Water-soluble organic compounds in air particulate matter analyzed by HPLC-DAD-MS and HPLC-MS/MS: abundance, sources and transformation of carboxylic acids, nitrophenols and nitrated proteins

Wasserlösliche organische Verbindungen (WSOCs) sind Hauptbestandteile atmosphärischer Aerosole, die bis zu ~ 50% und mehr der organischen Aerosolfraktion ausmachen. Sie können die optischen Eigenschaften sowie die Hygroskopizität von Aerosolpartikeln und damit deren Auswirkungen auf das Klima beeinflussen. Darüber hinaus können sie zur Toxizität und Allergenität atmosphärischer Aerosole beitragen.In dieser Studie wurde Hochleistungsflüssigchromatographie gekoppelt mit optischen Diodenarraydetektion und Massenspektrometrie (HPLC-DAD-MS und HPLC-MS/MS) angewandt, um WSOCs zu analysieren, die für verschiedene Aerosolquellen und -prozesse charakteristisch sind. Niedermolekulare Carbonsäuren und Nitrophenole wurden als Indikatoren für die Verbrennung fossiler Brennstoffe und die Entstehung sowie Alterung sekundärer organischer Aerosole (SOA) aus biogenen Vorläufern untersucht. Protein-Makromoleküle wurden mit Blick auf den Einfluss von Luftverschmutzung und Nitrierungsreaktionen auf die Allergenität primärer biologischer Aerosolpartikel – wie Pollen und Pilzsporen – untersucht.rnFilterproben von Grob- und Feinstaubwurden über ein Jahr hinweg gesammelt und auf folgende WSOCs untersucht: die Pinen-Oxidationsprodukte Pinsäure, Pinonsäure und 3-Methyl-1,2,3-Butantricarbonsäure (3-MBTCA) sowie eine Vielzahl anderer Dicarbonsäuren und Nitrophenole. Saisonale Schwankungen und andere charakteristische Merkmale werden mit Blick auf Aerosolquellen und -senken im Vergleich zu Daten anderen Studien und Regionen diskutiert. Die Verhätlnisse von Adipinsäure und Phthalsäure zu Azelainsäure deuten darauf hin, dass die untersuchten Aerosolproben hauptsächlich durch biogene Quellen beeinflusst werden. Eine ausgeprägte Arrhenius-artige Korrelation wurde zwischen der 3-MBTCA-¬Konzentration und der inversen Temperatur beobachtet (R2 = 0.79, Ea = 126±10 kJ mol-1, Temperaturbereich 275–300 K). Modellrechnungen zeigen, dass die Temperaturabhängigkeit auf eine Steigerung der photochemischen Produktionsraten von 3-MBTCA durch erhöhte OH-Radikal-Konzentrationen bei erhöhten Temperaturen zurückgeführt werden kann. Im Vergleich zur chemischen Reaktionskinetik scheint der Einfluss von Gas-Partikel-Partitionierungseffekten nur eine untergeordnete Rolle zu spielen. Die Ergebnisse zeigen, dass die OH-initiierte Oxidation von Pinosäure der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Bildung von 3-MBTCA ist. 3-MBTCA erscheint somit als Indikator für die chemische Alterung von biogener sekundärer organischer