Advanced geostatistical and machine-learning models for spatial data analysis of radioactively contaminated regions

Radioactive soil-contamination mapping and risk assessment is a vital issue for decision makers. Traditional approaches for mapping the spatial concentration of radionuclides employ various regression-based models, which usually provide a single-value prediction realization accompanied (in some cases) by estimation error. Such approaches do not provide the capability for rigorous uncertainty quantification or probabilistic mapping. Machine learning is a recent and fast-developing approach based on learning patterns and information from data. Artificial neural networks for prediction mapping have been especially powerful in combination with spatial statistics. A data-driven approach provides the opportunity to integrate additional relevant information about spatial phenomena into a prediction model for more accurate spatial estimates and associated uncertainty. Machine-learning algorithms can also be used for a wider spectrum of problems than before: classification, probability density estimation, and so forth. Stochastic simulations are used to model spatial variability and uncertainty. Unlike regression models, they provide multiple realizations of a particular spatial pattern that allow uncertainty and risk quantification. This paper reviews the most recent methods of spatial data analysis, prediction, and risk mapping, based on machine learning and stochastic simulations in comparison with more traditional regression models. The radioactive fallout from the Chernobyl Nuclear Power Plant accident is used to illustrate the application of the models for prediction and classification problems. This fallout is a unique case study that provides the challenging task of analyzing huge amounts of data ('hard' direct measurements, as well as supplementary information and expert estimates) and solving particular decision-oriented problems.

Pulse wave amplitude drops during sleep are reliable surrogate markers of changes in cortical activity

