Air quality simulations for Londrina region, Brazil

The objective of this work were apply and provide a preliminary evaluation of the Weather Research and Forecasting model coupled with Chemistry (WRF-Chem) performance, for Londrina region. We performed comparison with measurements obtained in meteorological stations. The model was configured to run with three domains with 27,9 and 3 km of grid resolution, using the ndown program and also was realized a simulation with the model configured to run with a single domain using a land use file based in a classified image for region of MODIS sensor. The emission files to supply the chemistry run were generated based in the work of Martins et al., 2012. RADM2 chemical mechanism and MADE/SORGAM modal aerosol models were used in the simulations. The results demonstrated that model was able to represent coherently the formation and dispersion of the pollution in Metropolitan Region of Londrina and also the importance of using the appropriate land use file for the region.

Elaboración de un mapa de lixiviación de nitratos mediante una metodología de acople SIG-modelo de simulación : aplicación al acuífero de La Aldea (Gran Canaria)

[ES] La contaminación difusa por nitrato constituye una de las mayores amenazas actuales para la calidad de las aguas subterráneas. De hecho, varias directivas europeas, nacionales y regionales se han legislado con el fin de minimizar el efecto de las prácticas agrarias en la contaminación de los acuíferos por nitratos. El acuífero de La Aldea (Gran Canaria, España) se ha declarado como vulnerable a la contaminación por nitrato según dichas normas. En este estudio se presenta una metodología para desarrollar el acople de un sistema de información geográfica-SIG con el modelo de simulación de nitrato GLEAMS. Esta herramienta permite calcular la cantidad de nitrato lixiviado procedente de los cultivos de tomate bajo invernadero y da la oportunidad de simular otros rangos de fertilización para minimizar el riesgo de contaminación de las aguas subterráneas. Se comprueba que la pérdida de nitrato por lixiviación en la zona a partir de dichos cultivos podía llegar a los 500 kg N/ha, casi un 62% del aportado como fertilizante mineral en un manejo tradicional. Por ello, se aconseja la aplicación de las recomendaciones de abonado incluidas en el código de buenas prácticas agrarias de Canarias o cualquier otro sistema de recomendación de abonado mineral para reducir estas pérdidas, minimizando de esta forma el riesgo de contaminación de las aguas subterráneas. ABSTRACT: Nitrate diffuse pollution is one of the main risks that affect the groundwater quality. Several european directives, national and regional guidelines have been enacted to protect the aquifers against the effect of the agricultural management practices. The “La Aldea” aquifer was declared nitrate vulnerable area following these laws. In this study a methodology was developed to link a Geographical Information System (GIS) with a nitrogen simulation model (GLEAMS) in this area. This tool allows to assess the amount of nitrate leaching that coming from the traditional nitrogen fertilization rates in greenhouses tomato crops, and gives the opportunity to simulate other fertilization rates to reduce the risk of groundwater pollution. The nitrate leaching reached to 500 kg N/ha in several zones of the study area, that represent the 62% of the nitrogen fertiliser apply in a traditional management. It was recommended the application of the Code of Good Management Practices or other recommendation system to decrease the nitrate leaching, in order to reduce the risk of groundwater pollution.

Estudio de los efectos de la contaminación atmosférica sobre los bioindicadores liquénicos y la degradación de los mismos

[ES]En la presente tesis se estudia el efecto de la contaminación atmosférica sobre líquenes en el entorno de un área industrial en el sur de Gran Canaria, estableciéndose 12 estaciones de muestreo, con el fin de seguir a lo largo del tiempo el recbimiento y vitalidad de las especies estudiadas.

Sistema per l'estrazione e purificazione di sostanze antiossidanti naturali nelle acque di vegetazione delle olive