Aerosole (SOA) durch OH-Radikale geeignet. Eine Arrhenius-artige Temperaturabhängigkeit wurde auch für Pinäure beobachtet und kann durch die Temperaturabhängigkeit der biogenen Pinen-Emissionen als geschwindigkeitsbestimmender Schritt der Pinsäure-Bildung erklärt werden (R2 = 0.60, Ea = 84±9 kJ mol-1).rn rnFür die Untersuchung von Proteinnitrierungreaktionen wurde nitrierte Protein¬standards durch Flüssigphasenreaktion von Rinderserumalbumin (BSA) und Ovalbumin (OVA) mit Tetranitromethan (TNM) synthetisiert.Proteinnitrierung erfolgt vorrangig an den Resten der aromatischen Aminosäure Tyrosin auf, und mittels UV-Vis-Photometrie wurde der Proteinnnitrierungsgrad (ND) bestimmt. Dieser ist definiert als Verhältnis der mittleren Anzahl von Nitrotyrosinresten zur Tyrosinrest-Gesamtzahl in den Proteinmolekülen. BSA und OVA zeigten verschiedene Relationen zwischen ND und TNM/Tyrosin-Verhältnis im Reaktionsgemisch, was vermutlich auf Unterschiede in den Löslichkeiten und den molekularen Strukturen der beiden Proteine zurück zu führen ist.rnDie Nitrierung von BSA und OVA durch Exposition mit einem Gasgemisch aus Stickstoffdioxid (NO2) und Ozon (O3) wurde mit einer neu entwickelten HPLC-DAD-¬Analysemethode untersucht. Diese einfache und robuste Methode erlaubt die Bestimmung des ND ohne Hydrolyse oder Verdau der untersuchten Proteine und ernöglicht somit eine effiziente Untersuchung der Kinetik von Protein¬nitrierungs-Reaktionen. Für eine detaillierte Produktstudien wurden die nitrierten Proteine enzymatisch verdaut, und die erhaltenen Oligopeptide wurden mittels HPLC-MS/MS und Datenbankabgleich mit hoher Sequenzübereinstimmung analysiert. Die Nitrierungsgrade individueller Nitrotyrosin-Reste (NDY) korrelierten gut mit dem Gesamt-Proteinnitrierungsgrad (ND), und unterschiedliche Verhältnisse von NDY zu ND geben Aufschluss über die Regioselektivität der Reaktion. Die Nitrierungmuster von BSA und OVA nach Beahndlung mit TNM deuten darauf hin, dass die Nachbarschaft eines negativ geladenen Aminosäurerestes die Tyrosinnitrierung fördert. Die Behandlung von BSA durch NO2 und O3 führte zu anderend Nitrierungemustern als die Behandlung mit TNM, was darauf hindeutet, dass die Regioselektivität der Nitrierung vom Nitrierungsmittel abhängt. Es zeigt sich jedoch, dass Tyrosinreste in Loop-Strukturen bevorzugt und unabhängig vom Reagens nitriert werden.Die Methoden und Ergebnisse dieser Studie bilden eine Grundlage für weitere, detaillierte Untersuchungen der Reaktionskinetik sowie der Produkte und Mechanismen von Proteinnitrierungreaktionen. Sie sollen helfen, die Zusammenhänge zwischen verkehrsbedingten Luftschadstoffen wie Stickoxiden und Ozon und der Allergenität von Luftstaub aufzuklären.rn