Rapport de synthèseLe syndrome d'apnées obstructives du sommeil (SAOS) est une pathologie respiratoire fréquente. Sa prévalence est estimée entre 2 et 5% de la population adulte générale. Ses conséquences sont importantes. Notamment, une somnolence diurne, des troubles de la concentration, des troubles de la mémoire et une augmentation du risque d'accident de la route et du travail. Il représente également un facteur de risque cardiovasculaire indépendant.Ce syndrome est caractérisé par la survenue durant le sommeil d'obstructions répétées des voies aériennes supérieures. L'arrêt ou la diminution d'apport en oxygène vers les poumons entraîne des épisodes de diminution de la saturation en oxygène de l'hémoglobine. Les efforts ventilatoires visant à lever l'obstacle présent sur les voies aériennes causent de fréquents réveils à l'origine d'une fragmentation du sommeil.La polysomnographie (PSG) représente le moyen diagnostic de choix. Il consiste en l'enregistrement dans un laboratoire du sommeil et en présence d'un technicien diplômé, du tracé électroencéphalographique (EEG), de l'électrooculogramme (EOG), de l'électromyogramme mentonnier (EMG), du flux respiratoire nasal, de l'oxymétrie de pouls, de la fréquence cardiaque, de l'électrocardiogramme (ECG), des mouvements thoraciques et abdominaux, de la position du corps et des mouvements des jambes. L'examen est filmé par caméra infrarouge et les sons sont enregistrés.Cet examen permet entre autres mesures, de déterminer les événements respiratoires obstructifs nécessaires au diagnostic de syndrome d'apnée du sommeil. On définit une apnée lors d'arrêt complet du débit aérien durant au moins 10 secondes et une hypopnée en cas, soit de diminution franche de l'amplitude du flux respiratoire supérieure à 50% durant au moins 10 secondes, soit de diminution significative (20%) de l'amplitude du flux respiratoire pendant au minimum 10 secondes associée à un micro-éveil ou à une désaturation d'au moins 3% par rapport à la ligne de base. La détection des micro-éveils se fait en utilisant les dérivations électroencéphalographiques, électromyographiques et électrooculographiques. Il existe des critères visuels de reconnaissance de ces éveils transitoire: apparition de rythme alpha (8.1 à 12.0 Hz) ou beta (16 à 30 Hz) d'une durée supérieure à 3 secondes [20-21].Le diagnostic de S AOS est retenu si l'on retrouve plus de 5 événements respiratoires obstructifs par heure de sommeil associés soit à une somnolence diurne évaluée selon le score d'Epworth ou à au moins 2 symptômes parmi les suivants: sommeil non réparateur, étouffements nocturne, éveils multiples, fatigue, troubles de la concentration. Le S AOS est gradué en fonction du nombre d'événements obstructifs par heure de sommeil en léger (5 à 15), modéré (15 à 30) et sévère (>30).La polysomnographie (PSG) comporte plusieurs inconvénients pratiques. En effet, elle doit être réalisée dans un laboratoire du sommeil avec la présence permanente d'un technicien, limitant ainsi son accessibilité et entraînant des délais diagnostiques et thérapeutiques. Pour ces mêmes raisons, il s'agit d'un examen onéreux.La polygraphie respiratoire (PG) représente l'alternative diagnostique au gold standard qu'est l'examen polysomnographique. Cet examen consiste en l'enregistrement en ambulatoire, à savoir au domicile du patient, du flux nasalrespiratoire, de l'oxymétrie de pouls, de la fréquence cardiaque, de la position du corps et du ronflement (par mesure de pression).En raison de sa sensibilité et sa spécificité moindre, la PG reste recommandée uniquement en cas de forte probabilité de SAOS. Il existe deux raisons principales à l'origine de la moindre sensibilité de l'examen polygraphique. D'une part, du fait que l'état de veille ou de sommeil n'est pas déterminé avec précision, il y a dilution des événements respiratoires sur l'ensemble de l'enregistrement et non sur la période de sommeil uniquement. D'autre part, en l'absence de tracé EEG, la quantification des micro-éveils est impossible. Il n'est donc pas possible dans l'examen poly graphique, de reconnaître une hypopnée en cas de diminution de flux respiratoire de 20 à 50% non associée à un épisode de désaturation de l'hémoglobine de 3% au moins. Alors que dans l'examen polysomnographique, une telle diminution du flux respiratoire pourrait être associée à un micro-éveil et ainsi comptabilisée en tant qu'hypopnée.De ce constat est né la volonté de trouver un équivalent de micro-éveil en polygraphie, en utilisant les signaux à disposition, afin d'augmenter la sensibilité de l'examen polygraphique.Or plusieurs études ont démontrés que les micro-éveils sont associés à des réactions du système nerveux autonome. Lors des micro-éveils, on met en évidence la survenue d'une vasoconstriction périphérique. La variation du tonus sympathique associée aux micro-éveils peut être mesurée par différentes méthodes. Les variations de l'amplitude de l'onde de pouls mesurée par pulsoxymétrie représentant un marqueur fiable de la vasoconstriction périphérique associée aux micro-réveils, il paraît donc opportun d'utiliser ce marqueur autonomique disponible sur le tracé des polygraphies ambulatoires afin de renforcer la sensibilité de cet examen.Le but de l'étude est d'évaluer la sensibilité des variations de l'amplitude de l'onde de pouls pour détecter des micro-réveils corticaux afin de trouver un moyen d'augmenter la sensibilité de l'examen polygraphique et de renforcer ainsi sont pouvoir diagnostic.L'objectif est de démontrer qu'une diminution significative de l'amplitude de l'onde pouls est concomitante à une activation corticale correspondant à un micro¬réveil. Cette constatation pourrait permettre de déterminer une hypopnée, en polygraphie, par une diminution de 20 à 50% du flux respiratoire sans désaturation de 3% mais associée à une baisse significative de l'amplitude de pouls en postulant que l'événement respiratoire a entraîné un micro-réveil. On retrouve par cette méthode les mêmes critères de scoring d'événements respiratoires en polygraphie et en polysomnographie, et l'on renforce la sensibilité de la polygraphie par rapport au gold standard polysomnographique.La méthode consiste à montrer en polysomnographie qu'une diminution significative de l'amplitude de l'onde de pouls mesurée par pulsoxymétrie est associée à une activation du signal électroencéphalographique, en réalisant une analyse spectrale du tracé EEG lors des baisses d'amplitude du signal d'onde de pouls.Pour ce faire nous avons réalisé une étude rétrospective sur plus de 1000 diminutions de l'amplitude de l'onde de pouls sur les tracés de 10 sujets choisis de manière aléatoire parmi les patients référés dans notre centre du sommeil (CIRS) pour suspicion de trouble respiratoire du sommeil avec somnolence ou symptomatologie diurne.Les enregistrements nocturnes ont été effectués de manière standard dans des chambres individuelles en utilisant le système d'acquisition Embla avec l'ensemble des capteurs habituels. Les données ont été par la suite visuellement analysées et mesurées en utilisant le software Somnologica version 5.1, qui fournit un signal de l'amplitude de l'onde de pouls (puise wave amplitude - PWA).Dans un premier temps, un technicien du sommeil a réalisé une analyse visuelle du tracé EEG, en l'absence des données du signal d'amplitude d'onde de pouls. Il a déterminé les phases d'éveil et de sommeil, les stades du sommeil et les micro¬éveils selon les critères standards. Les micro-éveils sont définis lors d'un changement abrupt dans la fréquence de l'EEG avec un pattern d'ondes thêta-alpha et/ou une fréquence supérieure à 16 Hz (en l'absence de fuseau) d'une durée d'au minimum trois secondes. Si cette durée excède quinze secondes, l'événement correspond à un réveil.Puis, deux investigateurs ont analysé le signal d'amplitude d'onde de pouls, en masquant les données du tracé EEG qui inclut les micro-éveils. L'amplitude d'onde de pouls est calculée comme la différence de valeur entre le zénith et le nadir de l'onde pour chaque cycle cardiaque. Pour chaque baisse de l'amplitude d'onde de pouls, la plus grande et la plus petite amplitude sont déterminées et le pourcentage de baisse est calculé comme le rapport entre ces deux amplitudes. On retient de manière arbitraire une baisse d'au moins 20% comme étant significative. Cette limite a été choisie pour des raisons pratiques et cliniques, dès lors qu'elle représentait, à notre sens, la baisse minimale identifiable à l'inspection visuelle. Chaque baisse de PWA retenue est divisée en 5 périodes contiguës de cinq secondes chacune. Deux avant, une pendant et deux après la baisse de PWA.Pour chaque période de cinq secondes, on a pratiqué une analyse spectrale du tracé EEG correspondant. Le canal EEG C4-A1 est analysé en utilisant la transformée rapide de Fourier (FFT) pour chaque baisse de PWA et pour chaque période de cinq secondes avec une résolution de 0.2 Hz. La distribution spectrale est catégorisée dans chaque bande de fréquence: delta (0.5 à 4.0 Hz); thêta (4.1 à 8.0Hz); alpha (8.1 à 12.0 Hz); sigma (12.1 à 16 Hz) et beta (16.1 à 30.0 Hz). La densité de puissance (power density, en μΥ2 ) pour chaque bande de fréquence a été calculée et normalisée en tant que pourcentage de la puissance totale. On a déterminé, ensuite, la différence de densité de puissance entre les 5 périodes par ANOVA on the rank. Un test post hoc Tukey est été utilisé pour déterminer si les différences de densité de puissance étaient significatives. Les calculs ont été effectués à l'aide du software Sigmastat version 3.0 (Systat Software San Jose, California, USA).Le principal résultat obtenu dans cette étude est d'avoir montré une augmentation significative de la densité de puissance de l'EEG pour toutes les bandes de fréquence durant la baisse de l'amplitude de l'onde de pouls par rapport à la période avant et après la baisse. Cette augmentation est par ailleurs retrouvée dans la plupart des bande de fréquence en l'absence de micro-réveil visuellement identifié.Ce résultat témoigné donc d'une activation corticale significative associée à la diminution de l'onde de pouls. Ce résulat pourrait permettre d'utiliser les variations de l'onde de pouls dans les tracés de polygraphie comme marqueur d'une activation corticale. Cependant on peut dire que ce marqueur est plus sensible que l'analyse visuelle du tracé EEG par un technicien puisque qu'on notait une augmentation de lactivité corticale y compris en l'absence de micro-réveil visuellement identifié. L'application pratique de ces résultats nécessite donc une étude prospective complémentaire.

