Assessment of Anaerobic Biodegradation of Aromatic Hydrocarbons: The Impact of Molecular Biology Approaches

One of the most cost effective methods of pollution remediation is through natural attenuation where the resident microorganisms are responsible for the breakdown of pollutants (Dou et al. 2008). Other forms of bioremediation - such as analogue enrichment, composting and bio-venting - also use the microbes already present in a contaminated site to enhance the remediation process. In order for these approaches to be successful, in an industrial setting, some form of monitoring needs to take place enabling conclusions to be drawn about the degradation processes occurring. In this review we look at some key molecular biology techniques that have the potential to act as a monitoring tool for industries dealing with contaminated land. 

A Conventional Internal Combustion Engine Versus a Range Extended Electric Vehicle Under the Current Regulatory Regime in the United Kingdom

Transport accounts for 22% of greenhouse gas emissions in the United Kingdom and cars are expected tomore than double by 2050. Car manufacturers are continually aiming for a substantially reduced carbonfootprint through improved fuel efficiency and better powertrain performance due to the strict EuropeanUnion emissions standards. However, road tax, not just fuel efficiency, is a key consideration of consumerswhen purchasing a car. While measures have been taken to reduce emissions through stricter standards, infuture, alternative technologies will be used. Electric vehicles, hybrid vehicles and range extended electricvehicles have been identified as some of these future technologies. In this research a virtual test bed of aconventional internal combustion engine and a range extended electric vehicle family saloon car were builtin AVL’s vehicle and powertrain system level simulation tool, CRUISE, to simulate the New EuropeanDrive Cycle and the results were then soft-linked to a techno-economic model to compare the effectivenessof current support mechanisms over the full life cycle of both cars. The key finding indicates that althoughcarbon emissions are substantially reduced, switching is still not financially the best option for either theconsumer or the government in the long run.

Home-range size in juveniles of the temperate reef fish, the common triplefin (Forsterygion lapillum)

An organism’s home range dictates the spatial scale on which important processes occur (e.g. competition and predation) and directly affects the relationship between individual fitness and local habitat quality. Many reef fish species have very restricted home ranges after settlement and, here, we quantify home-range size in juveniles of a widespread and abundant reef fish in New Zealand, the common triplefin (Forsterygion lapillum). We conducted visual observations on 49 juveniles (mean size = 35-mm total length) within the Wellington harbour, New Zealand. Home ranges were extremely small, 0.053 m2 ± 0.029 (mean ± s.d.) and were unaffected by adult density, body size or substrate composition. A regression tree indicated that home-range size sharply decreased ~4.5 juveniles m–2 and a linear mixed model confirmed that home-range sizes in high-density areas (>4.5 juveniles m–2) were significantly smaller (34%) than those in low-density areas (after accounting for a significant effect of fish movement on our home-range estimates). Our results suggest that conspecific density may have negative and non-linear effects on home-range size, which could shape the spatial distribution of juveniles within a population, as well as influence individual fitness across local density gradients.

The dust environment of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko from Rosetta OSIRIS and VLT observations in the 4.5 to 2.9 au heliocentric distance range inbound

Context. The ESA Rosetta spacecraft, currently orbiting around comet 67P/Churyumov-Gerasimenko, has already provided in situ measurements of the dust grain properties from several instruments,particularly OSIRIS and GIADA. We propose adding value to those measurements by combining them with ground-based observations of the dust tail to monitor the overall, time-dependent dust-production rate and size distribution.
Aims. To constrain the dust grain properties, we take Rosetta OSIRIS and GIADA results into account, and combine OSIRIS data during the approach phase (from late April to early June 2014) with a large data set of ground-based images that were acquired with the ESO Very Large Telescope (VLT) from February to November 2014.
Methods. A Monte Carlo dust tail code, which has already been used to characterise the dust environments of several comets and active asteroids, has been applied to retrieve the dust parameters. Key properties of the grains (density, velocity, and size distribution) were obtained from Rosetta observations: these parameters were used as input of the code to considerably reduce the number of free parameters. In this way, the overall dust mass-loss rate and its dependence on the heliocentric distance could be obtained accurately.
Results. The dust parameters derived from the inner coma measurements by OSIRIS and GIADA and from distant imaging using VLT data are consistent, except for the power index of the size-distribution function, which is α = −3, instead of α = −2, for grains smaller than 1 mm. This is possibly linked to the presence of fluffy aggregates in the coma. The onset of cometary activity occurs at approximately 4.3 AU, with a dust production rate of 0.5 kg/s, increasing up to 15 kg/s at 2.9 AU. This implies a dust-to-gas mass ratio varying between 3.8 and 6.5 for the best-fit model when combined with water-production rates from the MIRO experiment.

