Studies on the toxic effects of selected heavy metals in the freshwater mussel lamellidens corrianus (lea)

Industrialisation affects air, water, and soil. Industrial effluents which enter the aquatic environment either by direct disposal or through run off, affect living organisms at morphological and physiological levels. In any living tissue toxic materials exert their effects first at molecular and biochemical levels (Robbins and Angell, 1976). Most of the industrial effluents contain elevated concentrations of organic and inorganic chemicals capable of eliciting stimulatory or inhibitory effects on the metabolism of aquatic organisms. Heavy metals form an important group of environmental pollutants. Effects of pollution on the aquatic environment by heavy metals have received considerable attention in recent years due to their toxicity even at very low levels, persistence in the environment, and chances of getting biomagnified. A pollutant that does not affect a particular process under normal unstressed condition may affect the ability of the animal to adjust to changing environmental conditions which ultimately decrease its chances of survival (Thurberg et al., 1973

���Public Health Protection through Air Quality Controls���

Health is an important aspect of everybody���s life. Today, there is an increasing recognition and commitment to the pursuit of health both within government and beyond. Any attempt on the part of the " State to protect and promote people���s health, in turn, must be accompanied by effective controls on air quality, as air constitutes ��� one of the important elements of man���s life and the consequences of air pollution covers a very wide spectrum ranging from material ---damage to personal discomfort and illness. The broad social and economic objectives adumbrated in the Directive Principles of State Policy including the commitment to improve public health underlying in Article 47 and the obligation to preserve and protect-the natural environment cast under Article 48A of the Constitution are being used as versatile weapons by the State to regulate the public health scenario. Preservation and maintenance of air quality is a significant area within the sphere of public health, where the regulatory arm of the law is not adequately touched and in this arena urgent State intervention through legislative and administrative action is called for in the well-being of the society. Judiciary also plays a pivotal role in this arena in the larger interest of the society and for the benefit of the present and future generations. The research study is an attempt to analyze how far the existing legal system, for maintaining air quality and in controlling air pollution, is effective in protecting public health. The study also analyzes the limitations of the control mechanisms. The study focuses on industrial air pollution, indoor and personal air pollution, vehicular pollution and noise pollution which are today appearing as the major public health hazards affecting the air quality. However, this is not to overlook the importance of controls required under other areas of public health.

Air-gap based vertical cavity micro-opto-electro-mechanical Fabry-Perot filters

Mikrooptische Filter sind heutzutage in vielen Bereichen in der Telekommunikation unersetzlich. Wichtige Einsatzgebiete sind aber auch spektroskopische Systeme in der Medizin-, Prozess- und Umwelttechnik. Diese Arbeit befasst sich mit der Technologieentwicklung und Herstellung von luftspaltbasierenden, vertikal auf einem Substrat angeordneten, oberfl��chenmikromechanisch hergestellten Fabry-Perot-Filtern. Es werden zwei verschiedene Filtervarianten, basierend auf zwei verschiedenen Materialsystemen, ausf��hrlich untersucht. Zum einen handelt es sich dabei um die Weiterentwicklung von kontinuierlich mikromechanisch durchstimmbaren InP / Luftspaltfiltern; zum anderen werden neuartige, kosteng��nstige Siliziumnitrid / Luftspaltfilter wissenschaftlich behandelt. Der Inhalt der Arbeit ist so gegliedert, dass nach einer Einleitung mit Vergleichen zu Arbeiten und Ergebnissen anderer Forschergruppen weltweit, zun��chst einige theoretische Grundlagen zur Berechnung der spektralen Reflektivit��t und Transmission von beliebigen optischen Schichtanordnungen aufgezeigt werden. Au�� erdem wird ein kurzer theoretischer �� berblick zu wichtigen Eigenschaften von Fabry-Perot-Filtern sowie der M��glichkeit einer mikromechanischen Durchstimmbarkeit gegeben. Daran anschlie�� end folgt ein Kapitel, welches sich den grundlegenden technologischen Aspekten der Herstellung von luftspaltbasierenden Filtern widmet. Es wird ein Zusammenhang zu wichtigen Referenzarbeiten hergestellt, auf denen diverse Weiterentwicklungen dieser Arbeit basieren. Die beiden folgenden Kapitel erl��utern dann ausf��hrlich das Design, die Herstellung und die Charakterisierung der beiden oben erw��hnten Filtervarianten. Abgesehen von der vorangehenden Epitaxie von InP / GaInAs Schichten, ist die Herstellung der InP / Luftspaltfilter komplett im Institut durchgef��hrt worden. Die Herstellungsschritte sind ausf��hrlich in der Arbeit erl��utert, wobei ein Schwerpunktthema das trockenchemische �� tzen von InP sowie GaInAs, welches als Opferschichtmaterial f��r die Herstellung der Luftspalte genutzt wurde, behandelt. Im Verlauf der wissenschaftlichen Arbeit konnten sehr wichtige technische Verbesserungen entwickelt und eingesetzt werden, welche zu einer effizienteren technologischen Herstellung der Filter f��hrten und in der vorliegenden Niederschrift ausf��hrlich dokumentiert sind. Die hergestellten, f��r einen Einsatz in der optischen Telekommunikation entworfenen, elektrostatisch aktuierbaren Filter sind aus zwei luftspaltbasierenden Braggspiegeln aufgebaut, welche wiederum jeweils 3 InP-Schichten von (je nach Design) 357nm bzw. 367nm Dicke aufweisen. Die Filter bestehen aus im definierten Abstand parallel ��bereinander angeordneten Membranen, die ��ber Verbindungsbr��cken unterschiedlicher Anzahl und L��nge an Haltepfosten befestigt sind. Da die mit 357nm bzw. 367nm vergleichsweise sehr d��nnen Schichten freitragende Konstrukte mit bis zu 140 nm L��nge bilden, aber trotzdem Positionsgenauigkeiten im nm-Bereich einhalten m��ssen, handelt es sich hierbei um sehr anspruchsvolle mikromechanische Bauelemente. Um den Einfluss der zahlreichen geometrischen Strukturparameter studieren zu k��nnen, wurden verschiedene laterale Filterdesigns implementiert. Mit den realisierten Filter konnte ein enorm weiter spektraler Abstimmbereich erzielt werden. Je nach lateralem Design wurden internationale Bestwerte f��r durchstimmbare Fabry-Perot-Filter von mehr als 140nm erreicht. Die Abstimmung konnte dabei kontinuierlich mit einer angelegten Spannung von nur wenigen Volt durchgef��hrt werden. Im Vergleich zu fr��her berichteten Ergebnissen konnten damit sowohl die Wellenl��ngenabstimmung als auch die daf��r ben��tigte Abstimmungsspannung signifikant verbessert werden. Durch den hohen Brechungsindexkontrast und die geringe Schichtdicke zeigen die Filter ein vorteilhaftes, extrem weites Stopband in der Gr���� enordnung um 550nm. Die gew��hlten, sehr kurzen Kavit��tsl��ngen erm��glichen einen freien Spektralbereich des Filters welcher ebenfalls in diesen Gr���� enordnungen liegt, so dass ein weiter spektraler Einsatzbereich erm��glicht wird. W��hrend der Arbeit zeigte sich, dass Verspannungen in den freitragenden InPSchichten die Funktionsweise der mikrooptischen Filter stark beeinflussen bzw. behindern. Insbesondere eine Unter��tzung der Haltepfosten und die daraus resultierende Verbiegung der Ecken an denen sich die Verbindungsbr��cken befinden, f��hrte zu enormen vertikalen Membranverschiebungen, welche die Filtereigenschaften ver��ndern. Um optimale Ergebnisse zu erreichen, muss eine weitere Verbesserung der Epitaxie erfolgen. Jedoch konnten durch den zus��tzlichen Einsatz einer speziellen Schutzmaske die Unter��tzung der Haltepfosten und damit starke vertikale Verformungen reduziert werden. Die aus der Verspannung resultierenden Verformungen und die Reaktion einzelner freistehender InP Schichten auf eine angelegte Gleich- oder Wechselspannung wurde detailliert untersucht. Mittels Weisslichtinterferometrie wurden lateral identische Strukturen verglichen, die aus unterschiedlich dicken InP-Schichten (357nm bzw. 1065nm) bestehen. Einen weiteren Hauptteil der Arbeit stellen Siliziumnitrid / Luftspaltfilter dar, welche auf einem neuen, im Rahmen dieser Dissertation entwickelten, technologischen Ansatz basieren. Die Filter bestehen aus zwei Braggspiegeln, die jeweils aus f��nf 590nm dicken, freistehenden Siliziumnitridschichten aufgebaut sind und einem Abstand von 390nm untereinander aufweisen. Die Filter wurden auf Glassubstraten hergestellt. Der Herstellungsprozess ist jedoch auch mit vielen anderen Materialien oder Prozessen kompatibel, so dass z.B. eine Integration mit anderen Bauelemente relativ leicht m��glich ist. Die Prozesse dieser ebenfalls oberfl��chenmikromechanisch hergestellten Filter wurden konsequent auf niedrige Herstellungskosten optimiert. Als Opferschichtmaterial wurde hier amorph abgeschiedenes Silizium verwendet. Der Herstellungsprozess beinhaltet die Abscheidung verspannungsoptimierter Schichten (Silizium und Siliziumnitrid) mittels PECVD, die laterale Strukturierung per reaktiven Ionen��tzen mit den Gasen SF6 / CHF3 / Ar sowie Fotolack als Maske, die nasschemische Unter��tzung der Opferschichten mittels KOH und das Kritisch-Punkt-Trocken der Proben. Die Ergebnisse der optischen Charakterisierung der Filter zeigen eine hohe �� bereinstimmung zwischen den experimentell ermittelten Daten und den korrespondierenden theoretischen Modellrechnungen. Weisslichtinterferometermessungen der freige��tzten Strukturen zeigen ebene Filterschichten und best��tigen die hohe vertikale Positioniergenauigkeit, die mit diesem technologischen Ansatz erreicht werden kann.