Iowa Natural Resources, Agency Performance Plan, FY2013

The work of the Department of Natural Resources impacts the lives of all Iowans. Iowans deserve a clean environment and quality natural areas for public use and enjoyment. This report reflects the progress made during fiscal year 2013 (FY13) toward our goals and provides information regarding the condition of our state’s natural resources and the effectiveness of our programs. In FY13, we continued to improve collaboration with other executive branch agencies. The DNR and DOT work very closely on the issuance of permits needed for road and bridge constructions, but recently we have also been working together to meet the administrative needs of the agencies. The DNR is working closely with the DOT to adopt an Electronic Records Management System used by the DOT. This system will improve accessibility to public documents and reduce the amount of paper files retained in storage. The DNR also continues to improve collaboration with other agencies, such as the Iowa Economic Development Authority as we work closely with them on business development in the state. The DNR strives to continually improve our customer service and how we can meet Iowan’s needs. As an example, the online reservation system for campground reservations has grown over the past eight years so that now 88% of the camping reservations are made online. The DNR continues to improve our online presence and accessibility. In FY13 the Iowa Legislature approved paying off the State’s bond debt used to construct Honey Creek Resort State Park. By removing this debt, the DNR will be able to focus more on the future of the Resort, rather than the past debt. Finally, in August of 2012, the DNR was faced with a tragic accident, where a seasonal parks employee died after rolling a mower into a lake. This incident has caused us to establish a Safety Program at the DNR and to review all of our departmental safety trainings, programs, and equipment. By focusing on our employee’s safety and well being, it is another way that we can demonstrate that at the DNR, our employees are our greatest asset.

Seseli farrenyi

SESELI FARRENYI MOLERO & PUJADAS (APIACEAE) - Tàxon estudiat per l'equip del BioC ambfinançament del projecte AMB97-0375 (Bases para la gestión de la biodiversidad: Biología de lareproducción y efectos del cambio climático sobre especies amenazadas, DGICYT) i del programaRED (Generalitat de Catalunya). L'espècie va ser dedicada pels seus descobridors a Joan Enric Farreny i Sistach, jove botànic mort en accident de muntanya a la dècada dels 70

Seseli farrenyi

SESELI FARRENYI MOLERO & PUJADAS (APIACEAE) - Tàxon estudiat per l'equip del BioC ambfinançament del projecte AMB97-0375 (Bases para la gestión de la biodiversidad: Biología de lareproducción y efectos del cambio climático sobre especies amenazadas, DGICYT) i del programaRED (Generalitat de Catalunya). L'espècie va ser dedicada pels seus descobridors a Joan Enric Farreny i Sistach, jove botànic mort en accident de muntanya a la dècada dels 70

L'expérience des grands brûlés de la face : épreuves sociales et travail de reconnaissance