The olive oil extraction industry is responsible for the production of high quantities of vegetation waters, represented by the constitutive water of the olive fruit and by the water used during the process. This by-product represent an environmental problem in the olive’s cultivation areas because of its high content of organic matter, with high value of BOD5 and COD. For that reason the disposal of the vegetation water is very difficult and needs a previous depollution. The organic matter of vegetation water mainly consists of polysaccharides, sugars, proteins, organic acids, oil and polyphenols. This last compounds are the principal responsible for the pollution problems, due to their antimicrobial activity, but, at the same time they are well known for their antioxidant properties. The most concentrate phenolic compounds in waters and also in virgin olive oils are secoiridoids like oleuropein, demethyloleuropein and ligstroside derivatives (the dialdehydic form of elenolic acid linked to 3,4-DHPEA, or p-HPEA (3,4-DHPEA-EDA or p-HPEA-EDA) and an isomer of the oleuropein aglycon (3,4-DHPEA-EA). The management of the olive oil vegetation water has been extensively investigated and several different valorisation methods have been proposed, such as the direct use as fertilizer or the transformation by physico-chemical or biological treatments. During the last years researchers focused their interest on the recovery of the phenolic fraction from this waste looking for its exploitation as a natural antioxidant source. At the present only few contributes have been aimed to the utilization for a large scale phenols recovery and further investigations are required for the evaluation of feasibility and costs of the proposed processes. The present PhD thesis reports a preliminary description of a new industrial scale process for the recovery of the phenolic fraction from olive oil vegetation water treated with enzymes, by direct membrane filtration (microfiltration/ultrafiltration with a cut-off of 250 KDa, ultrafiltration with a cut-off of 7 KDa/10 KDa and nanofiltration/reverse osmosis), partial purification by the use of a purification system based on SPE analysis and by a liquid-liquid extraction system (LLE) with contemporary reduction of the pollution related problems. The phenolic fractions of all the samples obtained were qualitatively and quantitatively by HPLC analysis. The work efficiency in terms of flows and in terms of phenolic recovery gave good results. The final phenolic recovery is about 60% respect the initial content in the vegetation waters. The final concentrate has shown a high content of phenols that allow to hypothesize a possible use as zootechnic nutritional supplements. The purification of the final concentrate have garanteed an high purity level of the phenolic extract especially in SPE analysis by the use of XAD-16 (73% of the total phenolic content of the concentrate). This purity level could permit a future food industry employment such as food additive, or, thanks to the strong antioxidant activity, it would be also use in pharmaceutical or cosmetic industry. The vegetation water depollutant activity has brought good results, as a matter of fact the final reverse osmosis permeate has a low pollutant rate in terms of COD and BOD5 values (2% of the initial vegetation water), that could determinate a recycling use in the virgin olive oil mechanical extraction system producing a water saving and reducing thus the oil industry disposal costs .

Metodi biochimici e biomolecolari applicati alla medicina clinica: rendimento della real-time TaqMan PCR per la valutazione della resistenza alla claritromicina in H.pylori e tests fecali nella diagnorstica del carcinoma colo-rettale: M2PK, calprotectina e FOBT

1) Background: The most common methods to evaluate clarithromycin resistance is the E-Test, but is time consuming. Resistance of Hp to clarithromycin is due to point mutations in the 23S rRNA. Eight different point mutations have been related to CH resistance, but the large majority of the clarithromycin resistance depends on three point mutations (A2142C, A2142G and A2143G). A novel PCR-based clarithromycin resistance assays, even on paraffin-embedded biopsy specimens, have been proposed. Aims: to assess clarithromycin resistance detecting these point mutation (E-Test as a reference method);secondly, to investigate relation with MIC values. Methods: Paraffin-embedded biopsies of patients Hp-positive were retrieved. The A2142C, A2142G and A2143G point mutations were detected by molecular analysis after DNA extraction by using a TaqMan real-time PCR. Results: The study enrolled 86 patients: 46 resistant and 40 sensible to CH. The Hp status was evaluated at endoscopy, by rapid urease test (RUT), histology and hp culture. According to real-time PCR, 37 specimens were susceptible to clarithromycin (wild type dna) whilst the remaining 49 specimens (57%) were resistant. A2143G is the most frequent mutation. A2142C always express a resistant phenotype and A2142G leads to a resitant phenotype only if homozigous. 2) Background: Colonoscopy work-load for endoscopy services is increasing due to colorectal cancer prevention. We tested a combination of faecal tests to improve accuracy and prioritize the access to colonoscopy. Methods: we tested a combination of fecal tests (FOBT, M2-PK and calprotectin) in a group of 280 patients requiring colonoscopy. Results: 47 patients had CRC and 85 had advanced adenoma/s at colonoscopy/histology. In case of single test, for CRC detection FOBT was the test with the highest specificity and PPV, M2-PK had the highest sensitivity and higher NPV. Combination was more interesting in term of PPV. And the best combination of tests was i-FOBT + M2-PK.

Le aziende vitivinicole: da “machines à produire” a elementi di attrazione nel paesaggio. Proposte e criteri progettuali per l’efficienza funzionale e la qualità architettonica ed ambientale delle strutture ed infrastrutture della trasformazione enologica.