Einflu�� der Gew��sserversauerung auf Hyporheos und Bryorheos: Untersuchungen an zwei Waldb��chen im Westharz

Im Rahmen der Fallstudie Harz sollte an der Schnittstelle zwischen Grundlagenforschung und angewandter Forschung ein Beitrag zur Kl��rung der Frage geleistet werden, inwieweit zwei Zul��ufe der S��setalsperre im Westharz versauert bzw. versauerungsgef��hrdet sind; aus diesem Stausee wird Trinkwasser f��r mehrere Gemeinden in Norddeutschland gewonnen. Die Belastung des fast vollst��ndig bewaldeten Einzugsgebiets der S��setalsperre mit luftb��rtigen Schadstoffen (Saurer Regen) z��hlte zu den h��chsten in Mitteleuropa. An jeweils drei Untersuchungsstellen der beiden B��che Alte Riefensbeek (R1 bis R3) und Gro��e S��se (S1 bis S3) wurden zwischen M��rz 1987 und November 1988 Proben aus Moospolstern und dem hyporheischen Interstitial entnommen und physikalisch, chemisch und biologisch untersucht. Erg��nzend wurden Wasserproben zwischen M��rz 1986 und Oktober 1991 sowie vom April 1998 ebenso wie qualitative F��nge von Makroinvertebraten zwischen November 1986 und Juli 1990 sowie vom April 1998 ausgewertet. Die Analyse der tierischen Besiedlung der Moos- und Interstitialproben beschr��nkte sich auf die taxonomischen Gruppen Turbellaria (Strudelw��rmer), Mollusca (Weichtiere), Amphipoda (Flohkrebse), Ephemeroptera (Eintagsfliegen), Plecoptera (Steinfliegen), Heteroptera (Wanzen), Megaloptera (Schlammfliegen), Coleoptera (K��fer), Trichoptera (K��cherfliegen) und Diptera (Zweifl��gler). Der Grundsatz, da�� normalverteilte und nicht normalverteilte Daten statistisch unterschiedlich behandelt werden m��ssen, wurde konsequent angewandt. Am Beispiel der Choriotopstruktur wurde gezeigt, da�� die Auswahl des Analyseverfahrens das Ergebnis der ��kologischen Interpretation multivariater statistischer Auswertung beeinflu��t. Die Daten der Korngr����en-Verteilung wurden vergleichend einer univariaten und einer multivariaten statistischen Analyse unterworfen. Mit dem univariaten Verfahren wurden die Gradienten der ��kologisch relevanten Korngr����en-Parameter eher erkannt als mit dem multivariaten Verfahren. Die Auswirkungen von Gew��sserversauerung sowie anderer Umweltfaktoren (insgesamt 42 Faktoren) auf die Lebensgemeinschaften wurden anhand der Parameter Artenzahl, Besiedlungsdichte, K��rpergr����e und Biomasse untersucht. Abundanz, Biomasse und K��rpergr����e sowie die Umweltfaktoren wurden auf einem horizontalen Gradienten, d.h. im L��ngslauf der B��che, und auf einem vertikalen Gradienten, d.h. flie��ende Welle / Bryorheon / Benthon versus Hyporheon, untersucht. Es wurde ein terminologisches System f��r die Kompartimente in der Flie��gew��sser-Aue vorgeschlagen, das in sich einheitlich ist. Es wurde ein neuer Moos-Vitalit��tsindex f��r die Moospolster vorgestellt. Es wurden Bestimmungsschl��ssel f��r die Larven der Chloroperlidae (Steinfliegen-Familie) und der Empididae (Tanzfliegen) in den beiden Harzb��chen entwickelt. Die untersuchten Bachstrecken waren frei von Abwasserbelastung. An zwei Stellen wurde Wasser f��r einen Forellenteich ausgeleitet. Abgesehen von zwei meterhohen Abst��rzen in der Gro��en S��se waren wasserbauliche Ver��nderungen ohne gro��e Bedeutung. Das Abflu��-Regime war insofern nicht mehr nat��rlich, als beide B��che in das System der bergbaulichen Bew��sserungsgr��ben des Oberharzes eingebunden sind. Die S��se hatte ein F-nivopluviales Abflu��-Regime, der abflu��reichste Doppelmonat war der M��rz / April, die Unregelm����igkeit des Abflu��-Regimes war sehr hoch, die Vorhersagbarkeit sehr niedrig, die monatlichen Abflu��-Maxima wiesen eine sehr geringe Konstanz auf. Der Zeitraum der biologischen Probenahme wurde von ��berdurchschnittlich vielen Tagen mit m����ig erh��hten Abfl��ssen gepr��gt, sehr gro��e Hochwasser-Wellen fehlten aber. Die Abflu��-Dynamik wurde statistisch beschrieben. Das hydraulische Regime wurde anhand der Me��gr����en Flie��geschwindigkeit, Flie��kraft und FROUDE-Zahl dargestellt. Der Zusammenhang zwischen Abflu�� und Flie��geschwindigkeit auf der einen Seite und der Korngr����en-Verteilung auf der anderen Seite wurde statistisch untersucht, ebenfalls zwischen dem Abflu�� und dem Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt der Feinstpartikel sowie dem Wasserchemismus. In den Phasen ohne Hochwasser hatte das Hyporheal die Funktion einer Senke f��r Feinstk��rner. Das Bachbett der Alten Riefensbeek war stabiler als das der Gro��en S��se. Insgesamt gesehen war das hyporheische Sediment in den quellnahen Abschnitten grobk��rniger und auf den quellfernen Strecken feink��rniger. Der prozentuale Anteil der Feinstk��rner im Hyporheal und Benthal nahm aber im L��ngslauf der B��che ab. Dies ist ungew��hnlich, konnte aber nicht plausibel mit geologischen