Effect of cation structure on the oxygen solubility and diffusivity in a range of bis{(trifluoromethyl)sulfonyl}imide anion based ionic liquids for lithium-air battery electrolytes

This paper reports on the solubility and diffusivity of dissolved oxygen in a series of ionic liquids (ILs) based on the bis{(trifluoromethyl)sulfonyl}imide anion with a range of related alkyl and ether functionalised cyclic alkylammonium cations. Cyclic voltammetry has been used to observe the reduction of oxygen in ILs at a microdisk electrode and chronoamperometric measurements have then been applied to simultaneously determine both the concentration and the diffusion coefficient of oxygen in the different ILs. The viscosity of the ILs and the calculated molar volume and free volume is also reported. It is found that, within this class of ILs, the oxygen diffusivity generally increases with decreasing viscosity of the neat IL. An inverse relationship between oxygen solubility and IL free volume is reported for the two IL families implying oxygen is not simply occupying the available empty space. In addition, it is reported that the introduction of ether-group into the IL cation structure promotes the diffusivity of dissolved oxygen but reduces the solubility of the gas.

Living to the range limit: consumer isotopic variation increases with environmental stress

Background: Theoretically, each species’ ecological niche is phylogenetically-determined and expressed spatially as the species’ range. However, environmental stress gradients may directly or indirectly decrease individual performance, such that the precise process delimiting a species range may not be revealed simply by studying abundance patterns. In the intertidal habitat the vertical ranges of marine species may be constrained by their abilities to tolerate thermal and desiccation stress, which may act directly or indirectly, the latter by limiting the availability of preferred trophic resources. Therefore, we expected individuals at greater shore heights to show greater variation in diet alongside lower indices of physiological condition.

Methods: We sampled the grazing gastropod Echinolittorina peruviana from the desert coastline of northern Chile at three shore heights, across eighteen regionally-representative shores. Stable isotope values (δ13C and δ15N) were extracted from E. peruviana and its putative food resources to estimate Bayesian ellipse area, carbon and nitrogen ranges and diet. Individual physiological condition was tracked by muscle % C and % N.

Results: There was an increase in isotopic variation at high shore levels, where E. peruviana’s preferred resource, tide-deposited particulate organic matter (POM), appeared to decrease in dietary contribution, and was expected to be less abundant. Both muscle % C and % N of individuals decreased with height on the shore.

Discussion: Individuals at higher stress levels appear to be less discriminating in diet, likely because of abiotic forcing, which decreases both consumer mobility and the availability of a preferred resource. Abiotic stress might be expected to increase trophic variation in other selective dietary generalist species. Where this coincides with a lower physiological condition, this may be a direct factor in setting their range limit.

Limited range coverage problems

Tal como o título indica, esta tese estuda problemas de cobertura com alcance limitado. Dado um conjunto de antenas (ou qualquer outro dispositivo sem fios capaz de receber ou transmitir sinais), o objectivo deste trabalho é calcular o alcance mínimo das antenas de modo a que estas cubram completamente um caminho entre dois pontos numa região. Um caminho que apresente estas características é um itinerário seguro. A definição de cobertura é variável e depende da aplicação a que se destina. No caso de situações críticas como o controlo de fogos ou cenários militares, a definição de cobertura recorre à utilização de mais do que uma antena para aumentar a eficácia deste tipo de vigilância. No entanto, o alcance das antenas deverá ser minimizado de modo a manter a vigilância activa o maior tempo possível. Consequentemente, esta tese está centrada na resolução deste problema de optimização e na obtenção de uma solução particular para cada caso. Embora este problema de optimização tenha sido investigado como um problema de cobertura, é possível estabelecer um paralelismo entre problemas de cobertura e problemas de iluminação e vigilância, que são habitualmente designados como problemas da Galeria de Arte. Para converter um problema de cobertura num de iluminação basta considerar um conjunto de luzes em vez de um conjunto de antenas e submetê-lo a restrições idênticas. O principal tema do conjunto de problemas da Galeria de Arte abordado nesta tese é a 1-boa iluminação. Diz-se que um objecto está 1-bem iluminado por um conjunto de luzes se o invólucro convexo destas contém o objecto, tornando assim este conceito num tipo de iluminação de qualidade. O objectivo desta parte do trabalho é então minimizar o alcance das luzes de modo a manter uma iluminação de qualidade. São também apresentadas duas variantes da 1-boa iluminação: a iluminação ortogonal e a boa !-iluminação. Esta última tem aplicações em problemas de profundidade e visualização de dados, temas que são frequentemente abordados em estatística. A resolução destes problemas usando o diagrama de Voronoi Envolvente (uma variante do diagrama de Voronoi adaptada a problemas de boa iluminação) é também proposta nesta tese.