Biogenic volatile organic compounds in tropical, temperate and boreal forest ecosystems

Biogene flüchtige organische Verbindungen (BFOV) werden in großen Mengen aus terrestrischenrnÖkosystemen, insbesondere aus Wäldern und Wiesen, in die untere Troposphäre emittiert. Austausch-rnFlüsse von BFOVs sind in der troposphärischen Chemie wichtig, weil sie eine bedeutende Rolle in derrnOzon- und Aerosolbildung haben. Trotzdem bleiben die zeitliche und räumliche Änderung der BFOVrnEmissionen und ihre Rolle in Bildung und Wachstum von Aerosolen ungewiss.rnDer Fokus dieser Arbeit liegt auf der in-situ Anwendung der Protonen Transfer ReaktionsrnMassenspektrometrie (PTR-MS) und der Messung von biogenen flüchtigen organischen Verbindungen inrnnordländischen, gemäßigten und tropischen Waldökosystemen während drei unterschiedlicherrnFeldmesskampagnen. Der Hauptvorteil der PTR-MS-Technik liegt in der hohen Messungsfrequenz,rnwodurch eine eventuelle Änderung in der Atmosphäre durch Transport, Vermischung und Chemiernonline beobachtet werden kann. Die PTR-MS-Messungen wurden zweimal am Boden aus und einmalrnvon einem Forschungsflugzug durchgeführt.rnIn Kapitel 3 werden die PTR-MS-Daten, gesammelt während der Flugmesskampagne über demrntropischen Regenwald, vorgelegt. Diese Studie zeigt den Belang der Grenzschichtdynamik für diernVerteilung von Spurengasen mittels eines eindimensionalen Säule - Chemie und KlimaModells (SCM).rnDer Tagesablauf von Isopren zeigte zwischen 14:00 und 16:15 Uhr lokaler Zeit einen Mittelwert vonrn5.4 ppbv auf der Höhe der Baumspitzen und von 3.3 ppbv über 300 m Höhe. Dies deutet darauf hin, dassrnsowohl der turbulente Austausch als auch die hohe Reaktionsfähigkeit von Isopren mit den OxidantienrnOH und Ozon eine wichtige Rolle spielen. Nach dem Ausgleich von chemischen Verlusten undrnEntrainment (Ein- und Ausmischung von Luft an der Grenzschicht), wurde ein Fluss vonrn8.4 mg Isopren m-2h-1 unter teilweise bewölkten Bedingungen für den tropischen Regenwald in derrnGuyanregion abgeschätzt. Dies entspricht einem täglichen Emissionsfluss von 28 mg Isopren prornQuadratmeter.rnIm Kapitel 4 werden die Messungen, welche auf einer Hügellage in gemäßigter Breite inrnsüddeutschland stattgefunden haben, diskutiert. Bei diesem Standort ist die Grenzschicht nachts unter diernStandorthöhe abgefallen, was den Einsatzort von Emissionen abgesondert hatte. Während diernGrenzschicht morgens wieder über die Höhe des Einsatzortes anstieg, konnten die eingeschlossenenrnnächtlichen Emissionen innerhalb der bodennahen Schicht beobachtet werden. Außerdem wurde einrndeutlicher Anstieg von flüchtigen organischen Verbindungen gemessen, wenn die Luftmassen überrnMünchen geführt wurden oder wenn verschmutzte Luftmassen aus dem Po-Tal über die Alpen nachrnDeutschland transportiert wurden. Daten von dieser Kampagne wurden genutzt, um die Änderungen inrndem Mischungsverhältnis der flüchtigen organischen Verbindungen, verbunden mit dem Durchfluss vonrnwarmen und kalten Wetterfronten sowie bei Regen zu untersuchen.rnIm Kapitel 5 werden PTR-MS-Messungen aus dem nördlichen Nadelwaldgürtel beschrieben. Starkernnächtliche Inversionen mit einer niedrigen Windgeschwindigkeit fingen die Emissionen vonrnnahegelegenen Kiefernwäldern und andere BFOV-Quellen ab, was zu hohen nächtlichen BFOVMischverhältnissenrnführte. Partikelereignisse wurden für Tag und Nacht detailliert analysiert. Diernnächtlichen Partikelereignisse erfolgten synchron mit starken extremen von Monoterpenen, obwohl dasrnzweite Ereignis Kernbildung einschloss und nicht mit Schwefelsäure korrelierte. Die MonoterpenrnMischungsverhältnisse von über 16 ppbv waren unerwartet hoch für diese Jahreszeit. NiedrigernWindgeschwindigkeiten und die Auswertung von Rückwärtstrajektorien deuten auf eine konzentrierternQuelle in der Nähe von Hyytiälä hin. Die optische Stereoisomerie von Monoterpenen hat bestätigt, dassrndie Quelle unnatürlich ist, da das Verhältnis von [(+)-α-pinen]/[(−)-α-pinen] viel höher ist als dasrnnatürliches Verhältnis der beiden Enantiomeren.

Volatile organic compounds at the air-sea interface : gas exchange rates, oceanic emissions and the effect of ocean acidification