L'épreuve « factuelle » et physique de la brûlure grave des grands brûlés de la face fait l'objet d'une analyse sociologique systématique : alors qu'un accident peut, en quelques secondes, provoquer une véritable rupture biographique, l'acceptation du nouveau statut et la « reconstruction » d'un rapport à soi et aux autres prend beaucoup de temps. Les modalités de cette reconstruction et les tentatives pour retrouver une impossible « apparence normale » dans la vie publique sont ici analysées. Tout en étant attentive aux modalités de l'interaction, la présente étude relève d'une démarche sociologique compréhensive menée à partir d'observations et d'entretiens conduits avec ces personnes, amenant dans le giron de la sociologie une expérience éprouvanteencore peu connue, celle des grands brûlés de la face. Le registre discursif adossé à cette dernière vient compléter certaines représentations véhiculées par les médias, les fictions et qui influent sur la perception et la visibilité de ceux-ci. A l'aune du concept d'épreuve issu de la « sociologie pragmatique », le parcours du grand brûlé peut être examiné en prêtant une attention particulière au moment initial du parcours post¬brûlure : l'accident. La mise en récit de cette première épreuve est révélatrice des tentatives pour le grand brûlé de maintenir un lien entre un avant et un après l'accident. S'ensuit un continuum d'épreuves intervenant dès le moment où les grands brûlés se présentent physiquement face à autrui dans l'espace public suscitant des réactions de gêne et de malaise. Dans le prolongement des travaux d'Erving Goffman, on peut les concevoir comme des motifs d'« inconfort interactionnel ». Cette mise en évidence de l'inconfort interactionnel montre la nécessité de ne pas se limiter à une sociologie de la brûlure grave qui s'attarderait seulement sur les ajustements des interactions. A partir des travaux d'Axel Honneth sur la reconnaissance, il est possible de lire cette gestion des situations d'interaction dans une autre optique, celle qui, pour le grand brûlé, consiste à se préserver du mépris. Ce travail met l'accent sur des habiletés interactionnelles, des compétences qui fonctionnent comme des ressorts et permettent au grand brûlé de gérer des situations susceptibles de conduire au mépris. En s'appuyant sur des situations d'interaction racontées, deux formes de lutte individuelle, de quête de reconnaissance, peuvent être dégagées : d'une part, la « lutte contre » la trop grande visibilité et contre la prégnance de certains préjugés et, d'autre part, la « lutte pour » faire connaître des aspects invisibles ou moins visibles de la brûlure grave. - This thesis analyzes the "factual" and physical ordeal of a severe burn as experienced by victims of severe facial burns. In a few seconds, an accident provokes a biographical rupture and persons involved need time to integrate their new status. This thesis concentrates on the "reconstruction" modes of the relationship with oneself and with others, and on attempts to find an impossible "normal appearance" in public life. While being attentive to the modalities of interaction, the study uses comprehensive sociology based on observations and interviews. This thesis brings into sociology litde known views of those suffering severe facial burns. These views supplement certain media representations that influence perceptions and visibility of the people involved. Applying the concept of test, a key concept of pragmatic sociology, the progression of a severely burned person can be described by focusing on the initial moment: the accident. The recounting of this first challenge reveals the severely burned person's efforts to link the "before" and "after" the accident. A continuum of challenges follows. These tests occur when the severely burned person physically faces others in a public space and when visible discomfort and embarrassment show, reactions which we consider, following Erving Goffman's works, as situations of "interactional discomfort." Emphasis on interactional discomfort shows the necessity of expanding the sociology of severe burns to more than just adjustments to interactions. Based on Axel Honneth's works, we can read the management of interactions from another point of view, in which the severely burned person tries to avoid contempt. This work emphasizes interactional aptitudes, skills that act like rebounding springs, and allow the severely burned person to manage situations that might lead to contempt. Starting with descriptions of interactions, we have determined two forms of individual struggle that appear to be a search for recognition: on one hand, the "struggle against" too much visibility and against the strength of certain prejudices, and, on the other hand, a "struggle for" making known rtain invisible or less visible aspects of a severe burn.

The Potential of Friction as a Tool for Winter Maintenance, TR-400, 1998

It is intuitively obvious that snow or ice on a road surface will make that surface more slippery and thus more hazardous. However, quantifying this slipperiness by measuring the friction between the road surface and a vehicle is rather difficult. If such friction readings could be easily made, they might provide a means to control winter maintenance activities more efficiently than at present. This study is a preliminary examination of the possibility of using friction as an operational tool in winter maintenance. In particular, the relationship of friction to traffic volume and speed, and accident rates is examined, and the current lack of knowledge in this area is outlined. The state of the art of friction measuring techniques is reviewed. A series of experiments whereby greater knowledge of how friction deteriorates during a storm and is restored by treatment is proposed. The relationship between plowing forces and the ice-pavement bond strength is discussed. The challenge of integrating all these potential sources of information into a useful final product is presented together with a potential approach. A preliminary cost-benefit analysis of friction measuring devices is performed and suggests that considerable savings might be realized if certain assumptions should hold true. The steps required to bring friction from its current state as a research tool to full deployment as an operational tool are presented and discussed. While much remains to be done in this regard, it is apparent that friction could be an extremely effective operational tool in winter maintenance activities of the future.

Impacts on Safety of Left-Turn Treatment at High Speed Signalized Intersections, HR-347, 1994

Left-turning traffic is a major source of conflicts at intersections. Though an average of only 10% to 15% of all approach traffic turns left, these vehicles are involved in approximately 45% of all accidents. This report presents the results of research conducted to develop models which estimate approach accident rates at high speed signalized intersections. The objective of the research was to quantify the relationship between traffic and intersection characteristics, and accident potential of different left turn treatments. Geometric, turning movement counts, and traffic signal phasing data were collected at 100 intersections in Iowa using a questionnaire sent to municipalities. Not all questionnaires resulted in complete data and ultimately complete data were derived for 63 intersections providing a database of 248 approaches. Accident data for the same approaches were obtained from the Iowa Department of Transportation Accident Location and Analysis System (ALAS). Regression models were developed for two different dependent variables: 1) the ratio of the number of left turn accidents per approach to million left turning vehicles per approach, and 2) the ratio of accidents per approach to million traffic movements per approach. A number of regression models were developed for both dependent variables. One model using each dependent variable was developed for intersections with low, medium, and high left turning traffic volumes. As expected, the research indicates that protected left turn phasing has a lower accident potential than protected/permitted or permitted phasing. Left turn lanes and multiple lane approaches are beneficial for reducing accident rates, while raised medians increase the likelihood of accidents. Signals that are part of a signal system tend to have lower accident rates than isolated signals. The resulting regression models may be used to determine the likely impact of various left turn treatments on intersection accident rates. When designing an intersection approach, a traffic engineer may use the models to estimate the accident rate reduction as a result of improved lane configurations and left turn treatments. The safety benefits may then be compared to any costs associated with operational effects to the intersection (i.e., increased delay) to determine the benefits and costs of making intersection safety improvements.