Characterisation of gas and particle emissions from wildfires

Os incêndios florestais são uma importante fonte de emissão de compostos gasosos e de aerossóis. Em Portugal, onde a maioria dos incêndios ocorre no norte e centro do país, os incêndios destroem todos os anos milhares de hectares, com importantes perdas em termos económicos, de vidas humanas e qualidade ambiental. As emissões podem alterar consideravelmente a química da atmosfera, degradar a qualidade do ar e alterar o clima. Contudo, a informação sobre as caraterísticas das emissões dos incêndios florestais nos países do Mediterrâneo é limitada. Tanto a nível nacional como internacional, existe um interesse crescente na elaboração de inventários de emissões e de regulamentos sobre as emissões de carbono para a atmosfera. Do ponto de vista atmosférico da monitorização atmosférica, os incêndios são considerados um desafio, dada a sua variabilidade temporal e espacial, sendo de esperar um aumento da sua frequência, dimensão e severidade, e também porque as estimativas de emissões dependem das caraterísticas dos biocombustíveis e da fase de combustão. O objetivo deste estudo foi quantificar e caraterizar as emissões de gases e aerossóis de alguns dos mais representativos incêndios florestais que ocorreram no centro de Portugal nos verões de 2009 e de 2010. Efetuou-se a colheita de amostras de gases e de duas frações de partículas (PM2.5 e PM2.5-10) nas plumas de fumo em sacos Tedlar e em filtros de quartzo acoplados a um amostrador de elevado volume, respetivamente. Os hidrocarbonetos totais (THC) e óxidos de carbono (CO e CO2) nas amostras gasosas foram analisados em instrumentos automáticos de ionização de chama e detetores não dispersivos de infravermelhos, respetivamente. Para algumas amostras, foram também quantificados alguns compostos de carbonilo após reamostragem do gás dos sacos Tedlar em cartuchos de sílica gel revestidos com 2,4-dinitrofenilhidrazina (DNPH), seguida de análise por cromatografia líquida de alta resolução. Nas partículas, analisou-se o carbono orgânico e elementar (técnica termo-óptica), iões solúveis em água (cromatografia iónica) e elementos (espectrometria de massa com plasma acoplado por indução ou análise instrumental por ativação com neutrões). A especiação orgânica foi obtida por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massa após extração com recurso a vários solventes e separação dos extratos orgânicos em diversas classes de diferentes polaridades através do fracionamento com sílica gel. Os fatores de emissão do CO e do CO2 situaram-se nas gamas 52-482 e 822-1690 g kg-1 (base seca), mostrando, respetivamente, correlação negativa e positiva com a eficiência de combustão. Os fatores de emissão dos THC apresentaram valores mais elevados durante a fase de combustão latente sem chama, oscilando entre 0.33 e 334 g kg-1 (base seca). O composto orgânico volátil oxigenado mais abundante foi o acetaldeído com fatores de emissão que variaram desde 1.0 até 3.2 g kg-1 (base seca), seguido pelo formaldeído e o propionaldeído. Observou-se que as emissões destes compostos são promovidas durante a fase de combustão latente sem chama. Os fatores de emissão de PM2.5 e PM10 registaram valores entre 0.50-68 e 0.86-72 g kg-1 (base seca), respetivamente. A emissão de partículas finas e grosseiras é também promovida em condições de combustão lenta. As PM2.5 representaram cerca de 90% da massa de partículas PM10. A fração carbonosa das partículas amostradas em qualquer dos incêndios foi claramente dominada pelo carbono orgânico. Foi obtida uma ampla gama de rácios entre o carbono orgânico e o carbono elementar, dependendo das condições de combustão. Contudo, todos os rácios refletiram uma maior proporção de carbono orgânico em relação ao carbono elementar, típica das emissões de queima de biomassa. Os iões solúveis em água obtidos nas partículas da pluma de fumo contribuíram com valores até 3.9% da massa de partículas PM2.5 e 2.8% da massa de partículas de PM2.5-10. O potássio contribuiu com valores até 15 g mg-1 PM2.5 e 22 g mg-1 PM2.5-10, embora em massa absoluta estivesse maioritariamente presente nas partículas finas. Os rácios entre potássio e carbono elementar e entre potássio e carbono orgânico obtidos nas partículas da pluma de fumo enquadram-se na gama de valores relatados na literatura para emissões de queima de biomassa. Os elementos detetados nas amostras representaram, em média, valores até 1.2% e 12% da massa de PM2.5 e PM2.5-10, respetivamente. Partículas resultantes de uma combustão mais completa (valores elevados de CO2 e baixos de CO) foram caraterizadas por um elevado teor de constituintes inorgânicos e um menor conteúdo de matéria orgânica. Observou-se que a matéria orgânica particulada é composta principalmente por componentes fenólicos e produtos derivados, séries de compostos homólogos (alcanos, alcenos, ácidos alcanóicos e alcanóis), açúcares, biomarcadores esteróides e terpenóides, e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos. O reteno, um biomarcador das emissões da queima de coníferas, foi o hidrocarboneto aromático dominante nas amostras das plumas de fumo amostradas durante a campanha que decorreu em 2009, devido ao predomínio de amostras colhidas em incêndios em florestas de pinheiros. O principal açúcar anidro, e sempre um dos compostos mais abundantes, foi o levoglucosano. O rácio levoglucosano/OC obtido nas partículas das plumas de fumo, em média, registaram valores desde 5.8 a 23 mg g-1 OC. Os rácios levoglucosano/manosano e levoglucosano/(manosano+galactosano) revelaram o predomínio de amostras provenientes da queima de coníferas. Tendo em conta que a estimativa das emissões dos incêndios florestais requer um conhecimento de fatores de emissão apropriados para cada biocombustível, a base de dados abrangente obtida neste estudo é potencialmente útil para atualizar os inventários de emissões. Tem vindo a ser observado que a fase de combustão latente sem chama, a qual pode ocorrer simultaneamente com a fase de chama e durar várias horas ou dias, pode contribuir para uma quantidade considerável de poluentes atmosféricos, pelo que os fatores de emissão correspondentes devem ser considerados no cálculo das emissões globais de incêndios florestais. Devido à falta de informação detalhada sobre perfis químicos de emissão, a base de dados obtida neste estudo pode também ser útil para a aplicação de modelos no recetor no sul da Europa.

