Krill excretion boosts microbial activity in the Southern Ocean

[EN]Antarctic krill are known to release large amounts of inorganic and organic nutrients to the water column. Here we test the role of krill excretion of dissolved products in stimulating heterotrophic bacteria on the basis of three experiments where ammonium and organic excretory products released by krill were added to bacterial assemblages, free of grazers. Our results demonstrate that the addition of krill excretion products (but not of ammonium alone), at levels expected in krill swarms, greatly stimulates bacteria resulting in an order-of-magnitude increase in growth and production. Furthermore, they suggest that bacterial growth rate in the Southern Ocean is suppressed well below their potential by resource limitation. Enhanced bacterial activity in the presence of krill, which are major sources of DOC in the Southern Ocean, would further increase recycling processes associated with krill activity, resulting in highly efficient krill-bacterial recycling that should be conducive to stimulating periods of high primary productivity in the Southern Ocean.

Respiration in the dark ocean

[EN]The dark ocean, the waters below 200 m depth, comprises about 95% of the volume of the ocean, but its contribution to the metabolism of the ocean is poorly quantified. Here we show that the respiration rate of microplankton declines exponentially at a rate of 0.53 km−1 in the dark ocean, and is enhanced at the interface between the mesopelagic and the abyssal layers (1,000–2,000 m). The respiratory CO2 production in the dark ocean, estimated at 20 to 33.3 Gt C yr−1, renders it a major component of the carbon flux in the biosphere.

Active mesopelagic prokaryotes support high respiration in the subtropical northeast Atlantic Ocean

[EN]Here we provide evidence, based on prokaryote metabolic proxies and direct estimates of oxygen consumption, that the mesopelagic prokaryote assemblage in the subtropical Northeast Atlantic is an active one. It supports a high respiration (0.22 ± 0.05 μmol O2 l−1 d−1, corresponding to 68 ± 8 mmol CO2 m−2 d−1), comparable to that of the epipelagic zone during the same period (64–97 mmol C m−2 d−1). Our findings suggest that mesopelagic prokaryotes in the NE subtropical Ocean, as well as in other eastern boundary regions, are important carbon sinks for organic matter advected from the highly productive coastal systems, and would play a key role in the global carbon cycle of the oceans.

Krill as a central node for iron cycling in the Southern Ocean

[EN] In order to establish the potential role of Antarctic krill (Euphausia superba) in the recycling of bioactive elements, we have quantified the release of iron, phosphate, and ammonia by these organisms along the Antarctic Peninsula sector of the Southern Ocean. The experimental results suggested that the presence of krill has a significant impact on ambient iron concentrations, as large amounts of this trace element were released by the krill (22–689 nmol Fe g Dry Weight−1 h−1, equivalent to 0.2 to 4.3 nmol Fe L−1 d−1). Half of this iron release occurred within the first hour of the experiment, and differences in iron and phosphate release rates (3.1 to 14.0 μmol PO43− g DW−1 h−1) seemed to reflect differences in food availability. These results identify krill as a major node in iron cycling in the Southern Ocean, potentially influencing iron residence time in the upper water column of this region.

New insights into POC dynamics in the subtropical northeast Atlantic Ocean

[EN]The capacity of the ocean to sequester atmospheric carbon (CO2) depends to a large extent on the dynamics of biogenic carbon in the water column. However, most current global and regional estimates of carbon balances are solely based on particles collected with drifting and moored sediment traps. As a consequence, construction of ocean carbon budgets has long been guided by the simplification introduced by sediment traps, which give a 1D vision of the whole picture. In this thesis we have assessed a quantitative analysis of the flux magnitude and the mechanisms of transport of the whole particle spectrum (suspended, slowly-sinking and sinking particles).

Upwelling in the Eastern Subtropical North Atlantic Ocean

[EN]Coastal upwelling in the eastern margin and offshore curl-driven upwelling in the southeastern margin, make the subtropical Northeast Atlantic a region of major primary productivity. When examining a broad zonal area, from the coast to 40_W, we find that the upward transport of nutrients due to offshore curl-driven upwelling becomes the main control on productivity. Nevertheless, despite its relatively small zonal extension of about 100 km, coastal upwelling extends its impact towards the open ocean through offshore Ekman transport and convergence of the meridional flow at Cape Blanc (21_N).