und hydrologischen Me��gr����en erkl��rt werden. Beide B��che waren sommerkalt. Der Einflu�� der Wassertemperatur auf die Larvalentwicklung wurde beispielhaft an den Taxa Baetis spp. und Leuctra gr. inermis untersucht. Es gab eine Tendenz, da�� der Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt der Feinstpartikel vom Benthal in das Hyporheal anstieg. Dies war ein weiterer Hinweis darauf, da�� das Hyporheal die Funktion einer Senke und Vorratskammer f��r N��hrstoffe hat. Der Zusammenhang zwischen partikul��rer und gel��ster Kohlenstoff-Fraktion wurde diskutiert. Im Hyporheon war die Nitrifikation nicht st��rker als in der flie��enden Welle. Es gab Hinweise, da�� die sauren pH-Werte in der Gro��en S��se die Nitrifikation hemmten. Die Valenzen der Moos- und Tier-Taxa bez��glich Flie��geschwindigkeit, pH-Wert, Alkalinit��t sowie der Gehalte von Sauerstoff, Calcium, Magnesium, Kalium und Natrium wurden zusammengestellt. Das hyporheische Sediment war sehr grob und hatte eine hohe Porosit��t. Der Austausch zwischen flie��ender Welle und hyporheischem Wasser konnte deshalb sehr schnell erfolgen, es gab keine intergranulare Sprungschicht, die physikalischen und chemischen Tiefengradienten waren in den meisten F��llen gar nicht ausgepr��gt oder nur sehr flach. Die Wassertemperatur des Freiwassers unterschied sich nicht signifikant von derjenigen im hyporheischen Wasser. Es gab -- von wenigen Ausnahmen bei pH-Wert, Leitf��higkeit und Sauerstoffgehalt abgesehen -- keine signifikanten Unterschiede zwischen dem Wasserchemismus der flie��enden Welle und dem des Hyporheals. Die physikalischen und chemischen Voraussetzungen f��r die Refugialfunktion des Hyporheons waren deshalb f��r versauerungsempfindliche Taxa nicht gegeben. In der Tiefenverteilung der untersuchten Tiergruppen im Hyporheal lag das Maximum der Abundanz bzw. Biomasse h��ufiger in 10 cm als in 30 cm Tiefe. Daraus l����t sich aber keine allgemeine Gesetzm����igkeit ableiten. Es wurde durchgehend die Definition angewendet, da�� die Gew��sserversauerung durch den Verlust an Pufferkapazit��t charakterisiert ist. Saure Gew��sser k��nnen, m��ssen aber nicht versauert sein; versauerte Gew��sser k��nnen, m��ssen aber nicht saures Wasser haben. Ma��stab f��r das Pufferungsverm��gen eines Gew��ssers ist nicht der pH-Wert, sondern sind die Alkalinit��t und andere chemische Versauerungsparameter. Der pH-Wert war auch operativ nicht als Indikator f��r Gew��sserversauerung anwendbar. Die chemische Qualit��t des Bachwassers der Gro��en S��se entsprach aufgrund der Versauerung nicht den umweltrechtlichen Vorgaben bez��glich der Parameter pH-Wert, Aluminium, Eisen und Mangan, bzgl. Zink galt dies nur an S1. In der Alten Riefensbeek gen��gte das Hyporheal-Wasser in 30 cm Tiefe an R2 bzgl. des Sauerstoff-Gehalts nicht den umweltrechtlichen Anforderungen. Nur im Freiwasser an R1 gen��gten die Ammonium-Werte den Vorgaben der EG-Fischgew��sser-Richtlinie, der Grenzwert wurde an allen anderen Me��stellen und Entnahmetiefen ��berschritten. Das BSB-Regime in allen Entnahmetiefen an R2, im Freiwasser an R3 und S1, im Hyporheal an R1 sowie in 30 cm Tiefe an R3 gen��gte nicht den Anforderungen der Fischgew��sser-Richtlinie. Der Grenzwert f��r Gesamt-Phosphor wurde an S3 ��berschritten. In der Gro��en S��se war der Aluminium-Gehalt so hoch, da�� anorganisches und organisches Aluminium unterschieden werden konnten. Besonders hohe Gehalte an toxischem anorganischen Aluminium wurden an Tagen mit Spitzen-Abfl��ssen und Versauerungssch��ben gemessen. Erst die Ermittlung verschiedener chemischer Versauerungsparameter zeigte, da�� auch die alkalischen Probestellen R2 und R3 mindestens versauerungsempfindlich waren. Die Messung bzw. Berechnung von chemischen Versauerungsparametern sollte deshalb zum Routineprogramm bei der Untersuchung von Gew��sserversauerung geh��ren. Zu Beginn des Untersuchungsprogramms war angenommen worden, da�� die mittleren und unteren Abschnitte der Alten Riefensbeek unversauert sind. Dieser Ansatz des Untersuchungsprogramms, einen unversauerten Referenzbach (Alte Riefensbeek) mit einem versauerten Bach (Gro��e S��se) zu vergleichen, mu��te nach der Berechnung von chemischen Versauerungsindikatoren sowie der Analyse der Abundanz- und Biomasse-Werte modifiziert werden. Es gab einen Versauerungsgradienten entlang der Probestellen: R1 (unversauert) R2 und R3 (versauerungsempfindlich bis episodisch leicht versauert) S2 und S3 (dauerhaft versauert) S1 (dauerhaft stark versauert). An S1 war das Hydrogencarbonat-Puffersystem vollst��ndig, an S2 und S3 zeitweise ausgefallen. Die Versauerungslage an R2 und R3 war also schlechter als vorausgesehen. Unterschiede im Versauerungsgrad zwischen den Me��stellen waren nicht so sehr in unterschiedlichen Eintragsraten