Evaluation of thermochemical biomass conversion in fluidized bed

Dado o aumento acelerado dos preços dos combustíveis fósseis e as incertezas quanto à sua disponibilidade futura, tem surgido um novo interesse nas tecnologias da biomassa aplicadas à produção de calor, eletricidade ou combustíveis sintéticos. Não obstante, para a conversão termoquímica de uma partícula de biomassa sólida concorrem fenómenos bastante complexos que levam, em primeiro lugar, à secagem do combustível, depois à pirólise e finalmente à combustão ou gasificação propriamente ditas. Uma descrição relativamente incompleta de alguns desses estágios de conversão constitui ainda um obstáculo ao desenvolvimento das tecnologias que importa ultrapassar. Em particular, a presença de elevados conteúdos de matéria volátil na biomassa põe em evidência o interesse prático do estudo da pirólise. A importância da pirólise durante a combustão de biomassa foi evidenciada neste trabalho através de ensaios realizados num reator piloto de leito fluidizado borbulhante. Verificou-se que o processo ocorre em grande parte à superfície do leito com chamas de difusão devido à libertação de voláteis, o que dificulta o controlo da temperatura do reator acima do leito. No caso da gasificação de biomassa a pirólise pode inclusivamente determinar a eficiência química do processo. Isso foi mostrado neste trabalho durante ensaios de gasificação num reator de leito fluidizado de 2MWth, onde um novo método de medição permitiu fechar o balanço de massa ao gasificador e monitorizar o grau de conversão da biomassa. A partir destes resultados tornou-se clara a necessidade de descrever adequadamente a pirólise de biomassa com vista ao projeto e controlo dos processos. Em aplicações de engenharia há particular interesse na estequiometria e propriedades dos principais produtos pirolíticos. Neste trabalho procurou-se responder a esta necessidade, inicialmente através da estruturação de dados bibliográficos sobre rendimentos de carbonizado, líquidos pirolíticos e gases, assim como composições elementares e poderes caloríficos. O resultado traduziu-se num conjunto de parâmetros empíricos de interesse prático que permitiram elucidar o comportamento geral da pirólise de biomassa numa gama ampla de condições operatórias. Para além disso, propôs-se um modelo empírico para a composição dos voláteis que pode ser integrado em modelos compreensivos de reatores desde que os parâmetros usados sejam adequados ao combustível ensaiado. Esta abordagem despoletou um conjunto de ensaios de pirólise com várias biomassas, lenhina e celulose, e temperaturas entre os 600 e 975ºC. Elevadas taxas de aquecimento do combustível foram alcançadas em reatores laboratoriais de leito fluidizado borbulhante e leito fixo, ao passo que um sistema termo-gravimétrico permitiu estudar o efeito de taxas de aquecimento mais baixas. Os resultados mostram que, em condições típicas de processos de combustão e gasificação, a quantidade de voláteis libertada da biomassa é pouco influenciada pela temperatura do reator mas varia bastante entre combustíveis. Uma análise mais aprofundada deste assunto permitiu mostrar que o rendimento de carbonizado está intimamente relacionado com o rácio O/C do combustível original, sendo proposto um modelo simples para descrever esta relação. Embora a quantidade total de voláteis libertada seja estabelecida pela composição da biomassa, a respetiva composição química depende bastante da temperatura do reator. Rendimentos de espécies condensáveis (água e espécies orgânicas), CO2 e hidrocarbonetos leves descrevem um máximo relativamente à temperatura para dar lugar a CO e H2 às temperaturas mais altas. Não obstante, em certas gamas de temperatura, os rendimentos de algumas das principais espécies gasosas (e.g. CO, H2, CH4) estão bem correlacionados entre si, o que permitiu desenvolver modelos empíricos que minimizam o efeito das condições operatórias e, ao mesmo tempo, realçam o efeito do combustível na composição do gás. Em suma, os ensaios de pirólise realizados neste trabalho permitiram constatar que a estequiometria da pirólise de biomassa se relaciona de várias formas com a composição elementar do combustível original o que levanta várias possibilidades para a avaliação e projeto de processos de combustão e gasificação de biomassa.

Microbe-mediated recovery of salt marshes contaminated with oil hydrocarbons