Oceans are key sources and sinks in the global budgets of significant atmospheric trace gases, termed Volatile Organic Compounds (VOCs). Despite their low concentrations, these species have an important role in the atmosphere, influencing ozone photochemistry and aerosol physics. Surprisingly, little work has been done on assessing their emissions or transport mechanisms and rates between ocean and atmosphere, all of which are important when modelling the atmosphere accurately.rnA new Needle Trap Device (NTD) - GC-MS method was developed for the effective sampling and analysis of VOCs in seawater. Good repeatability (RSDs <16 %), linearity (R2 = 0.96 - 0.99) and limits of detection in the range of pM were obtained for DMS, isoprene, benzene, toluene, p-xylene, (+)-α-pinene and (-)-α-pinene. Laboratory evaluation and subsequent field application indicated that the proposed method can be used successfully in place of the more usually applied extraction techniques (P&T, SPME) to extend the suite of species typically measured in the ocean and improve detection limits. rnDuring a mesocosm CO2 enrichment study, DMS, isoprene and α-pinene were identified and quantified in seawater samples, using the above mentioned method. Based on correlations with available biological datasets, the effects of ocean acidification as well as possible ocean biological sources were investigated for all examined compounds. Future ocean's acidity was shown to decrease oceanic DMS production, possibly impact isoprene emissions but not affect the production of α-pinene. rnIn a separate activity, ocean - atmosphere interactions were simulated in a large scale wind-wave canal facility, in order to investigate the gas exchange process and its controlling mechanisms. Air-water exchange rates of 14 chemical species (of which 11 VOCs) spanning a wide range of solubility (dimensionless solubility, α = 0:4 to 5470) and diffusivity (Schmidt number in water, Scw = 594 to 1194) were obtained under various turbulent (wind speed at ten meters height, u10 = 0:8 to 15ms-1) and surfactant modulated (two different sized Triton X-100 layers) surface conditions. Reliable and reproducible total gas transfer velocities were obtained and the derived values and trends were comparable to previous investigations. Through this study, a much better and more comprehensive understanding of the gas exchange process was accomplished. The role of friction velocity, uw* and mean square slope, σs2 in defining phenomena such as waves and wave breaking, near surface turbulence, bubbles and surface films was recognized as very significant. uw* was determined as the ideal turbulent parameter while σs2 described best the related surface conditions. A combination of both uw* and σs2 variables, was found to reproduce faithfully the air-water gas exchange process. rnA Total Transfer Velocity (TTV) model provided by a compilation of 14 tracers and a combination of both uw* and σs2 parameters, is proposed for the first time. Through the proposed TTV parameterization, a new physical perspective is presented which provides an accurate TTV for any tracer within the examined solubility range. rnThe development of such a comprehensive air-sea gas exchange parameterization represents a highly useful tool for regional and global models, providing accurate total transfer velocity estimations for any tracer and any sea-surface status, simplifying the calculation process and eliminating inevitable calculation uncertainty connected with the selection or combination of different parameterizations.rnrn

Development and application of mass-spectrometric methods for the quantification and characterization of organic compounds in ice cores

Eisbohrkerne stellen wertvolle Klimaarchive dar, da sie atmosphärisches Aerosol konservieren. Die Analyse chemischer Verbindungen als Bestandteil atmosphärischer Aerosole in Eisbohrkernen liefert wichtige Informationen über Umweltbedingungen und Klima der Vergangenheit. Zur Untersuchung der α-Dicarbonyle Glyoxal und Methylglyoxal in Eis- und Schneeproben wurde eine neue, sensitive Methode entwickelt, die die Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE) mit der Hochleistungsflüssigchromatographie-Massenspektrometrie (HPLC-MS) kombiniert. Zur Analyse von Dicarbonsäuren in Eisbohrkernen wurde eine weitere Methode entwickelt, bei der die Festphasenextraktion mit starkem Anionenaustauscher zum Einsatz kommt. Die Methode erlaubt die Quantifizierung aliphatischer Dicarbonsäuren (≥ C6), einschließlich Pinsäure, sowie aromatischer Carbonsäuren (wie Phthalsäure und Vanillinsäure), wodurch die Bestimmung wichtiger Markerverbindungen für biogene und anthropogene Quellen ermöglicht wurde. Mit Hilfe der entwickelten Methoden wurde ein Eisbohrkern aus den Schweizer Alpen analysiert. Die ermittelten Konzentrationsverläufe der Analyten umfassen die Zeitspanne von 1942 bis 1993. Mittels einer Korrelations- und Hauptkomponentenanalyse konnte gezeigt werden, dass die organischen Verbindungen im Eis hauptsächlich durch Waldbrände und durch vom Menschen verursachte Schadstoffemissionen beeinflusst werden. Im Gegensatz dazu sind die Konzentrationsverläufe einiger Analyten auf den Mineralstaubtransport auf den Gletscher zurückzuführen. Zusätzlich wurde ein Screening der Eisbohrkernproben mittels ultrahochauflösender Massenspektrometrie durchgeführt. Zum ersten Mal wurden in diesem Rahmen auch Organosulfate und Nitrooxyorganosulfate in einem Eisbohrkern identifiziert.