Roadway Lighting on Secondary Roads in Iowa, HR-251, 1984

There are approximately 800 installations of destination lighting at secondary road intersections in Iowa. Approximately 90% of these have only a single luminaire. The other installations have two luminaires. No warrants currently exist for justifying the use of this type of lighting. Previous research has examined the safety benefits from full lighting of rural intersections that generally serve substantially higher traffic volumes than secondary road intersections in Iowa. However, the safety benefit of destination lighting at intersections carrying relatively low volumes has not been the subject of previous research. The research reported here, sponsored by the Iowa Department of Transportation, was undertaken to identify locations where destination lighting could be expected to improve highway safety. If destination lighting were shown to reduce accident frequency, warrants for its use on secondary roads could be developed. An inventory of secondary road lighting installations in Iowa was assembled. From this inventory, two samples were constituted that would permit two separate comparisons of the accident experience with and without destination lighting. Before and after comparisons were made for the same locations if accident records were available for at least one full year both preceding and following the installation of destination lighting. Accident records for this purpose were available from a statewide computerized record system covering the period from 1977 through 1982. The accident experience at locations having destination lighting installed before 1978 was compared with a sample of comparable locations not having destination lighting. The sample of secondary road intersections used for the before and after comparison included 91 locations. The sample of continuously lighted locations included 102 intersections. Accident experience at these locations was compared with the experience at 102 intersections that were not lighted. The intersections included in these samples averaged only 0.31 accidents per year. The accident rate at secondary road intersections that had destination lighting did not differ significantly from the accident rate at intersections that were not lighted. This conclusion was derived from both comparisons, the before and after experience and the comparison of experience at intersections that were continuously lighted with that at unlighted locations. Furthermore, no significant differences were noted between lighted and unlighted locations in the proportion of accidents that occurred at night. The distribution of accidents by type also did not differ between unlighted intersections and those having destination lighting. It was not possible to formulate warrants for destination lighting since analyses directed toward identifying specific characteristics of an intersection that could be correlated with highway safety did not yield any useful relationships. However, it was noted that the average damages for night accidents that occurred at lighted intersections were lower than for accidents at unlighted intersections. Even in the absence of a more definitive demonstration of beneficial effects, destination lighting is perceived by officials in most of the counties having such installations as yielding desirable effects and is recognized as helpful to motorists in performing the guidance function in driving. Given this benefit and a relatively low cost (an average of $74 per year for one luminaire), and given that the subjective criteria that have been used in the past to justify the installation of destination lighting have led to a high degree of public acceptance and satisfaction, it is recommended that the same subjective criteria continue to be used in lieu of definitive warrants.

Vieillissement: éléments pour une politique de santé publique

[Table des matières] 1. Résumé. 2. Introduction. 3. Evolution démographique. 4. Evolution épidémiologique : infarctus du myocarde, insuffisance cardiaque, accident vasculaire cérébral, diabète, bronchopneumopathie chronique obstructive, cancer en général, cancer pulmonaire, cancer colorectal, cancer du sein, cancer de la prostate, dépression, démence sénile de type Alzheimer et autres démences, syndrome parkinsonien et maladie de Parkinson, maladie rhumatismale, arthrose, lombalgie, ostéoporose et fractures, déficit et dépendance fonctionnels. 5. Réponses sanitaires. 6. Recommandations. 7. Lexique. 8. Index des tableaux. 9. Index des figures. 10-11. Annexes.

Long-term and long range migration of radioisotopes in terrestrial systems : mechanisms of radioisotopes (Cs, Sr, Pu, Am) mobilization in soils