von versauernden Stoffen aus der Luft begr��ndet, sondern in unterschiedlichen Grundgesteinen mit unterschiedlichem Pufferverm��gen. Der Anteil der verschiedenen sauren Anionen an der Versauerung wurde untersucht, die chemischen Versauerungsmechanismen wurden mit Hilfe von Ionenbilanzen und verschiedenen Versauerungsquotienten analysiert. Die beiden untersuchten B��che waren von anthropogener Versauerung betroffen. Dabei spielte die Schwefel-Deposition (Sulfat) eine gr����ere Rolle als die Stickstoff-Deposition (Nitrat). Die Probestelle S1 war immer schon in unbekanntem Ma�� nat��rlich sauer. Dieser nat��rlich saure Zustand wurde von der hinzugekommenen anthropogenen Versauerung bei weitem ��berragt. Die wenigen gew��sser��kologischen Daten, die im Wassereinzugsgebiet der S��se vor 1986 gewonnen wurden, deuten darauf hin, da�� die Versauerung in den 70er und in der ersten H��lfte der 80er Jahre vom Boden und Gestein in die B��che durchgeschlagen war. Dieser Versauerungsproze�� begann vermutlich vor 1973 in den Quellen auf dem Acker-Bruchberg und bewegte sich im Laufe der Jahre immer weiter talw��rts in Richtung Trinkwasser-Talsperre. Der Mangel an (historischen) freiland��kologischen Grundlagendaten war nicht nur im Untersuchungsgebiet, sondern ist allgemein in der Versauerungsforschung ein Problem. Wenn sich das Vorkommen von nah verwandten Arten (weitgehend) ausschlie��t, kann dies an der Versauerung liegen, z.B. war die Alte Riefensbeek ein Gammarus-Bach, die Gro��e S��se ein Niphargus-Bach; dieses mu�� aber nicht an der Versauerung liegen, z.B. fehlte Habroleptoides confusa im Hyporheos an R3, Habrophlebia lauta hatte dagegen ihr Abundanz- und Biomasse-Maximum an R3. Zugleich lag das Maximum des prozentualen Anteils von Grobsand an R3, eine m��gliche Ursache f��r diese interspezifische Konkurrenz. Die biologische Indikation von Gew��sserversauerung mit Hilfe der S��urezustandsklassen funktionierte nicht in den beiden Harzb��chen. Es wurde deshalb ein biologischer Versauerungsindex vorgeschlagen; dieser wurde nicht am pH-Wert kalibriert, sondern an der chemischen Versauerungslage, gekennzeichnet durch die Alkalinit��t und andere chemische Me��gr����en der Versauerung. Daf��r wurden aufgrund der qualitativen und quantitativen Daten die h��ufigeren Taxa in die vier Klassen deutlich versauerungsempfindlich, m����ig versauerungsempfindlich, m����ig versauerungstolerant und deutlich versauerungstolerant eingeteilt. Es reicht nicht aus, die biologischen Folgen von Gew��sserversauerung sowie Ver��nderungen in der N��hrstoff-Verf��gbarkeit und im sonstigen Wasserchemismus nur anhand der Artenzahl oder des Artenspektrums abzusch��tzen. Vielmehr m��ssen quantitative Methoden wie die Ermittlung der Abundanzen angewandt werden, um anthropogene und nat��rliche St��rungen des ��kosystems zu erfassen. Es wurde eine Strategie f��r die beh��rdliche Gew��sserg��te��berwachung von Bachoberl��ufen vorgeschlagen, die fl��chendeckend die Versauerungsgef��hrdung erfassen kann. Die Auswirkungen der zeitlichen Dynamik des Versauerungschemismus wurden am Beispiel des versauerungsempfindlichen Taxons Baetis spp. (Eintagsfliegen) dargestellt. An S2 und S3 kam es zu starken Versauerungssch��ben. Baetis konnte sich nicht ganzj��hrig halten, sondern nur in versauerungsarmen Phasen im Sommer und im Herbst; es gab einen Besiedlungskreislauf aus Ausrottungs- und Wiederbesiedlungsphasen. Die tempor��re Population von Baetis an S2 und S3 bestand nur aus ersten Larvenstadien. Die Probestellen wurden auf horizontalen Gradienten der Umweltfaktoren angeordnet. Bei einigen Parametern gab es keinen Gradienten (z.B. Sauerstoff-Gehalt), bei anderen Parametern waren die Me��stellen auf sehr flachen Gradienten angeordnet (z.B. C:N-Quotient der Feinstk��rner), bei den restlichen Me��gr����en waren die Gradienten sehr deutlich (z.B. Alkalinit��t). Bei den L��ngsgradienten von Abundanz und Biomasse waren alle M��glichkeiten vertreten: Zunahme (z.B. Leuctra pseudosignifera), Abnahme (z.B. Gammarus pulex), Maximum an der mittleren Probestelle (z.B. Leuctra pseudocingulata) und kein signifikanter Trend (z.B. Nemoura spp.). Abundanz und Biomasse zahlreicher taxonomischer Einheiten hatten ihr Maximum im L��ngslauf an den quelln��chsten Probestellen R1 und S1, z.B. Protonemura spp. und Plectrocnemia spp. Die Lebensgemeinschaften an R1 und S1 waren allerdings v��llig unterschiedlich zusammengesetzt. Die h��ufig vertretene Annahme, versauerte Gew��sser seien biologisch tot, ist falsch. Unter Anwendung des 3. bioz��notischen Grundprinzips wurde das Maximum von Abundanz und Biomasse in den quellnahen Abschnitten mit dem eustatistischen (stabilen) Regime von Wassertemperatur, Abflu�� und Protonen-Gehalt, in der Alten Riefensbeek auch von Alkalinit��t