Protein and lipid binding parameters in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) blood and liver fractions to extrapolate from an in vitro metabolic degradation assay to in vivo bioaccumulation potential of hydrophobic organic chemicals

Binding of hydrophobic chemicals to colloids such as proteins or lipids is difficult to measure using classical microdialysis methods due to low aqueous concentrations, adsorption to dialysis membranes and test vessels, and slow kinetics of equilibration. Here, we employed a three-phase partitioning system where silicone (polydimethylsiloxane, PDMS) serves as a third phase to determine partitioning between water and colloids and acts at the same time as a dosing device for hydrophobic chemicals. The applicability of this method was demonstrated with bovine serum albumin (BSA). Measured binding constants (K(BSAw)) for chlorpyrifos, methoxychlor, nonylphenol, and pyrene were in good agreement with an established quantitative structure-activity relationship (QSAR). A fifth compound, fluoxypyr-methyl-heptyl ester, was excluded from the analysis because of apparent abiotic degradation. The PDMS depletion method was then used to determine partition coefficients for test chemicals in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) liver S9 fractions (K(S9w)) and blood plasma (K(bloodw)). Measured K(S9w) and K(bloodw) values were consistent with predictions obtained using a mass-balance model that employs the octanol-water partition coefficient (K(ow)) as a surrogate for lipid partitioning and K(BSAw) to represent protein binding. For each compound, K(bloodw) was substantially greater than K(S9w), primarily because blood contains more lipid than liver S9 fractions (1.84% of wet weight vs 0.051%). Measured liver S9 and blood plasma binding parameters were subsequently implemented in an in vitro to in vivo extrapolation model to link the in vitro liver S9 metabolic degradation assay to in vivo metabolism in fish. Apparent volumes of distribution (V(d)) calculated from the experimental data were similar to literature estimates. However, the calculated binding ratios (f(u)) used to relate in vitro metabolic clearance to clearance by the intact liver were 10 to 100 times lower than values used in previous modeling efforts. Bioconcentration factors (BCF) predicted using the experimental binding data were substantially higher than the predicted values obtained in earlier studies and correlated poorly with measured BCF values in fish. One possible explanation for this finding is that chemicals bound to proteins can desorb rapidly and thus contribute to metabolic turnover of the chemicals. This hypothesis remains to be investigated in future studies, ideally with chemicals of higher hydrophobicity.

Characterization of water-soluble organic compounds in ambient aerosol using ultrahigh-resolution elctrospray ionization fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry.

Atmospheric aerosol water-soluble organic compounds (WSOC) exist in a complex mixture of thousands of organic compounds which may have a significant influence on the climate-relevant properties of the atmospheric aerosol. To understand the potential influences, the ambient aerosol was collected at a nonurban mountainous site near Steamboat Springs, CO. The WSOC fraction was analyzed using positive and negative electrospray ionization Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry. Approximately 2400 and 4000 molecular formulas were identified from the detected positive and negative ions, respectively. The formulas contained carbon (C), hydrogen (H), oxygen (O), nitrogen (N), and sulfur (S) atoms over the mass range of 100-800 Da in both ionization modes. The number range of double bond equivalents (DBE), the mean O:C, H:C, and oxidation state of carbon for the positive ions were 0 – 18, 0.25 ± 0.15, 1.39 ± 0.29, and -0.89 ± 0.23, respectively. Comparatively, the negative ion values were 0 – 14, 0.53 ± 0.20, 1.48 ± 0.30, and -0.41 ± 0.45, respectively. Overall, the positive ion molecular formulas were less oxygenated than negative ions as seen with the lower O:C and OSc values. Molecular formulas of the positive ions classified as aliphatic, olefinic, and aromatic compound classes based on the aromaticity index values. Aliphatic compounds were the CHNO and CHO formulas that had mean DBE values of about 5 and 3, respectively. However, a majority of the CHOS, CHNOS, and CHS formulas were defined as olefinic compounds and had mean DBE values of about 12, 13, and 10, respectively. Overall, more than half of the assigned molecular formulas contained sulfur and were olefinic to aromatic compounds with a DBE range of 7-18. Source of the unsaturated sulfur containing compounds is currently unknown. Several nitrogen containing compounds were in common with the field and laboratory studies of the biomass burning aerosol and aged secondary organic aerosol products of the limonene ozonolysis.