La ricerca ha per oggetto la messa a punto e applicazione di un approccio metaprogettuale finalizzato alla definizione di criteri di qualità architettonica e paesaggistica nella progettazione di aziende vitivinicole medio-piccole, che effettuano la trasformazione della materia prima, prevalentemente di propria produzione. L’analisi della filiera vitivinicola, della letteratura scientifica, della normativa di settore, di esempi di “architetture del vino eccellenti” hanno esplicitato come prevalentemente vengano indagate cantine industriali ed aspetti connessi con l'innovazione tecnologica delle attrezzature. Soluzioni costruttive e tecnologiche finalizzate alla qualità architettonica ed ambientale, attuali dinamiche riguardanti il turismo enogastronomico, nuove funzionalità aziendali, problematiche legate alla sostenibilità dell’intervento risultano ancora poco esplorate, specialmente con riferimento a piccole e medie aziende vitivinicole. Assunto a riferimento il territorio ed il sistema costruito del Nuovo Circondario Imolese (areale rappresentativo per vocazione ed espressione produttiva del comparto vitivinicolo emiliano-romagnolo) è stato identificato un campione di aziende con produzioni annue non superiori ai 5000 hl. Le analisi svolte sul campione hanno permesso di determinare: modalità di aggregazione funzionale degli spazi costruiti, relazioni esistenti con il paesaggio, aspetti distributivi e materico-costruttivi, dimensioni di massima dei locali funzionali alla produzione. Il caso studio relativo alla riqualificazione di un’azienda rappresentativa del comparto è stato utilizzato per la messa a punto e sperimentazione di criteri di progettazione guidati da valutazioni relative alle prestazioni energetiche, alla qualità architettonica e alla sostenibilità ambientale, economica e paesaggistica. L'analisi costi-benefici (pur non considerando le ricadute positive in termini di benessere degli occupanti ed il guadagno della collettività in termini di danni collegati all’inquinamento che vengono evitati in architetture progettate per garantire qualità ambientale interna ed efficienza energetica) ha esplicitato il ritorno in pochi anni dell’investimento proposto, nonostante gli ancora elevati costi di materiali di qualità e dei componenti per il corretto controllo climatico delle costruzioni.

Untersuchungen zur troposphärischen Photochemie am GAW-Observatorium Izana

Im Rahmen dieser Promotionsarbeit wurden Fragestellungen der troposphärischen Ozonproduktion, des photostationären Gleichgewicht des NO2-NO-O3-ROx-Systems, des Einflusses von heterogenen Reaktionen an Mineralstauboberflächen und der Bedeutung lokaler anthropogener Emissionen für Spurengasmessungen an einem Gebirgsobservatorium untersucht. Dazu wurde insbesondere ein atmosphärenchemisch-meteorologischer Datensatz ausgewertet, welcher während der Feldmesskampagne MINATROC II im Juli/August 2002 am Global Atmosphere Watch (GAW) Observatorium Izana (2360m über NN) auf Teneriffa gewonnen wurde. Der Datensatz enthält Messdaten von Aerosolen, Spurengasen, Strahlungsgrößen und meteorologischen Parametern. Eine dichte Sahara-Staubwolke passierte die Messstation zwischen dem 28. und 31.07.2002. Die Mischungsverhältnisse von O3, H2O2, NOx und ROx zeigten während dieses Ereignisses Abnahmen zwischen 10% und 50%. Insbesondere infolge der Reduktion von NO und HO2 wurde eine deutliche Verringerung der Netto-Ozon-Produktion in der Staubwolke berechnet. Die Bewertung der verschiedenen Terme der Ozonproduktion bzw. –vernichtung zeigte relativ geringe Beiträge der einzelnen photochemischen Verlustreaktionen am Ozonbudget. Im Rahmen einer Boxmodellstudie, welche die Eingangsdaten von MINATROC II verwendete, wurde ein Vergleich zwischen Simulation und Messung kurzlebiger Spurengase angestellt. Die Modellrechnungen weisen darauf hin, dass die reduzierten H2O2-Mischungsverhältnisse in der Sahara-Staubwolke unter Berücksichtigung heterogener Reaktionen von HO2 bzw. H2O2 an Stauboberflächen erklärt werden können. Die Betrachtungen zum photostationären Gleichgewicht des NO2-NO-O3-ROx-Systems ergeben hauptsächlich stark überhöhte Leighton-Verhältnisse. Die Abweichungen der Messdaten vom photostationären Gleichgewichtszustand sind dabei zum Verschmutzungsgrad der Atmosphäre antikorreliert. Eine Reihe potentieller Einflüsse auf das NO2-NO-O3-ROx-System wurde diskutiert, wobei gezeigt werden konnte, dass das bisherige Betrachtungsmodell nicht ausreicht, um die beobachteten Abweichungen vom photostationären Gleichgewicht zu erklären. Während für die Nachtmessungen von MINATROC II Bedingungen der freien Troposphäre vorlagen, waren die Messungen am Tage von der Kopplung zwischen photochemischer Aktivität und thermisch getriebener Hangströmung betroffen. Die zum Messort gelangte anthropogen beeinflusste Grenzschichtluft konnte dabei auf maximalen Mischungsanteilen zwischen 15% und 85% quantifiziert werden. Abschließend wurden verschiedene Aspekte der Quellen und der Verteilung anthropogener Verschmutzungen auf Teneriffa im Zusammenhang der zuvor behandelten Fragen diskutiert.