Salt marshes are highly productive intertidal habitats that serve as nursery grounds for many commercially and economically important species. Because of their location and physical and biological characteristics, salt marshes are considered to be particularly vulnerable to anthropogenic inputs of oil hydrocarbons. Sediment contamination with oil is especially dangerous for salt marsh vegetation, since low molecular weight aromatic hydrocarbons can affect plants at all stages of development. However, the use of vegetation for bioremediation (phytoremediation), by removal or sequestration of contaminants, has been intensively studied. Phytoremediation is an efficient, inexpensive and environmental friendly approach for the removal of aromatic hydrocarbons, through direct incorporation by the plant and by the intervention of degrading microbial populations in the rhizosphere (microbe-assisted phytoremediation). Rhizosphere microbial communities are enriched in important catabolic genotypes for degradation of oil hydrocarbons (OH) which may have a potential for detoxification of the sediment surrounding the roots. In addition, since rhizosphere bacterial populations may also internalize into plant tissues (endophytes), rhizocompetent AH degrading populations may be important for in planta AH degradation and detoxification. The present study involved field work and microcosms experiments aiming the characterization of relevant plant-microbe interactions in oilimpacted salt marshes and the understanding of the effect of rhizosphere and endosphere bacteria in the role of salt marsh plants as potential phytoremediation agents. In the field approach, molecular tools were used to assess how plant species- and OH pollution affect sediment bacterial composition [bulk sediment and sediment surrounding the roots (rhizosphere) of Halimione portulacoides and Sarcocornia perennis subsp. perennis] in a temperate estuary (Ria de Aveiro, Portugal) chronically exposed to OH pollution. In addition, the 16S rRNA gene sequences retrieved in this study were used to generate in silico metagenomes and to evaluate the distribution of potential bacterial traits in different microhabitats. Moreover, a combination of culture-dependent and -independent approaches was used to investigate the effect of oil hydrocarbons contamination on the structure and function of endophytic bacterial communities of salt marsh plants.Root systems of H. portulacoides and S. perennis subsp. perennis appear to be able to exert a strong influence on bacterial composition and in silico metagenome analysis showed enrichment of genes involved in the process of polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) degradation in the rhizosphere of halophyte plants. The culturable fraction of endophytic degraders was essentially closely related to known OH-degrading Pseudomonas species and endophytic communities revealed sitespecific effects related to the level of OH contamination in the sediment. In order to determine the effects of oil contamination on plant condition and on the responses in terms of structure and function of the bacterial community associated with plant roots (rhizosphere, endosphere), a microcosms approach was set up. The salt marsh plant Halimione portulacoides was inoculated with a previous isolated Pseudomonas sp. endophytic degrader and the 2-methylnaphthalene was used as model PAH contaminant. The results showed that H. portulacoides health and growth were not affected by the contamination with the tested concentration. Moreover, the decrease of 2-methylnaphthalene at the end of experiment, can suggest that H. portulacoides can be considered as a potential plant for future uses in phytoremedition approaches of contaminated salt marsh. The acceleration of hydrocarbon degradation by inoculation of the plants with the hydrocarbon-degrading Pseudomonas sp. could not, however, be demonstrated, although the effects of inoculation on the structure of the endophytic community observed at the end of the experiment indicate that the strain may be an efficient colonizer of H. portulacoides roots. The results obtained in this work suggest that H. portulacoides tolerates moderate concentrations of 2-methylnaphthalene and can be regarded as a promising agent for phytoremedition approaches in salt marshes contaminated with oil hydrocarbons. Plant/microbe interactions may have an important role in the degradation process, as plants support a diverse endophytic bacterial community, enriched in genetic factors (genes and plasmids) for hydrocarbon degradation.