und ALMER-Relation erkl��rt. Aufgrund der nat��rlichen und anthropogenen St��rungen war im L��ngslauf der untersuchten B��che keine nat��rliche bioz��notische Gliederung des Artenbestands erkennbar. Die Korrelationsberechnungen zwischen den Umweltfaktoren und der Taxazahl ergaben, da�� in erster Linie versauerungsrelevante Parameter -- Gehalte saurer Anionen, basischer Kationen und von Metallen, Alkalinit��t usw. -- die h��chsten Korrelationskoeffizienten mit der Taxa-Zahl hatten; unter den nat��rlichen Me��gr����en z��hlten nur die Gehalte von DOC und TIC sowie der Anteil der Sande zu der Gruppe mit den h��chsten Korrelationskoeffizienten. Die Korrelationsberechnungen zwischen den Umweltfaktoren und den Abundanzen ergab dagegen, da�� die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft nicht nur durch die anthropogene Gew��sserversauerung, sondern mindestens genauso durch einige nat��rliche Me��gr����en beeinflu��t wurde. Es gab in den Harzb��chen keinen ��kologischen Superfaktor, der die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft ��berwiegend bestimmte. Auch die Me��gr����en der anthropogenen Gew��sserversauerung waren nicht solch ein Superfaktor. Einen ��hnlich hohen Einflu�� auf die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft hatten die geologisch bestimmten Umweltfaktoren Leitf��higkeit und TIC-Gehalt, der von der Landnutzung bestimmte DOC-Gehalt sowie der Chlorid-Gehalt, der geologisch, m��glicherweise aber auch durch den Eintrag von Stra��ensalz bestimmt wird. Die Mischung von anthropogenen und nat��rlichen Faktoren wurde in einem Modell der Wirkung von abiotischen Faktoren auf Bryorheos und Hyporheos dargestellt. Als Beispiel f��r die zeitliche Nutzung ��kologischer Nischen wurde die Verteilung der Larven und Adulten der Dryopidae (Hakenk��fer) im Hyporheos und Bryorheos untersucht. Die Larven wurden vorzugsweise im Hyporheon, die Adulten im Bryorheon angetroffen. Die untersuchten Taxa wurden in die Varianten bryorheobiont, bryorheophil, bryorheotolerant, bryorheoxen und bryorheophob bzw. hyporheobiont, hyporheophil, hyporheotolerant, hyporheoxen und hyporheophob eingeteilt, um ihre r��umliche Nutzung ��kologischer Nischen zu beschreiben. Die g��ngige Lehrmeinung, da�� das Hyporheon die Kinderstube benthaler Makroinvertebraten ist, konnte f��r zahlreiche Taxa best��tigt werden (z.B. Habrophlebia lauta). F��r die bryorheophilen Taxa (z.B. Gammarus pulex und Baetis spp.) trifft diese Lehrmeinung in den beiden Harzb��chen nicht zu. Vielmehr ��bernimmt das Bryorheon die Funktion einer Kinderstube. Die Larven von Plectrocnemia conspersa / geniculata sowie von Baetis spp. und Amphinemura spp. / Protonemura spp. neben Gammarus pulex zeigten eine Habitatbindung, die erstgenannte Gattung an das Hyporheal, die letztgenannten 3 Taxa an untergetauchte Moospolster (Bryorheal). Die Idee von der Funktion des Hyporheals als Kinderstube der Larven und Jungtiere, als Schutzraum gegen die Verdriftung durch Str��mung und vor Fra��druck durch R��uber sowie als Ort hohen Nahrungsangebots mu��te f��r die letztgenannten 3 Taxa abgelehnt werden. F��r sie ��bernahm das Bryorheal diese Aufgaben. Zwar waren die beiden B��che oligotroph und die Nahrungsqualit��t der Feinstk��rner im Hyporheal war niedrig. Die Abundanz- und Biomasse-Werte im Bryorheos und Hyporheos geh��rten aber zu den weltweit h��chsten. Es wurde das Paradoxon diskutiert, da�� im Hyporheon der beiden B��che Diatomeen-Rasen gefunden wurden, obwohl das Hyporheon lichtlos sein soll. Das Hyporheon wurde als ein ��koton zwischen Benthon / Rheon und Stygon angesehen. Es wurden vier Haupttypen des Hyporheons beschrieben. Wegen des sehr unterschiedlichen Charakters des Hyporheons in verschiedenen Flie��gew��ssern gibt es keinen einheitlichen Satz von abiotischen und biotischen Faktoren, mit denen das Hyporheon vom Benthon und Stygon abgegrenzt werden kann. In den beiden Harzb��chen ��hnelte das Hyporheon mehr dem Benthon als dem Stygon. Es konnte nicht anhand der chemischen Me��gr����en vom Benthon abgegrenzt werden, sondern anhand der physikalischen Me��gr����en Tr��bung und der Anteile von Feinsand und Schluffe/Tone sowie anhand der biologischen Parameter Summen-Abundanz und Summen-Biomasse. Aus der Typologie des Hyporheons folgt, da�� ein bestimmtes Hyporheon nicht alle in der Literatur beschriebenen Funktionen innerhalb der Flie��gew��sser-Aue ��bernehmen kann. Es wurde ein Schema entwickelt, mit dem sich die optimale Liste der Parameter f��r die Untersuchung eines bestimmten Hyporheons ausw��hlen l����t. Der Tendenz in der Flie��gew��sser-��kologie, immer neue Konzepte zu entwickeln, die allgemeing��ltig sein sollen, wurde das Konzept vom individuellen Charakter von Flie��gew��sser-��kosystemen entgegengestellt.