Multiscale variability in the North Atlantic Ocean

Programa de doctorado, Oceanografía ; 2004-2006

Recycled crustal material in the geochemical record of Pacific ocean island basalts from Pitcairn, Hawaii and Rurutu

Die Isotopenzusammensetzungen des Pitcairn Hotspot (Südpazifik), des Mauna Kea (Hawaii) und der Insel Rurutu (Französisch Polynesien) wurden bestimmt, um Heterogenitäten im Erdmantel zu charakterisieren. Die Bleiisotopenzusammensetzung wurde mit einer Dreiisotopenspiketechnik zur Korrektur der instrumentellen Massenfraktionierung gemessen. An Proben von Pitcairn wurde zusätzlich die Os, Hf, Nd, Sr Isotopenzusammensetzung, sowie die Haupt- und Spurenelementzusammensetzung bestimmt. Die Isotopensignatur des Pitcairn Hotspots kann durch eine Sedimentkomponente in der Magmenquelle erklärt werden. Die Bleiisotopenschwankungen des Mauna Kea in der HSDP-2 Bohrung treten als Oszillationen auf, die sich zu linearen Anordnungen im Bleiisotopenraum zusammensetzen. Das begrenzte zeitliche Auftreten einer linearen Anordnung zeigt, daß die Heterogenitäten mehrere zehner Kilometer Länge im aufsteigenden Mantelmaterial unter dem Vulkan einnehmen. Auch die Bleiisotopenzusammensetzungen der Rurutu-laven zeigen lineare Anordnungen.Diese lineare Anordnungen im Bleiisotopenraum können durch eine vorwiegend binäre Mischung erklärt werden. Ein Bleiisotopenentwicklungsmodell unterstützt, daß die Differenzierung der Ausgangsmaterialien vor weniger als etwa zwei Milliarden Jahren geschah und für Mauna Kea relativ jung sein könnte. Keine der Hotspots weisen identische Mischungsendglieder auf, so daß die Heterogenitäten kleinräumige Merkmale im Erdmantel sind.

Food waste along the supply chain. An analysis of nowadays food supply chain challenges in the italian and english contexts

Scopo. Lo scopo di questo studio è esaminare il problema degli sprechi nelle moderne food supply chain, così da consentire una piena comprensione delle principali cause di inefficienza sistemica nell’industria alimentare e individuare potenziali opportunità di miglioramento. Approccio e Metodologia. Per raggiungere gli obiettivi prefissati la presente trattazione si propone di implementare una ricerca empirica basata sull’analisi di due realtà industriali operanti nel settore alimentare. Nello specifico verranno studiate due aziende integrate rispettivamente nel contesto economico italiano e in quello inglese e operanti a due stadi diversi e complementari della filiera alimentare, quello della produzione e quello della distribuzione. Questo studio incrociato consentirà, auspicabilmente, di portare alla luce quegli elementi chiave necessari per una lettura chiara ed esaustiva delle maggiori sfide che le moderne supply chain si trovano a dover affrontare, in una prospettiva di minimizzazione degli sprechi e di accrescimento del valore per il consumatore. Risultati. I risultati che si prevede di ottenere dall’implementazione di questo studio sono fondamentalmente quattro: 1.Piena comprensione del concetto di spreco nell’industria alimentare. 2.Identificazione dei principali fattori chiave che dovrebbero essere attentamente monitorati con lo scopo di conseguire un’efficace riduzione degli sprechi lungo la filiera alimentare. 3.Analisi critica di quelle che sono le più utilizzate pratiche manageriali e operative nelle moderne aziende alimentari. 4.Individuazione dei potenziali sviluppi che potrebbero essere implementati attraverso l’utilizzo delle più recenti ICT in termini di efficienza della supply chain. Valore della Ricerca. Seppure mediante un’analisi prevalentemente di tipo qualitativo, questa trattazione si prefigge di fornire un contributo nell’ambito del food supply chain management che, data la rilevanza del problema relativo agli sprechi, risulta oggi più attuale che mai. L’originalità di questo studio risiede principalmente nelle fonti dei dati che ne hanno costituito le fondamenta: da un lato la ricerca teorica sviluppata nel Regno Unito, dove lo studio della supply chain è ormai da decenni approfondito nelle più importanti Università; dall’altro la ricerca empirica sviluppata sia presso una delle più importanti e moderne aziende alimentari italiane, che presso uno dei più famosi logistics service provider a livello mondiale.