Polycyclic aromatic hydrocarbons and oxidative stress markers in the clam Ruditapes decussatus from the Ria Formosa (Portugal)

Tese dout., Ciências e Tecnologias do Ambiente, Universidade do Algarve, 2007

Genetic structure at range edge: Low diversity and high inbreeding in Southeast Asian mangrove (Avicennia marina) populations

Understanding the genetic composition and mating systems of edge populations provides important insights into the environmental and demographic factors shaping species’ distribution ranges. We analysed samples of the mangrove Avicennia marina from Vietnam, northern Philippines and Australia, with microsatellite markers. We compared genetic diversity and structure in edge (Southeast Asia, and Southern Australia) and core (North and Eastern Australia) populations, and also compared our results with previously published data from core and southern edge populations. Comparisons highlighted significantly reduced gene diversity and higher genetic structure in both margins compared to core populations, which can be attributed to very low effective population size, pollinator scarcity and high environmental pressure at distribution margins. The estimated level of inbreeding was significantly higher in northeastern populations compared to core and southern populations. This suggests that despite the high genetic load usually associated with inbreeding, inbreeding or even selfing may be advantageous in margin habitats due to the possible advantages of reproductive assurance, or local adaptation. The very high level of genetic structure and inbreeding show that populations of A. marina are functioning as independent evolutionary units more than as components of a metapopulation system connected by gene flow. The combinations of those characteristics make these peripheral populations likely to develop local adaptations and therefore to be of particular interest for conservation strategies as well as for adaptation to possible future environmental changes.

The Long Range Transport of Birch (Betula) Pollen from Poland and Germany Causes Significant Pre-season Concentrations in Denmark

Background Birch pollen is highly allergic and has the potential for episodically long range transport. Such episodes will in general occur out of the main pollen season. During that time allergy patients are unprotected and high pollen concentrations will therefore have a full allergenic impact. Objective To show that Denmark obtains significant quantities of birch pollen from Poland or Germany before the local trees start to flower. Methods Simultaneous observations of pollen concentrations and phenology in the potential source area in Poland as well as in Denmark were performed in 2006. The Danish pollen records from 2000-2006 were analysed for possible long range transport episodes and analysed with trajectories in combination with a birch tree source map. Results In 2006 high pollen concentrations were observed in Denmark with bi-hourly concentrations above 500 grains/ m3 before the local trees began to flower. Poland was identified as a source region. The analysis of the historical pollen record from Copenhagen shows significant pre-seasonal pollen episodes almost every year from 2000-2006. In all episodes trajectory analysis identified Germany or Poland as source regions. Conclusion Denmark obtains significant pre-seasonal quantities of birch pollen from either Poland or Germany almost every year. Forecasting of birch pollen quantities relevant to allergy patients must therefore take into account long-range transport. This cannot be based on measured concentrations in Denmark. The most effective way to improve the current Danish pollen forecasts is to extend the current forecasts with atmospheric transport models that take into account pollen emission and transport from countries such as Germany and Poland. Unless long range transport is taken into account pre-seasonal pollen episodes will have a full allergic impact, as the allergy patients in general will be unprotected during that time.