Optimal Methodology for Synchronized Scheduling of Parallel Station Assembly with Air Transportation

We present an optimal methodology for synchronized scheduling of production assembly with air transportation to achieve accurate delivery with minimized cost in consumer electronics supply chain (CESC). This problem was motivated by a major PC manufacturer in consumer electronics industry, where it is required to schedule the delivery requirements to meet the customer needs in different parts of South East Asia. The overall problem is decomposed into two sub-problems which consist of an air transportation allocation problem and an assembly scheduling problem. The air transportation allocation problem is formulated as a Linear Programming Problem with earliness tardiness penalties for job orders. For the assembly scheduling problem, it is basically required to sequence the job orders on the assembly stations to minimize their waiting times before they are shipped by flights to their destinations. Hence the second sub-problem is modelled as a scheduling problem with earliness penalties. The earliness penalties are assumed to be independent of the job orders.

Caracterizaci��n de la exposici��n ocupacional a los gases, di��xido de azufre (so2), sulfuro de hidr��geno (h2s), y mon��xido de carbono (co), y la percepci��n de salud de los trabajadores, en una empresa del sector hidrocarburo en Colombia

En el proceso de extracci��n de petr��leo (crudo) deben realizarse tratamientos f��sicos y qu��micos en estaciones de recolecci��n del hidrocarburo con el fin de garantizar su calidad antes de su entrega para el transporte y comercializaci��n. Para la realizaci��n de esta actividad el personal operativo requerido (operadores) debe realizar diferentes actividades, tales como ronda operacional, verificaci��n de sistemas de almacenamiento del crudo, agua residual del proceso e insumos qu��micos utilizados en su tratamiento y manipulaci��n de facilidades en las estaciones de recolecci��n, entre otras. Como resultados de las actividades rutinarias los operadores est��n expuestos a factores de riesgo qu��mico asociados a gases y vapores org��nicos generados en los procesos de tratamiento del crudo. En el presente trabajo se realizaron mediciones de calidad de aire e higiene industrial en diferentes estaciones tratamiento de crudo, con el prop��sito de evaluar los niveles de exposici��n de los operadores a gases y vapores de hidrocarburos durante el proceso de tratamiento de crudo y dar respuesta a la siguiente pregunta: ��existe relaci��n entre la exposici��n ocupacional, las emisiones atmosf��ricas de gases (SO2, CO, H2S) y la percepci��n de afectaci��n de la salud de los trabajadores que se encuentran expuestos durante la actividad laboral, en una empresa del sector de hidrocarburos? Se realiz�� un estudio de corte transversal, mediante la aplicaci��n de cuestionarios sobre las condiciones de trabajo y de salud a 30 trabajadores que laboran en una estaci��n de tratamiento de crudo de una compa����a del sector de hidrocarburos. Los operadores objeto de estudio laboran en turnos rotativos, han estado vinculados con la compa����a por m��s de dos a��os y tienen contrato directo, adicionalmente, se identificaron los factores de riesgos ambientales y ocupacionales para el grupo de trabajadores y se realiz�� una revisi��n de los informes de medici��n de higiene industrial y de calidad de aire de las estaciones donde labora el personal seleccionado con el fin de establecer si los resultados se relacionan. Los resultados obtenidos indican que el 100% de los trabajadores son de g��nero masculino y se desempe��an en cargos de operadores, recorredores de pozos de crudo y supervisores. El 97% de los operadores tiene m��s de cuarenta a��os de edad y el 80% de los mismos ha laborado por m��s de 6 a��os en la compa����a. Acerca de la percepci��n de los trabajadores sobre su estado de salud el 90% afirma que su salud es buena, el 97% respondi�� que no presenta problemas respiratorios, el 23% manifiesta que presenta trastornos dermatol��gicos y el 27% indican que presenta dolor de cabeza constante. De la revisi��n de los informes de calidad de aire disponibles se encontr�� que las mediciones de Di��xido de Azufre SO2, Mon��xido de Carbono CO se encuentran dentro del rango definido como el de menor impacto para la salud humana. De los datos del informe se puede concluir que la calidad del aire es buena en el 100% de las ��reas de influencia de las estaciones de tratamiento de crudo. Seg��n los informes de higiene industrial el 34% de las instalaciones presenta concentraciones de Sulfuro de Hidr��geno (H2S) en el l��mite permisible para exposiciones cr��nicas en un promedio ponderado de tiempo (TLV-TWA) y el l��mite permisible para exposiciones agudas en un l��mite de exposici��n a corto plazo (TLV-STEL). Solo el 37% de los trabajadores objeto de este estudio percibe el riesgo por la exposici��n a factores de riesgo qu��micos y son claramente consientes que se encuentran expuestos a estos riesgos por la manipulaci��n de productos qu��micos y exposici��n a sustancias qu��micas producto de sus actividades rutinarias, el 73% no percibe el riesgo de exposici��n por su actividad laboral. Se recomienda que la compa����a fortalezca su esquema de vigilancia para generar alternativas que eleven los niveles de consciencia del riesgo del trabajador. Los factores de riesgo ambiental y ocupacional, de los gases y vapores generados se deben al proceso de tratamiento de crudo, est��n mutuamente relacionados dado que al generarse una emisi��n y/o escape no controlado como consecuencia se tiene una afectaci��n directa al medio ambiente y a los trabajadores.