Oxidation photochemistry in the remote marine boundary layer

Die bedeutendste Folge der Luftverschmutzung ist eine erhöhte Konzentration an Ozon (O3) in der Troposphäre innerhalb der letzten 150 Jahre. Ozon ist ein photochemisches Oxidationsmittel und ein Treibhausgas, das als wichtigste Vorstufe des Hydroxyradikals OH die Oxidationskraft der Atmosphäre stark beeinflusst. Um die Oxidationskraft der Atmosphäre und ihren Einfluss auf das Klima verstehen zu können, ist es von großer Bedeutung ein detailliertes Wissen über die Photochemie des Ozons und seiner Vorläufer, den Stickoxiden (NOx), in der Troposphäre zu besitzen. Dies erfordert das Verstehen der Bildungs- und Abbaumechanismen von Ozon und seiner Vorläufer. Als eine für den chemischen Ozonabbau wichtige Region kann die vom Menschen weitgehend unberührte marine Grenzschicht (Marine boundary layer (MBL)) angesehen werden. Bisher wurden für diese Region jedoch kaum Spurengasmessungen durchgeführt, und so sind die dort ablaufenden photochemischen Prozesse wenig untersucht. Da etwa 70 % der Erdoberfläche mit Ozeanen bedeckt sind, können die in der marinen Granzschicht ablaufenden Prozesse als signifikant für die gesamte Atmosphäre angesehen werden. Dies macht eine genaue Untersuchung dieser Region interessant. Um die photochemische Produktion und den Abbau von Ozon abschätzen zu können und den Einfluss antrophogener Emissionen auf troposphärisches Ozon zu quantifizieren, sind aktuelle Messergebnisse von NOx im pptv-Bereich für diese Region erforderlich. Die notwendigen Messungen von NO, NO2, O3, JNO2, J(O1D), HO2, OH, ROx sowie einiger meteorologischer Parameter wurden während der Fahrt des französischen Forschungsschiffes Marion-Dufresne auf dem südlichen Atlantik (28°S-57°S, 46°W-34°E) im März 2007 durchgeführt. Dabei sind für NO und NO2 die bisher niedrigsten gemessenen Werte zu verzeichnen. Die während der Messcampagne gewonnen Daten wurden hinsichtlich Ihrer Übereinstimmung mit den Bedingungen des photochemischen stationären Gleichgewichts (photochemical steady state (PSS)) überprüft. Dabei konnte eine Abweichung vom PSS festgestellt werden, welche unter Bedingungen niedriger NOx-Konzentrationen (5 bis 25pptv) einen unerwarteten Trend im Leighton-Verhältnis bewirkt, der abhängig vom NOx Mischungsverhältnis und der JNO2 Intensität ist. Signifikante Abweichungen vom Verhältnis liegen bei einer Zunahme der JNO2 Intensität vor. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Abweichung vom PSS nicht beim Minimum der NOx-Konzentrationen und der JNO2 Werte liegt, so wie es in bisherigen theoretischen Studien dargelegt wurde und können als Hinweis auf weitere photochemische Prozesse bei höheren JNO2-Werten in einem System mit niedrigem NOx verstanden werden. Das wichtigste Ergebnis dieser Untersuchung, ist die Verifizierung des Leighton-Verhältnisses, das zur Charakterisierung des PSS dient, bei sehr geringen NOx-Konzentrationen in der MBL. Die bei dieser Doktorarbeit gewonnenen Erkenntnisse beweisen, dass unter den Bedingungen der marinen Granzschicht rein photochemischer Abbau von Ozon stattfindet und als Hauptursache hierfür während des Tages die Photolyse gilt. Mit Hilfe der gemessenen Parameter wurde der kritische NO-Level auf Werte zwischen 5 und 9 pptv abgeschätzt, wobei diese Werte im Vergleich zu bisherigen Studien vergleichsweise niedrig sind. Möglicherweise bedeutet dies, dass das Ozon Produktion/ Abbau-Potential des südlichen Atlantiks deutlich stärker auf die Verfügbarkeit von NO reagiert, als es in anderen Regionen der Fall ist. Im Rahmen der Doktorarbeit wurde desweiteren ein direkter Vergleich der gemessenen Spezies mit dem Modelergebnis eines 3-dimensionalen Zirkulationsmodel zur Simulation atmosphären chemischer Prozesse (EMAC) entlang der exakten Schiffsstrecke durchgeführt. Um die Übereinstimmung der Messergebnisse mit dem bisherigen Verständnis der atmosphärischen Radikalchemie zu überprüfen, wurde ein Gleichgewichtspunktmodel entwickelt, das die während der Überfahrt erhaltenen Daten für Berechungen verwendet. Ein Vergleich zwischen der gemessenen und der modellierten ROx Konzentrationen in einer Umgebung mit niedrigem NOx zeigt, dass die herkömmliche Theorie zur Reproduktion der Beobachtungen unzureichend ist. Die möglichen Gründe hierfür und die Folgen werden in dieser Doktorarbeit diskutiert.

