps derived from 4D flow MRI can depict alterations of spatial pressure distribution in patients with repaired and unrepaired aortic coarctation. The technique might allow identifying pathophysiological conditions underlying complications after aortic coarctation repair.

Geochemistry and kinetic models od Cretaceous samples

The source rock potential of Cretaceous organic rich whole rock samples from deep sea drilling project (DSDP) wells offshore southwestern Africa was investigated using bulk and quantitative pyrolysis techniques. The sample material was taken from organic rich intervals of Aptian, Albian and Turonian aged core samples from DSDP site 364 offshore Angola, DSDP well 530A north of the Walvis Ridge offshore Namibia, and DSDP well 361 offshore South Africa. The analytical program included TOC, Rock-Eval, pyrolysis GC, bulk kinetics and micro-scale sealed vessel pyrolysis (MSSV) experiments. The results were used to determine differences in the source rock petroleum type organofacies, petroleum composition, gas/oil ratio (GOR) and pressure-volume-temperature (PVT) behavior of hydrocarbons generated from these black shales for petroleum system modeling purposes. The investigated Aptian and Albian organic rich shales proved to contain excellent quality marine kerogens. The highest source rock potential was identified in sapropelic shales in DSDP well 364, containing very homogeneous Type II and organic sulfur rich Type IIS kerogen. They generate P-N-A low wax oils and low GOR sulfur rich oils, whereas Type III kerogen rich silty sandstones of DSDP well 361 show a potential for gas/condensate generation. Bulk kinetic experiments on these samples indicate that the organic sulfur contents influence kerogen transformation rates, Type IIS kerogen being the least stable. South of the Walvis Ridge, the Turonian contains predominantly a Type III kerogen. North of the Walvis Ridge, the Turonian black shales contain Type II kerogen and have the potential to generate P-N-A low and high wax oils, the latter with a high GOR at high maturity. Our results provide the first compositional kinetic description of Cretaceous organic rich black shales, and demonstrate the excellent source rock potential, especially of the Aptian-aged source rock, that has been recognized in a number of the South Atlantic offshore basins.

Oil viscosity from experiments and model calculations

Five frequently-used models were chosen and evaluated to calculate the viscosity of the mixed oil. Totally twenty mixed oil samples were prepared with different ratios of light to crude oil from different oil wells but the same oil field. The viscosities of the mixtures under the same shear rates of 10 s**-1 were measured using a rotation viscometer at the temperatures ranging from 30°C to 120°C. After comparing all of the experimental data with the corresponding model values, the best one of the five models for this oil field was determined. Using the experimental data, one model with a better accuracy than the existing models was developed to calculate the viscosity of mixed oils. Another model was derived to predict the viscosity of mixed oils at different temperatures and different values of mixing ratio of light to heavy oil.

Effect of simulated ocean acidification on the acute toxicity of Cu and Cd to Tigriopus japonicus

Heavy metals pollution in marine environments has caused great damage to marine biological and ecological systems. Heavy metals accumulate in marine creatures, after which they are delivered to higher trophic levels of marine organisms through the marine food chain, which causes serious harm to marine biological systems and human health. Additionally, excess carbon dioxide in the atmosphere has caused ocean acidification. Indeed, about one third of the CO2 released into the atmosphere by anthropogenic activities since the beginning of the industrial revolution has been absorbed by the world's oceans, which play a key role in moderating climate change. Modeling has shown that, if current trends in CO2 emissions continue, the average pH of the ocean will reach 7.8 by the end of this century, corresponding to 0.5 units below the pre-industrial level, or a three-fold increase in H+ concentration. The ocean pH has not been at this level for several millions of years. Additionally, these changes are occurring at speeds 100 times greater than ever previously observed. As a result, several marine species, communities and ecosystems might not have time to acclimate or adapt to these fast changes in ocean chemistry. In addition, decreasing ocean pH has the potential to seriously affect the growth, development and reproduction reproductive processes of marine organisms, as well as threaten normal development of the marine ecosystem. Copepods are an important part of the meiofauna that play an important role in the marine ecosystem. Pollution of the marine environment can influence their growth and development, as well as the ecological processes they are involved in. Accordingly, there is important scientific value to investigation of the response of copepods to ocean acidification and heavy metals pollution. In the present study, we evaluated the effects of simulated future ocean acidification and the toxicological interaction between ocean acidity and heavy metals of Cu and Cd on T. japonicus. To accomplish this, harpacticoids were exposed to Cu and Cd concentration gradient seawater that had been equilibrated with CO2 and air to reach pH 8.0, 7.7, 7.3 and 6.5 for 96 h. Survival was not significantly suppressed under single sea water acidification, and the final survival rates were greater than 93% in both the experimental groups and the controls. The toxicity of Cu to T. japonicus was significantly affected by sea water acidification, with the 96h LC50 decreasing by nearly threefold from 1.98 to 0.64 mg/L with decreasing pH. The 96 h LC50 of Cd decreased with decreasing pH, but there was no significant difference in mortality among pH treatments. The results of the present study demonstrated that the predicted future ocean acidification has the potential to negatively affect survival of T. japonicus by exacerbating the toxicity of Cu. The calculated safe concentrations of Cu were 11.9 (pH 7.7) and 10.5 (pH 7.3) µg/L, which were below the class I value and very close to the class II level of the China National Quality Standard for Sea Water. Overall, these results indicate that the Chinese coastal sea will face a

Road environment modeling using robust perspective analysis and recursive Bayesian segmentation

Recently, vision-based advanced driver-assistance systems (ADAS) have received a new increased interest to enhance driving safety. In particular, due to its high performance–cost ratio, mono-camera systems are arising as the main focus of this field of work. In this paper we present a novel on-board road modeling and vehicle detection system, which is a part of the result of the European I-WAY project. The system relies on a robust estimation of the perspective of the scene, which adapts to the dynamics of the vehicle and generates a stabilized rectified image of the road plane. This rectified plane is used by a recursive Bayesian classi- fier, which classifies pixels as belonging to different classes corresponding to the elements of interest of the scenario. This stage works as an intermediate layer that isolates subsequent modules since it absorbs the inherent variability of the scene. The system has been tested on-road, in different scenarios, including varied illumination and adverse weather conditions, and the results have been proved to be remarkable even for such complex scenarios.

Amorphization kinectics under swift heavy ion irradiation: a cumulative overlapping-track approach

A simple illustrative physical model is presented to describe the kinetics of damage and amorphization by swiftheavyions (SHI) in LiNbO3. The model considers that every ion impact generates initially a defective region (halo) and a full amorphous core whose relative size depends on the electronic stopping power. Below a given stopping power threshold only a halo is generated. For increasing fluences the amorphized area grows monotonically via overlapping of a fixed number N of halos. In spite of its simplicity the model, which provides analytical solutions, describes many relevant features of the kinetic behaviour. In particular, it predicts approximate Avrami curves with parameters depending on stopping power in qualitative accordance with experiment that turn into Poisson laws well above the threshold value