Summary Artificial radionuclides were released in the environment during the atmospheric nuclear weapon tests and after accidental events involving nuclear industries. As a primary receptor of the deposition, the soil is a very sensitive compartment and understanding the interaction and migration of radionuclides within soils allows the development of scenario for the contamination risk of the population and of the environment. Most available field studies on radionuclides in soils only concern one or two isotopes, mostly 137Cs, and few physico-chemical soil parameters. The purpose of this study was a broader understanding of the radioecology of an Alpine valley. In a first part, we aimed to describe the depth distribution of 137Cs, 90Sr, 239+240Pu, and 241Am within different alpine soils and to identify some stable elements as indicators for accumulating layers. In the central part of the study, the goal was to investigate the repartition of ^Sr and 239Pu between the truly dissolved fraction and the colloidal fraction of the soil solutions and to identify the nature of colloids involved in the adsorption of ^Sr and 239Pu. These results were integrated in an "advection- sorption" transport model seeking to explain the migration of 239Pu and 90Sr within the soils and to assess the importance of colloidal transport for these two isotopes. A further aspect studied was the role of the competition between the radioisotopes (137Cs and 90Sr) and their stable chemical analogues (K and Ca) with respect to plant uptake by different plant species. The results on the depth distribution within the soils showed that 137Cs was mostly retained in the topsoil, to the exception of an organic-rich soil (Histosol 2) receiving important surface runoff, where migration down to a depth of 30 cm was observed. 137Cs depth distribution within the soils was similar to unsupported 210Pb depth distribution. The plant uptake of 137Cs clearly depended on the concentration of exchangeable potassium in the soils. Moreover, we showed that the 137Cs uptake by certain species of the taxonomic orders Poales and Rosales was more sensitive to the increase in exchangeable Κ compared to other orders. Strontium-90 was much more mobile in the soils than 137Cs and depth migration and accumulation in specific AI- and Fe-rich layers were found down to 30 cm. Copper and Ni showed accumulations in these same layers, indicating their potential to be used as indicators for the migration of ^Sr within the soils. In addition, we observed a 90Sr activity peak in the topsoil that can be attributable to recycling of 90Sr by plant uptake. We demonstrated for the first time that a part of 90Sr (at least 40%) was associated with the colloids in organic-rich soil solutions. Therefore, we predict a significant effect of the colloidal migration of ^Sr in organic-rich soil solutions. The plant uptake results for 90Sr indicated a phylogenetic effect between Non-Eudicot and Eudicots: the order Poales concentrating much less 90Sr than Eudicots do. Moreover, we were able to demonstrate that the sensitivity of the 90Sr uptake by 5 different Alpine plant species to the amount of exchangeable Ca was species-independent. Plutonium and 241Am accumulated in the second layer of all soils and only a slight migration deeper than 20 cm was observed. Plutonium and 241Am showed a similar depth distribution in the soils. The model results suggested that the present day migration of 239Pu was very slow and that the uptake by plants was negligible. 239Pu activities between 0.01 to 0.08 mBq/L were measured in the bulk soil solutions. Migration of 239Pu with the soil solution is dominated by colloidal transport. We reported strong evidences that humic substances were responsible of the sorption of 239Pu to the colloidal fraction of the soil solutions. This was reflected by the strong correlation between 239Pu concentrations and the content of (colloidal) organic matter in the soil solution. Résumé Certains radioéléments artificiels ont été disséminés dans l'environnement suite aux essais atmosphériques de bombes nucléaires et suite à des accidents impliquant les industries nucléaires. En tant que récepteur primaire de la déposition, le sol est un compartiment sensible et des connaissances sur les interactions et la migration des radioéléments dans le sol permettent de développer des modèles pour estimer la contamination de la population et de l'environnement. Actuellement, la plupart des études de terrain sur ce sujet concernent uniquement un ou deux radioéléments, surtout le 137Cs et peu d'études intègrent les paramètres du sol pour expliquer la migration des radioéléments. Le but général de cette étude était une compréhension étendue de la radio-écologie d'une vallée alpine. Notre premier objectif était de décrire la distribution en profondeur de 137Cs, ^Sr, 239+240pu et 241Am dans différents sols alpins en relation avec des éléments stables du sol, dans le but d'identifier des éléments stables qui pourraient servir d'indicateurs pour des horizons accumulateurs. L'objectif de la deuxième partie, qui était la partie centrale de l'étude, était d'estimer le pourcentage d'activité sous forme colloïdale du 239Pu et du 90Sr dans les solutions des sols. De plus nous avons déterminé la nature des colloïdes impliqués dans la fixation du ^Sr et 239Pu. Nous avons ensuite intégré ces résultats dans un modèle de transport développé dans le but de décrire la migration du 239Pu et 90Sr dans le sol. Finalement, nous avons étudié l'absorption de 137Cs et 90Sr par les plantes en fonction de l'espèce et de la compétition avec leur élément analogue stable (K et Ca). Les résultats sur la migration en profondeur du 137Cs ont montré que ce radioélément était généralement retenu en surface, à l'exception d'un sol riche en matière organique dans lequel nous avons observé une nette migration en profondeur. Dans tous les sols, la distribution en profondeur du 137Cs était corrélée avec la distribution du 210Pb. L'absorption du 137Cs par les plantes, était dépendante de la concentration en Κ échangeable dans le sol, le potassium étant un compétiteur. De plus, nous avons observé que les espèces ne réagissaient pas de la même manière aux variations de la concentration de Κ échangeable. En effet, les espèces appartenant aux ordres des Poales et des Rosales étaient plus sensibles aux variations de potassium échangeable dans le sol. Dans tous les sols Le 90Sr était beaucoup plus mobile que le 137Cs. En effet, nous avons observé des accumulations de 90Sr dans des horizons riches en Fe et Al jusqu'à 30 cm de profondeur. De plus, le Cu et le Ni montraient des accumulations dans les mêmes horizons que le 90Sr, indiquant qu'il pourrait être possible d'utiliser ces deux éléments comme analogues pour la migration du 90Sr. D'après le modèle développé, le pic de 90Sr dans les premiers centimètres du sol peut être attribué à du recyclage par les plantes. Le 90Sr en solution était principalement sous forme dissoute dans des solutions de sols peu organique (entre 60 et 100% de 90Sr dissous). Par contre, dans des solutions organiques, un important pourcentage de 90Sr (plus de 40%) était associé aux colloïdes. La migration colloïdale du 90Sr peut donc être significative dans des solutions organiques. Comme pour le 137Cs, l'absorption du 90Sr par les plantes dépendait de la concentration de son analogue chimique dans la fraction échangeable du sol. Par contre, les espèces de plantes étudiées avaient la même sensibilité aux variations de la concentration du calcium échangeable. Le plutonium et l'américium étaient accumulés dans le deuxième horizon du sol et nous avons observé seulement une faible migration plus profondément que 20 cm. Selon le modèle, la migration actuelle du plutonium est très lente et l'absorption par les plantes semble négligeable. Nous avons mesuré entre 0.01 et 0.08 mBq/L de 239Pu dans les solutions de sol brutes. La migration du plutonium par la solution du sol est due principalement aux colloïdes, probablement de nature humique. Résumé grand public Dans les années 1950 à 1960, l'environnement a été contaminé par des éléments radioactifs (radioéléments) artificiels provenant des essais des armes atomiques et de l'industrie nucléaire. En effet, durant ces années, les premiers essais de bombes atomiques se faisaient dans l'atmosphère, libérant de grandes quantités d'éléments radioactifs. De plus certains accidents impliquant l'industrie nucléaire civile ont contribué à la dissémination d'éléments radioactifs dans l'environnement. Ce fut par exemple le cas de l'accident de la centrale atomique de Tchernobyl en 1986 qui a causé une importante contamination d'une grande partie de l'Europe par le 137Cs. Lorsqu'ils sont libérés dans l'atmosphère, les radioéléments sont dispersés et transportés par les courants atmosphériques, puis peuvent être déposés dans l'environnement, principalement par les précipitations. Une fois déposés sur le sol, les radioéléments vont interagir avec les composants du sol et migrer plus ou moins vite. La connaissance des interactions des éléments radioactifs avec le sol est donc importante pour prédire les risques de contamination de l'environnement et de l'homme. Le but général de ce travail était d'évaluer la migration de différents éléments radioactifs (césium-137, strontium-90, plutonium et américium-241) à travers le sol. Nous avons choisi un site d'étude en milieu alpin (Val Piora, Tessin, Suisse), contaminé en radioéléments principalement par les retombées de l'accident de Tchernobyl et des essais atmosphériques de bombes atomiques. Dans un premier temps, nous avons caractérisé la distribution en profondeur des éléments radioactifs dans le sol et l'avons comparée à divers éléments stables. Cette comparaison nous a permit de remarquer que le cuivre et le nickel s'accumulaient dans les mêmes horizons du sol que le strontium-90 et pourraient donc être utilisés comme analogue pour la migration du strontium-90 dans les sols. Dans la plupart des sols étudiés, la migration du césium-137, du plutonium et de l'américium-241 était lente et ces radioéléments étaient donc accumulés dans les premiers centimètres du sol. Par contre, le strontium-90 a migré beaucoup plus rapidement que les autres radioéléments si bien qu'on observe des accumulations de strontium-90 à plus de 30 cm de profondeur. Les radioéléments migrent dans la solution du sol soit sous forme dissoute, soit sous forme colloïdale, c'est-à-dire associés à des particules de diamètre < Ιμηι. Cette association avec des colloïdes permet à des radioéléments peu solubles, comme le plutonium, de migrer plus rapidement qu'attendu. Nous avons voulu savoir quelle était la part de strontium-90 et plutonium associés à des colloïdes dans la solution du sol. Les résultats ont montré que le plutonium en solution était principalement associé à des colloïdes de type organique. Quant au strontium-90, ce dernier était en partie associé à des colloïdes dans des solutions de sol riches en matière organique, par contre, il était principalement sous forme dissoute dans les solutions de sol peu organiques. L'absorption de radioéléments par les plantes représente une voie importante pour le transfert vers la chaîne alimentaire, par conséquent pour la contamination de l'homme. Nous avons donc étudié le transfert du césium-137 et du strontium-90 de plusieurs sols vers différentes espèces de plantes. Les résultats ont montré que l'absorption des radioéléments par les plantes était liée à la concentration de leur analogue chimique (calcium pour le strontium-90 et potassium pour le césium- 137) dans la fraction échangeable du sol. De plus certaines espèces de plantes accumulent significativement moins de strontium-90.