Sorveglianza dell’infezione da virus dell’epatite E (HEV) in Italia: from farm to table

L'epatite E è una malattia umana con caratteristiche di epatite acuta, causata da un ssRNA virus (HEV). Nel 1997, HEV è stato identificato per la prima volta nei suini (SwHEV). In seguito, diverse evidenze, tra cui la vicinanza genetica tra ceppi umani e suini, suggerirono la trasmissione zoonotica del virus. Nella presente tesi, l’identificazione di SwHEV è stata condotta mediante ricerca di porzioni di genoma virale attraverso RT-PCR. Dal 2011 al 2013, sono stati analizzati 343 campioni fecali (da 19 allevamenti) e 70 bili (da 2 macelli) prelevati da altrettanti suini, in diverse Regioni italiane. E’ stato inoltre condotto uno studio retrospettivo su 78 feci (da 3 allevamenti) raccolte nel 2000. Il virus è stato identificato nel 24,5% e 19,2% delle feci raccolte rispettivamente nel 2011-2013 e nel 2000. Nessuna bile è risultata positiva. Mediante sequenziamento del genoma intero di uno dei virus identificati, è stata condotta l’analisi filogenetica per valutarne il grado di correlazione con alti ceppi suini e umani. La presenza di HEV è stata valutata lungo la filiera di produzione suina, dal macello al punto vendita. Trentaquattro campioni di feci, fegato e muscolo sono stati raccolti in un macello da altrettanti suini sani (età:6-7 mesi). Quattordici feci e 2 fegati, sono risultati positivi per HEV. Sono state prelevate 129 salsicce sia allo stabilimento di trasformazione sia alla vendita, ma nessuna è risultata positiva. La presenza di HEV è stata valutata anche nelle salsicce di fegato, fresche e secche, acquistate presso una macelleria. Il genoma virale è stato rilevato nel 22,2% delle salsicce fresche e nel 4,3 % di quelle secche ma la vitalità del virus non è stata dimostrata. In conclusione, lo studio condotto ha confermato l’ampia circolazione di HEV nei suini e la possibile contaminazione dei prodotti carnei derivati, confermando la necessità di una continua sorveglianza.

Entwicklung und Anwendung von mobilen Messstrategien und Analysemethoden zur Untersuchung urbanen Aerosols