Development of a method for plasma - induced combustion of intermediate to low-level radioactive waste

This work demonstrates that the plasma - induced combustion of intermediate to low-level radioactive waste is a suitable method for volume reduction and stabilization. Weaknesses of existing facilities can be overcome with novel developments. Plasma treatment of LILW has a high economical advantage by volume reduction for storage in final repositories.

Speziation von Plutonium bei der Sorption und Diffusion in Opalinuston

Die vorliegende Arbeit wurde im Rahmen des BMWi-Verbundprojektes Wechselwirkung und Transport von Aktiniden im natürlichen Tongestein unter Berücksichtigung von Huminstoffen und Tonorganika – Wechselwirkung von Neptunium und Plutonium mit natürlichem Tongestein“ durchgeführt. Um die langfristige Sicherheit der nuklearen Endlager beurteilen zu können, muss eine mögliche Migration der radiotoxischen Abfälle in die Umwelt betrachtet werden. Wegen seiner langen Halbwertszeit (24000 a) leistet Pu-239 einen wesentlichen Beitrag zur Radiotoxizität abgebrannter Kernbrennstoffe in einem Endlager. Das redox-sensitive Pu tritt in Lösung unter umweltrelevanten Bedingungen in den Oxidationsstufen +III bis +VI auf und kann nebeneinander in bis zu vier Oxidationsstufen vorliegen. Tonsteinformationen werden als mögliches Wirtsgestein für Endlager hoch-radioaktiver Abfälle betrachtet. Deshalb sind ausführliche Informationen zur Mobilisierung und Immobilisierung des Pu durch/in das Grundwasser aus einem Endlager von besonderer Bedeutung. In dieser Arbeit wurden neue Erkenntnisse über die Wechselwirkung zwischen Pu und dem natürlichen Tongestein Opalinuston (OPA, Mont Terri, Schweiz) mit Hinblick auf die Endlagerung wärmeentwickelnder radioaktiver Abfälle in einem geologischen Tiefenlager gewonnen.rnDer Fokus der Arbeit lag dabei auf der Bestimmung der Speziation von Pu an der Mineraloberfläche nach Sorptions- und Diffusionsprozessen mittels verschiedener synchrotronbasierter Methoden (µ-XRF, µ-XANES/EXAFS, µ-XRD, XANES/EXAFS). rnDie Wechselwirkung zwischen Pu und OPA wurde zunächst in Batch- und Diffusionsexperimenten in Abhängigkeit verschiedener experimenteller Parameter (u.a. pH, Pu-Oxidationsstufe) untersucht. In Sorptionsexperimenten konnte gezeigt werden, dass einige Parameter (z.B. Temperatur, Huminsäure) einen deutlichen Einfluss auf die Sorption von Pu haben.rnDie Speziationsuntersuchungen wurden zum einen an Pulverproben aus Batchexperimenten und zum anderen an OPA-Dünnschliffen bzw. Diffusionsproben in Abhängigkeit verschiedener experimenteller Parameter durchgeführt. Die EXAFS-Messungen an der Pu LIII-Kante der Pulverproben ergaben, dass eine innersphäriche Sorption von Pu(IV) an Tongestein unabhängig von dem Ausgangsoxidationszustand des Plutoniums in Lösung stattgefunden hat. Durch die Kombination der ortsaufgelösten Methoden wurde erstmalig mittels μ-XRF die Verteilung von Pu und anderen in OPA enthaltenen Elementen bestimmt. µ-XANES-Spektren an Pu-Anreicherungen auf OPA-Dünnschliffen und in Diffusionsproben bestätigen, dass das weniger mobile Pu(IV) die dominierende Spezies nach den Sorptions- und Diffusionsprozessen ist. Darüber hinaus wurde zum ersten Mal ein Diffusionsprofil von Pu in OPA mittels µ-XRF gemessen. Die Speziationsuntersuchungen mittels μ-XANES zeigten, dass das eingesetzte Pu(V) entlang seines Diffusionspfades zunehmend zu Pu(IV) reduziert wird. Mit µ-XRD wurde Illit als dominierende Umgebung, in der Pu angereichert wurde, identifiziert und Siderit als eine redoxaktive Phase auftreten kann. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die Sicherheit von OPA als Wirtsgestein eines Endlagers hoch-radioaktiver Abfälle positiv zu bewerten ist. rn