Ice-Retardant Pavement, HR-290, 1991

During 1986, the City of Des Moines placed an experimental asphaltic concrete overlay containing an ice-retardant additive (Verglimit) on Euclid Avenue (U.S. Highway 6). Verglimit is a chemical multi-component deicer which is added to the surface course of an asphalt overlay. The additive was uniformly distributed through the mix at the asphalt plant, which allows exposure of the particles as the finished surface wears under traffic. During a snowfall, the exposed particles attract and absorb moisture creating a deicing solution which dampens the pavement. The Verglimit additive used on this project cost $1,180 per metric ton. The Verglimit was added at a rate of 6.3% by weight, which was 126 pounds per ton, or $66.38 per ton of hot mix asphalt. The purchase of Verglimit additive was funded by the Iowa Department of Transportation through a research project recommended by the Highway Research Advisory Board. The pavement surface experienced severe wetting due to the additive's affinity for water immediately after the project was completed and during periods of high humidity. This wetting created slippery conditions both on the project itself and where vehicles tracked the additive. The only way to remove the slipperiness was by flushing the street with water. The ice-retardant overlay appears to perform as expected in reducing the adherence of ice and snow, especially at temperatures just below freezing. It performs better in light snowfalls than in heavy ones. The ice retardant overlay is effective in eliminating thin coatings of ice due to freezing drizzle or widespread frost. The accident data showed a reduction in the number of snow and ice related accidents but due to the low number of this type of accident the results are inconclusive.