Seit Anbeginn der Menschheitsgeschichte beeinflussen die Menschen ihre Umwelt. Durch anthropogene Emissionen ändert sich die Zusammensetzung der Atmosphäre, was einen zunehmenden Einfluss unter anderem auf die Atmosphärenchemie, die Gesundheit von Mensch, Flora und Fauna und das Klima hat. Die steigende Anzahl riesiger, wachsender Metropolen geht einher mit einer räumlichen Konzentration der Emission von Luftschadstoffen, was vor allem einen Einfluss auf die Luftqualität der windabwärts gelegenen ruralen Regionen hat. In dieser Doktorarbeit wurde im Rahmen des MEGAPOLI-Projektes die Abluftfahne der Megastadt Paris unter Anwendung des mobilen Aerosolforschungslabors MoLa untersucht. Dieses ist mit modernen, zeitlich hochauflösenden Instrumenten zur Messung der chemischen Zusammensetzung und Größenverteilung der Aerosolpartikel sowie einiger Spurengase ausgestattet. Es wurden mobile Messstrategien entwickelt und angewendet, die besonders geeignet zur Charakterisierung urbaner Emissionen sind. Querschnittsmessfahrten durch die Abluftfahne und atmosphärische Hintergrundluftmassen erlaubten sowohl die Bestimmung der Struktur und Homogenität der Abluftfahne als auch die Berechnung des Beitrags der urbanen Emissionen zur Gesamtbelastung der Atmosphäre. Quasi-Lagrange’sche Radialmessfahrten dienten der Erkundung der räumlichen Erstreckung der Abluftfahne sowie auftretender Transformationsprozesse der advehierten Luftschadstoffe. In Kombination mit Modellierungen konnte die Struktur der Abluftfahne vertieft untersucht werden. Flexible stationäre Messungen ergänzten den Datensatz und ließen zudem Vergleichsmessungen mit anderen Messstationen zu. Die Daten einer ortsfesten Messstation wurden zusätzlich verwendet, um die Alterung des organischen Partikelanteils zu beschreiben. Die Analyse der mobilen Messdaten erforderte die Entwicklung einer neuen Methode zur Bereinigung des Datensatzes von lokalen Störeinflüssen. Des Weiteren wurden die Möglichkeiten, Grenzen und Fehler bei der Anwendung komplexer Analyseprogramme zur Berechnung des O/C-Verhältnisses der Partikel sowie der Klassifizierung der Aerosolorganik untersucht. Eine Validierung verschiedener Methoden zur Bestimmung der Luftmassenherkunft war für die Auswertung ebenfalls notwendig. Die detaillierte Untersuchung der Abluftfahne von Paris ergab, dass diese sich anhand der Erhöhung der Konzentrationen von Indikatoren für unprozessierte Luftverschmutzung im Vergleich zu Hintergrundwerten identifizieren lässt. Ihre eher homogene Struktur kann zumeist durch eine Gauß-Form im Querschnitt mit einem exponentiellen Abfall der unprozessierten Schadstoffkonzentrationen mit zunehmender Distanz zur Stadt beschrieben werden. Hierfür ist hauptsächlich die turbulente Vermischung mit Umgebungsluftmassen verantwortlich. Es konnte nachgewiesen werden, dass in der advehierten Abluftfahne eine deutliche Oxidation der Aerosolorganik im Sommer stattfindet; im Winter hingegen ließ sich dieser Prozess während der durchgeführten Messungen nicht beobachten. In beiden Jahreszeiten setzt sich die Abluftfahne hauptsächlich aus Ruß und organischen Partikelkomponenten im PM1-Größenbereich zusammen, wobei die Quellen Verkehr und Kochen sowie zusätzlich Heizen in der kalten Jahreszeit dominieren. Die PM1-Partikelmasse erhöhte sich durch die urbanen Emissionen im Vergleich zum Hintergrundwert im Sommer in der Abluftfahne im Mittel um 30% und im Winter um 10%. Besonders starke Erhöhungen ließen sich für Polyaromaten beobachten, wo im Sommer eine mittlere Zunahme von 194% und im Winter von 131% vorlag. Jahreszeitliche Unterschiede waren ebenso in der Größenverteilung der Partikel der Abluftfahne zu finden, wo im Winter im Gegensatz zum Sommer keine zusätzlichen nukleierten kleinen Partikel, sondern nur durch Kondensation und Koagulation angewachsene Partikel zwischen etwa 10nm und 200nm auftraten. Die Spurengaskonzentrationen unterschieden sich ebenfalls, da chemische Reaktionen temperatur- und mitunter strahlungsabhängig sind. Weitere Anwendungsmöglichkeiten des MoLa wurden bei einer Überführungsfahrt von Deutschland an die spanische Atlantikküste demonstriert, woraus eine Kartierung der Luftqualität entlang der Fahrtroute resultierte. Es zeigte sich, dass hauptsächlich urbane Ballungszentren von unprozessierten Luftschadstoffen betroffen sind, advehierte gealterte Substanzen jedoch jede Region beeinflussen können. Die Untersuchung der Luftqualität an Standorten mit unterschiedlicher Exposition bezüglich anthropogener Quellen erweiterte diese Aussage um einen Einblick in die Variation der Luftqualität, abhängig unter anderem von der Wetterlage und der Nähe zu Emissionsquellen. Damit konnte gezeigt werden, dass sich die entwickelten Messstrategien und Analysemethoden nicht nur zur Untersuchung der Abluftfahne einer Großstadt, sondern auch auf verschiedene andere wissenschaftliche und umweltmesstechnische Fragestellungen anwenden lassen.

DISTRIBUTED REPRODUCIBLE RESEARCH USING CACHED COMPUTATIONS

The ability to make scientific findings reproducible is increasingly important in areas where substantive results are the product of complex statistical computations. Reproducibility can allow others to verify the published findings and conduct alternate analyses of the same data. A question that arises naturally is how can one conduct and distribute reproducible research? This question is relevant from the point of view of both the authors who want to make their research reproducible and readers who want to reproduce relevant findings reported in the scientific literature. We present a framework in which reproducible research can be conducted and distributed via cached computations and describe specific tools for both authors and readers. As a prototype implementation we introduce three software packages written in the R language. The cacheSweave and stashR packages together provide tools for caching computational results in a key-value style database which can be published to a public repository for readers to download. The SRPM package provides tools for generating and interacting with "shared reproducibility packages" (SRPs) which can facilitate the distribution of the data and code. As a case study we demonstrate the use of the toolkit on a national study of air pollution exposure and mortality.