Experiment with air.

Realiza experimentos con aviones de papel, botellas de pl��stico, instrumentos musicales de viento caseros, globos llenos de aire caliente, paracaidas, para explicar las propiedades del aire.Tiene un glosario.Para alumnos de primaria.

Air.

Explica por qu�� el aire es importante para la vida vegetal y animal. Se analiza c��mo algunos inventos han dependido de ��l, y se sugieren actividades que demuestren sus propiedades.

I can help clean our air.

Analiza las formas pr��cticas en las que los ni��os pueden proteger el medio ambiente. Sencillas actividades para mostrar cu��les son los problemas, y sugerir la forma en que pueden participar en la preservaci��n de los recursos naturales del planeta a trav��s del reciclaje. Le cuenta a los lectores cual es la composici��n del aire que respiramos, por qu�� es importante para nosotros, la forma en que est�� contaminado y lo que podemos hacer para mantenerlo limpio y saludable.

Instituciones pedag��gicas extranjeras : Le Centre National D'Education de plein air de Suresnes.

Se describen brevemente las instalaciones y la organizaci��n de esta instituci��n pedag��gica francesa, cuyo objetivo es la formaci��n de maestros especializados en la ense��anza de alumnos con deficiencias mentales, sensoriales y mot��ricas. En cuanto al alumnado, vive en la escuela en r��gimen de seminternado y su estancia puede variar desde unos meses hasta el ciclo de escolaridad completo.

Contaminants emergents i prioritaris: aportacions de la recerca cient��fica plans de gesti�� fluvial = Contaminantes emergentes y prioritarios: aportaciones de la investigaci��n cient��fica a los planes de gesti��n de Cuenca = Emerging and priority pollutants: bringing science into river management plans

Recull de resums de les pon��ncies, programa, i llista de participants de les Jornades "Contaminants emergents i prioritaris: aportacions de la recerca cient��fica als plans de gesti�� fluvial" celebrades a Girona el 25 i 26 de mar�� de 2010

Development of an air-scour control system for membrane bioreactors

The thesis involves the development and implementation of a new and robust control system based on permeability trends but at the same time capable of reducing aeration proportionally to permeate flux. Permeability was made a key parameter for directly comparing temporary changes in membrane performance. Transmembrane pressure and flux were gathered every 10 seconds and permeability values were automatically calculated; different mathematical algorithms were applied for the signal filtering of on-line data. Short term and long term permeability trends were compared once a day, and a control action was applied proportionally to the short term/long term permeability ratio without exceeding the aeration flow recommended by the membrane suppliers.

Estudio de la aplicaci��n de sistemas basados en el conocimiento a la operaci��n de una planta de tratamiento de residuos s��lidos urbanos por valorizaci��n energ��tica