Portable School Stop Signs and Other Non-Uniform School Stop Control Devices, HR-190, 1978

Portable (roll-out) stop signs are used at school crossings in over 300 cities in Iowa. Their use conforms to the Code of Iowa, although it is not consistent with the provisions of the Manual on Uniform Traffic Control Devices adopted for nationwide application. A survey indicated that most users in Iowa believe that portable stop signs provide effective protection at school crossings, and favor their continued use. Other non-uniform signs that fold or rotate to display a STOP message only during certain hours are used at school crossings in over 60 cities in Iowa. Their use does not conform to either the Code of Iowa or the Manual on Uniform Traffic Control Devices. Users of these devices also tend to favor their continued use. A survey of other states indicated that use of temporary devices similar to those used in Iowa is not generally sanctioned. Some unsanctioned use apparently occurs in several states, however. A different type of portable stop sign for school crossings is authorized and widely used in one state. Portable stop signs similar to those used in Iowa are authorized in another state, although their use is quite limited. A few reports in the literature reviewed for this research discussed the use of portable stop signs. The authors of these reports uniformly recommended against the use of portable or temporary traffic control devices. Various reasons for this recommendation were given, although data to support the recommendation were not offered. As part of this research, field surveys were conducted at 54 locations in 33 communities where temporary stop control devices were in use at school crossings. Research personnel observed the obedience to stop control and measured the vehicular delay incurred. Stopped delay averaged 1.89 seconds/entering vehicle. Only 36.6 percent of the vehicles were observed to come to a complete stop at the study locations controlled by temporary stop control devices. However, this level of obedience does not differ from that observed at intersections controlled by permanent stop signs. Accident experience was compiled for 76 intersections in 33 communities in Iowa where temporary stop signs were used and, for comparative purposes, at 76 comparable intersections having other forms of control or operating without stop control. There were no significant differences in accident experience An economic analysis of vehicle operating costs, delay costs, and other costs indicated that temporary stop control generated costs only about 12 percent as great as permanent stop control for a street having a school crossing. Midblock pedestrian-actuated signals were shown to be cost effective in comparison with temporary stop signs under the conditions of use assumed. Such signals could be used effectively at a number of locations where temporary stop signs are being used. The results of this research do not provide a basis for recommending that use of portable stop signs be prohibited. However, erratic patterns of use of these devices and inadequate designs suggest that improved standards for their use are needed. Accordingly, nine recommendations are presented to enhance the efficiency of vehicular flow at school crossings, without causing a decline in the level of pedestrian protection being afforded.

Alternatives for Rural Roads, HR-242, 1989

Much of the nation's rural road system is deteriorating. Many of the roads were built in the 1880s and 1890s with the most recent upgrading done in the 1940s and 1950s. Consequently, many roads and bridges do not have the capacity for the increased loads, speed, and frequent use of today's vehicles. Because of the growing demands and a dense county road system (inherited from the land settlement policies two centuries ago), revenue available to counties is inadequate to upgrade andmaintain the present system. Either revenue must be increased - an unpopular option - or costs must be reduced. To examine cost-saving options, Iowa State University conducted a study of roads and bridges in three 100 square mile areas in Iowa: • A suburban area • A rural area with a large number of paved roads, few bridges, and a high agricultural tax base and •A more rural area in a hilly terrain with many bridges and gravel roads, and a low agricultural tax base. A cost-benefit analysis was made on the present road system in these areas on such options as abandoning roads with limited use, converting some to private drives, and reducing maintenance on these types of roads. In only a few instances does abandonment of low traffic volume roads produce cost savings for counties and abutting land owners that exceed the additional travel costs to the public. In this study, the types of roads that produced net savings when abandoned were: • A small percentage (less than 5 percent) of the nonpaved county roads in the suburban area. However, net savings were very small. Cost savings from reducing the county road system in urbanized areas are very limited. • Slightly more than 5 percent of the nonpaved county roads in the most rural area that had a small number of paved county roads. • More than 12 percent of the nonpaved roads in the rural area that had a relatively large number of paved county and state roads. Converting low-volume roads to low-maintenance or Service B roads produces the largest savings of all solutions considered. However, future bridge deterioration and county liability on Service B roads are potential problems. Converting low-volume roads to private drives also produces large net savings. Abandonment of deadend roads results in greater net savings than continuous roads. However, this strategy shifts part of the public maintenance burden to land owners. Land owners also then become responsible for accident liability. Reconstruction to bring selected bridges with weight restrictions up to legal load limits reduces large truck and tractor-wagon mileage and costs. However, the reconstruction costs exceeded the reduction in travel costs. Major sources of vehicle miles on county roads are automobiles used for household purposes and pickup truck travel for farm purposes. Farm-related travel represents a relatively small percent of total travel miles, but a relatively high percentage of total travel costs.

Electronic Bulletin Board System, HR-345, 1998

The primary objectives of the Electronic Bulletin Board System (BBS) project were to: (1) Provide an electronic communication tool which would link city and county engineering offices to each other and to other governmental agencies for messaging and data sharing; (2) Provide a dial-up site for reference information or files accessible on-demand; and (3) Provide a "stepping stone" to the world of electronic data transfer, recognizing that most local government employees face a huge complex of technology with limited knowledge of computers and communications tools. The system was designed to be as simple as possible, and to require minimal equipment and software cost to the users. The original system was an Apex 386/25 computer with MS-DOS 5.0 software and the final configuration was an HP Vectra XM Pentium 90 with MS-NT 3.51 and Mustang - Wildcat 5.0 software. The users of the BBS were county engineers and their staff, offices in the central office of the Iowa Department of Transportation (DOT) and Resident Construction Engineers at the Iowa DOT. Much of the activity was between the county engineers, and their staffs, and the Iowa DOT offices with which they have ongoing business activities. The BBS contained files for mapping, Internet e-mail service, Accident Location Analysis System (ALAS) data, Iowa DOT bid lettings, and Autocad and Intergraph maps and standards. The 800 line calls were recorded and gave the best indication of the usage and the trends that were being followed. The usage tended to be higher in the winter months when design activities are occurring and lower in the summer months when the construction is in progress. The project was judged a success. The BBS did provide a "stepping stone" to the world of electronic data transfer.