Campylobacter spp., Yersinia enterocolitica, and Salmonella enterica and their simultaneous occurrence in German fattening pig herds and their environment.

Campylobacter spp., Salmonella enterica, and Yersinia enterocolitica are common causes of foodborne infections in humans with pork as a potential source. Monitoring programs at farm level are, to date, only implemented for S. enterica, while epidemiological knowledge of the other two pathogens is still lacking. This study aimed to assess the pathogen load (in the pigs' environment) in fattening pig herds, their simultaneous occurrence, and the occurrence of Campylobacter spp. and Y. enterocolitica in herds in different Salmonella risk categories. In 50 fattening pig herds in northern Germany, four pooled fecal samples and 10 swab samples from the pigs' direct environment (pen walls, nipple drinkers), indirect environment (hallways, drive boards), and flies and rodent droppings were collected from each herd and submitted for cultural examination. Campylobacter spp. were detected in 38.1% of fecal, 32.7% of direct environment, 5.3% of indirect environment, and 4.6% of flies/pests samples collected, and Y. enterocolitica in 17.1, 8.1, 1.2, and 3.1% and S. enterica in 11.2, 7.7, 4.1, and 1.5%, respectively. For Campylobacter spp., Y. enterocolitica, and S. enterica, 80, 48, and 32% of herds were positive, respectively; 22 herds were positive for both Campylobacter spp. and Y. enterocolitica, 12 for Campylobacter spp. and S. enterica, and 7 for Y. enterocolitica and S. enterica. There was no significant association between the pathogens at herd level. Campylobacter spp. and Y. enterocolitica were found more often in samples from the low Salmonella risk category (odds ratio, 0.51; confidence interval, 0.36 to 0.73, and 0.3, 0.17 to 0.57), and this was also the case for Y. enterocolitica at herd level (odds ratio, 0.08; confidence interval, 0.02 to 0.3). This study provides evidence that the pigs' environment should be accounted for when implementing control measures on farms against Campylobacter spp. and Y. enterocolitica. An extrapolation from the current Salmonella monitoring to the other two pathogens does not seem feasible.

Equine parasite control under prescription-only conditions in Denmark - Awareness, knowledge, perception, and strategies applied.

Due to widespread development of anthelmintic resistance in equine parasites, recommendations for their control are currently undergoing marked changes with a shift of emphasis toward more coprological surveillance and reduced treatment intensity. Denmark was the first nation to introduce prescription-only restrictions of anthelmintic drugs in 1999, but other European countries have implemented similar legislations over recent years. A questionnaire survey was performed in 2008 among Danish horse owners to provide a current status of practices and perceptions with relation to parasite control. Questions aimed at describing the current use of coprological surveillance and resulting anthelmintic treatment intensities, evaluating knowledge and perceptions about the importance of various attributes of parasite control, and assessing respondents' willingness to pay for advice and parasite surveillance services from their veterinarians. A total of 1060 respondents completed the questionnaire. A large majority of respondents (71.9%) were familiar with the concept of selective therapy. Results illustrated that the respondents' self-evaluation of their knowledge about parasites and their control associated significantly with their level of interest in the topic and their type of education (P<0.0001). The large majority of respondents either dewormed their horses twice a year and/or performed two fecal egg counts per horse per year. This approach was almost equally pronounced in foals, horses aged 1-3 years old, and adult horses. The respondents rated prevention of parasitic disease and prevention of drug resistance as the most important attributes, while cost and frequent fecal testing were rated least important. Respondents' actual spending on parasite control per horse in the previous year correlated significantly with the amount they declared themselves willing to spend (P<0.0001). However, 44.4% declared themselves willing to pay more than what they were spending. Altogether, results indicate that respondents were generally familiar with equine parasites and the concept of selective therapy, although there was some confusion over the terms small and large strongyles. They used a large degree of fecal surveillance in all age groups, with a majority of respondents sampling and/or treating around twice a year. Finally, respondents appeared willing to spend money on parasite control for their horses. It is of concern that the survey suggested that foals and young horses are treated in a manner very similar to adult horses, which is against current recommendations. Thus, the survey illustrates the importance of clear communication of guidelines for equine parasite control.