Una de las actuaciones posibles para la gesti��n de los residuos s��lidos urbanos es la valorizaci��n energ��tica, es decir la incineraci��n con recuperaci��n de energ��a. Sin embargo es muy importante controlar adecuadamente el proceso de incineraci��n para evitar en lo posible la liberaci��n de sustancias contaminantes a la atm��sfera que puedan ocasionar problemas de contaminaci��n industrial.Conseguir que tanto el proceso de incineraci��n como el tratamiento de los gases se realice en condiciones ��ptimas presupone tener un buen conocimiento de las dependencias entre las variables de proceso. Se precisan m��todos adecuados de medida de las variables m��s importantes y tratar los valores medidos con modelos adecuados para transformarlos en magnitudes de mando. Un modelo cl��sico para el control parece poco prometedor en este caso debido a la complejidad de los procesos, la falta de descripci��n cuantitativa y la necesidad de hacer los c��lculos en tiempo real. Esto s��lo se puede conseguir con la ayuda de las modernas t��cnicas de proceso de datos y m��todos inform��ticos, tales como el empleo de t��cnicas de simulaci��n, modelos matem��ticos, sistemas basados en el conocimiento e interfases inteligentes. En [Ono, 1989] se describe un sistema de control basado en la l��gica difusa aplicado al campo de la incineraci��n de residuos urbanos. En el centro de investigaci��n FZK de Karslruhe se est��n desarrollando aplicaciones que combinan la l��gica difusa con las redes neuronales [Jaeschke, Keller, 1994] para el control de la planta piloto de incineraci��n de residuos TAMARA. En esta tesis se plantea la aplicaci��n de un m��todo de adquisici��n de conocimiento para el control de sistemas complejos inspirado en el comportamiento humano. Cuando nos encontramos ante una situaci��n desconocida al principio no sabemos como actuar, salvo por la extrapolaci��n de experiencias anteriores que puedan ser ��tiles. Aplicando procedimientos de prueba y error, refuerzo de hip��tesis, etc., vamos adquiriendo y refinando el conocimiento, y elaborando un modelo mental. Podemos dise��ar un m��todo an��logo, que pueda ser implementado en un sistema inform��tico, mediante el empleo de t��cnicas de Inteligencia Artificial.As��, en un proceso complejo muchas veces disponemos de un conjunto de datos del proceso que a priori no nos dan informaci��n suficientemente estructurada para que nos sea ��til. Para la adquisici��n de conocimiento pasamos por una serie de etapas: - Hacemos una primera selecci��n de cuales son las variables que nos interesa conocer. - Estado del sistema. En primer lugar podemos empezar por aplicar t��cnicas de clasificaci��n (aprendizaje no supervisado) para agrupar los datos y obtener una representaci��n del estado de la planta. Es posible establecer una clasificaci��n, pero normalmente casi todos los datos est��n en una sola clase, que corresponde a la operaci��n normal. Hecho esto y para refinar el conocimiento utilizamos m��todos estad��sticos cl��sicos para buscar correlaciones entre variables (an��lisis de componentes principales) y as�� poder simplificar y reducir la lista de variables. - An��lisis de las se��ales. Para analizar y clasificar las se��ales (por ejemplo la temperatura del horno) es posible utilizar m��todos capaces de describir mejor el comportamiento no lineal del sistema, como las redes neuronales. Otro paso m��s consiste en establecer relaciones causales entre las variables. Para ello nos sirven de ayuda los modelos anal��ticos - Como resultado final del proceso se pasa al dise��o del sistema basado en el conocimiento. El objetivo principal es aplicar el m��todo al caso concreto del control de una planta de tratamiento de residuos s��lidos urbanos por valorizaci��n energ��tica. En primer lugar, en el cap��tulo 2 Los residuos s��lidos urbanos, se trata el problema global de la gesti��n de los residuos, dando una visi��n general de las diferentes alternativas existentes, y de la situaci��n nacional e internacional en la actualidad. Se analiza con mayor detalle la problem��tica de la incineraci��n de los residuos, poniendo especial inter��s en aquellas caracter��sticas de los residuos que tienen mayor importancia de cara al proceso de combusti��n.En el cap��tulo 3, Descripci��n del proceso, se hace una descripci��n general del proceso de incineraci��n y de los distintos elementos de una planta incineradora: desde la recepci��n y almacenamiento de los residuos, pasando por los distintos tipos de hornos y las exigencias de los c��digos de buena pr��ctica de combusti��n, el sistema de aire de combusti��n y el sistema de humos. Se presentan tambi��n los distintos sistemas de depuraci��n de los gases de combusti��n, y finalmente el sistema de evacuaci��n de cenizas y escorias.El cap��tulo 4, La planta de tratamiento de residuos s��lidos urbanos de Girona, describe los principales sistemas de la planta incineradora de Girona: la alimentaci��n de residuos, el tipo de horno, el sistema de recuperaci��n de energ��a, y el sistema de depuraci��n de los gases de combusti��n Se describe tambi��n el sistema de control, la operaci��n, los datos de funcionamiento de la planta, la instrumentaci��n y las variables que son de inter��s para el control del proceso de combusti��n.En el cap��tulo 5, T��cnicas utilizadas, se proporciona una visi��n global de los sistemas basados en el conocimiento y de los sistemas expertos. Se explican las diferentes t��cnicas utilizadas: redes neuronales, sistemas de clasificaci��n, modelos cualitativos, y sistemas expertos, ilustradas con algunos ejemplos de aplicaci��n.Con respecto a los sistemas basados en el conocimiento se analizan en primer lugar las condiciones para su aplicabilidad, y las formas de representaci��n del conocimiento. A continuaci��n se describen las distintas formas de razonamiento: redes neuronales, sistemas expertos y l��gica difusa, y se realiza una comparaci��n entre ellas. Se presenta una aplicaci��n de las redes neuronales al an��lisis de series temporales de temperatura.Se trata tambi��n la problem��tica del an��lisis de los datos de operaci��n mediante t��cnicas estad��sticas y el empleo de t��cnicas de clasificaci��n. Otro apartado est�� dedicado a los distintos tipos de modelos, incluyendo una discusi��n de los modelos cualitativos.Se describe el sistema de dise��o asistido por ordenador para el dise��o de sistemas de supervisi��n CASSD que se utiliza en esta tesis, y las herramientas de an��lisis para obtener informaci��n cualitativa del comportamiento del proceso: Abstractores y ALCMEN. Se incluye un ejemplo de aplicaci��n de estas t��cnicas para hallar las relaciones entre la temperatura y las acciones del operador. Finalmente se analizan las principales caracter��sticas de los sistemas expertos en general, y del sistema experto CEES 2.0 que tambi��n forma parte del sistema CASSD que se ha utilizado.El cap��tulo 6, Resultados, muestra los resultados obtenidos mediante la aplicaci��n de las diferentes t��cnicas, redes neuronales, clasificaci��n, el desarrollo de la modelizaci��n del proceso de combusti��n, y la generaci��n de reglas. Dentro del apartado de an��lisis de datos se emplea una red neuronal para la clasificaci��n de una se��al de temperatura. Tambi��n se describe la utilizaci��n del m��todo LINNEO+ para la clasificaci��n de los estados de operaci��n de la planta.En el apartado dedicado a la modelizaci��n se desarrolla un modelo de combusti��n que sirve de base para analizar el comportamiento del horno en r��gimen estacionario y din��mico. Se define un par��metro, la superficie de llama, relacionado con la extensi��n del fuego en la parrilla. Mediante un modelo linealizado se analiza la respuesta din��mica del proceso de incineraci��n. Luego se pasa a la definici��n de relaciones cualitativas entre las variables que se utilizan en la elaboraci��n de un modelo cualitativo. A continuaci��n se desarrolla un nuevo modelo cualitativo, tomando como base el modelo din��mico anal��tico.Finalmente se aborda el desarrollo de la base de conocimiento del sistema experto, mediante la generaci��n de reglas En el cap��tulo 7, Sistema de control de una planta incineradora, se analizan los objetivos de un sistema de control de una planta incineradora, su dise��o e implementaci��n. Se describen los objetivos b��sicos del sistema de control de la combusti��n, su configuraci��n y la implementaci��n en Matlab/Simulink utilizando las distintas herramientas que se han desarrollado en el cap��tulo anterior.Por ��ltimo para mostrar como pueden aplicarse los distintos m��todos desarrollados en esta tesis se construye un sistema experto para mantener constante la temperatura del horno actuando sobre la alimentaci��n de residuos.Finalmente en el cap��tulo Conclusiones, se presentan las conclusiones y resultados de esta tesis.

Effects of priority and emerging pollutants on river biofilms

L'activitat humana representa una de les majors causes d'entrada d'una gran varietat de subst��ncies en els ecosistemes fluvials. L'objectiu principal d'aquest treball es investigar els efectes que els t��xics org��nics poden exercir en els biofilms fluvials. El riu Llobregat ha estat sotm��s a fortes pressions, fet que l'ha portat a uns nivells molt elevats de contaminaci��. En aquest estudi s'ha observat una influ��ncia dels plaguicides presents al riu en la distribuci�� de la comunitat de diatomees, aix�� com efectes en el biofilm a nivell funcional i estructural. Experiments amb canals experimentals han mostrat que l'herbicida diuron i el bactericida triclosan poden ocasionar una cadena d'efectes en els biofilms, incloent efectes directes i tamb�� efectes indirectes en les relacions entre els components del biofilm. Experiments amb cultius algals han mostrat que aquests t��xics, aplicats en barreja, poden tenir una major toxicitat de la prevista pels models, resultant en efectes sin��rgics.