Proposal for an International Molybdenum Isotope Measurement Standard and Data Representation

Molybdenum isotopes are increasingly widely applied in Earth Sciences. They are primarily used to investigate the oxygenation of Earth's ocean and atmosphere. However, more and more fields of application are being developed, such as magmatic and hydrothermal processes, planetary sciences or the tracking of environmental pollution. Here, we present a proposal for a unifying presentation of Mo isotope ratios in the studies of mass-dependent isotope fractionation. We suggest that the δ98/95Mo of the NIST SRM 3134 be defined as +0.25‰. The rationale is that the vast majority of published data are presented relative to reference materials that are similar, but not identical, and that are all slightly lighter than NIST SRM 3134. Our proposed data presentation allows a direct first-order comparison of almost all old data with future work while referring to an international measurement standard. In particular, canonical δ98/95Mo values such as +2.3‰ for seawater and −0.7‰ for marine Fe–Mn precipitates can be kept for discussion. As recent publications show that the ocean molybdenum isotope signature is homogeneous, the IAPSO ocean water standard or any other open ocean water sample is suggested as a secondary measurement standard, with a defined δ98/95Mo value of +2.34 ± 0.10‰ (2s). Les isotopes du molybdène (Mo) sont de plus en plus largement utilisés dans les sciences de la Terre. Ils sont principalement utilisés pour étudier l'oxygénation de l'océan et de l'atmosphère de la Terre. Cependant, de plus en plus de domaines d'application sont en cours de développement, tels que ceux concernant les processus magmatiques et hydrothermaux, les sciences planétaires ou encore le suivi de la pollution environnementale. Ici, nous présentons une proposition de présentation unifiée des rapports isotopiques du Mo dans les études du fractionnement isotopique dépendant de la masse. Nous suggérons que le δ98/95Mo du NIST SRM 3134 soit définit comme étant égal à +0.25 ‰. La raison est que la grande majorité des données publiées sont présentés par rapport à des matériaux de référence qui sont similaires, mais pas identiques, et qui sont tous légèrement plus léger que le NIST SRM 3134. Notre proposition de présentation des données permet une comparaison directe au premier ordre de presque toutes les anciennes données avec les travaux futurs en se référant à un standard international. En particulier, les valeurs canoniques du δ98/95Mo comme celle de +2,3 ‰ pour l'eau de mer et de -0,7 ‰ pour les précipités de Fe-Mn marins peuvent être conservés pour la discussion. Comme les publications récentes montrent que la signature isotopique moyenne du molybdène de l'océan est homogène, le standard de l'eau océanique IAPSO ou tout autre échantillon d'eau provenant de l'océan ouvert sont proposé comme standards secondaires, avec une valeur définie du δ98/95 Mo de 2.34 ± 0.10 ‰ (2s).

Dating groundwater in the Bohemian Cretaceous Basin: Understanding tracer variations in the subsurface

The northern section of the Bohemian Cretaceous Basin has been the site of intensive U exploitation with harmful impacts on groundwater quality. The understanding of groundwater flow and age distribution is crucial for the prediction of the future dispersion and impact of the contamination. State of the art tracer methods (3H, 3He, 4He, 85Kr, 39Ar and 14C) were, therefore, used to obtain insights to ageing and mixing processes of groundwater along a north–south flow line in the centre of the two most important aquifers of Cenomanian and middle Turonian age. Dating of groundwater is particularly complex in this area as: (i) groundwater in the Cenomanian aquifer is locally affected by fluxes of geogenic and biogenic gases (e.g. CO2, CH4, He) and by fossil brines in basement rocks rich in Cl and SO4; (ii) a thick unsaturated zone overlays the Turonian aquifer; (iii) a periglacial climate and permafrost conditions prevailed during the Last Glacial Maximum (LGM), and iv) the wells are mostly screened over large depth intervals. Large disagreements in 85Kr and 3H/3He ages indicate that processes other than ageing have affected the tracer data in the Turonian aquifer. Mixing with older waters (>50 a) was confirmed by 39Ar activities. An inverse modelling approach, which included time lags for tracer transport throughout the unsaturated zone and degassing of 3He, was used to estimate the age of groundwater. Best fits between model and field results were obtained for mean residence times varying from modern up to a few hundred years. The presence of modern water in this aquifer is correlated with the occurrence of elevated pollution (e.g. nitrates). An increase of reactive geochemical indicators (e.g. Na) and radiogenic 4He, and a decrease in 14C along the flow direction confirmed groundwater ageing in the deeper confined Cenomanian aquifer. Radiocarbon ages varied from a few hundred years to more than 20 ka. Initial 14C activity for radiocarbon dating was calibrated by means of 39Ar measurements. The 14C age of a sample recharged during the LGM was further confirmed by depleted stable isotope signatures and near freezing point noble gas temperature. Radiogenic 4He accumulated in groundwater with concentrations increasing linearly with 14C ages. This enabled the use of 4He to validate the dating range of 14C and extend it to other parts of this aquifer. In the proximity of faults, 39Ar in excess of modern concentrations and 14C dead CO2 sources, elevated 3He/4He ratios and volcanic activity in Oligocene to Quaternary demonstrate the influence of gas of deeper origin and impeded the application of 4He, 39Ar and 14C for groundwater dating.