Studying the fate of non-volatile organic compounds in a commercial plasma air purifier

Degradation of non-volatile organic compounds-environmental toxins (methyltriclosane and phenanthrene), bovine serum albumin, as well as bioparticles (Legionella pneumophila, Bacillus subtilis, and Bacillus anthracis)-in a commercially available plasma air purifier based on a cold plasma was studied in detail, focusing on its efficiency and on the resulting degradation products. This system is capable of handling air flow velocities of up to 3.0m s(-1) (3200Lmin(-1)), much higher than other plasma-based reactors described in the literature, which generally are limited to air flow rates below 10Lmin(-1). Mass balance studies consistently indicated a reduction in concentration of the compounds/particles after passage through the plasma air purifier, 31% for phenanthrene, 17% for methyltriclosane, and 80% for bovine serum albumin. L. pneumophila did not survive passage through the plasma air purifier, and cell counts of aerosolized spores of B. subtilis and B. anthracis were reduced by 26- and 15-fold, depending on whether it was run at 10Hz or 50Hz, respectively. However rather than chemical degradation, deposition on the inner surfaces of the plasma air purifier occured. Our interpretation is that putative "degradation" efficiencies were largely due to electrostatic precipitation rather than to decomposition into smaller molecules.

An assessment of the relative influence of a vapor recovery system in reducing occupational exposure to volatile organic compounds in high performance liquid chromatography

Occupational exposures to organic solvents, specifically acetonitrile and methanol, have the potential to cause serious long-term health effects. In the laboratory, these solvents are used extensively in protocols involving the use of high performance liquid chromatography (HPLC). Operators of HPLC equipment may be potentially exposed to these organic solvents when local exhaust ventilation is not employed properly or is not available, which can be the case in many settings. The objective of this research was to characterize the various sites of vapor release in the HPLC process and then to determine the relative influence of a novel vapor recovery system on the overall exposure to laboratory personnel. The effectiveness of steps to reduce environmental solvent vapor concentrations was assessed by measuring exposure levels of acetonitrile and methanol before and after installation of the vapor recovery system. With respect to acetonitrile, the concentration was not statistically significant with p=0.938; moreover, exposure after the intervention was actually higher than prior to intervention. With respect to methanol, the concentration was not statistically significant with p=0.278. This indicates that the exposure to methanol after the intervention was not statistically significantly higher or lower than prior to intervention. Thus, installation of the vapor recovery device did not result in statistically significant reduction in exposures in the settings encountered, and acetonitrile actually increased significantly.^

Pilot study assessment of indoor air quality in two dental settings: Particulate matter and volatile organic compounds

Objective: To assess the indoor environment of two different types of dental practices regarding VOCs, PM2.5, and ultrafine particulate concentrations and examine the relationship between specific dental activities and contaminant levels. Method: The indoor environments of two selected dental settings (private practice and community health center) will were assessed in regards to VOCs, PM 2.5, and ultrafine particulate concentrations, as well as other indoor air quality parameters (CO2, CO, temperature, and relative humidity). The sampling duration was four working days for each dental practice. Continuous monitoring and integrated sampling methods were used and number of occupants, frequency, type, and duration of dental procedures or activities recorded. Measurements were compared to indoor air quality standards and guidelines. Results: The private practice had higher CO2, CO, and most VOC concentrations than the community health center, but the community health center had higher PM2.5 and ultrafine PM concentrations. Concentrations of p-dichlorobenzene and PM2.5 exceeded some guidelines. Outdoor concentrations greatly influenced the indoor concentration. There were no significant differences in contaminant levels between the operatory and general area. Indoor concentrations during the working period were not always consistently higher than during the nonworking period. Peaks in particulate matter concentration occurred during root canal and composite procedures.^

Organic compounds in sediments and pore waters of ODP Sites 117-723 and 117-724

Total organic carbon, amino compounds, and carbohydrates were measured in pore waters and sediments of Pliocene to Pleistocene age from Sites 723 and 724 (ODP Leg 117) to evaluate (1) relationships between organic matter in the sediment and in the pore water, (2) the imprint of lithological variations on the abundance and contribution of organic substances, (3) degradation of amino compounds and carbohydrates with time and/or depth, and (4) the dependence of the ammonia concentration in the pore water on the degradation of amino compounds in the sediment. Total organic carbon concentrations (TOC) of the investigated sediment samples range from 0.9% to 8.7%, and total nitrogen concentrations (TN) from 0.1% to 0.5%. Up to 4.9% of the TOC is contributed by hydrolyzable amino acids (THAA) which are present in amounts between 1.1 and 21.3 µmol/g dry sediment and decrease strongly downhole. Hydrolyzable carbohydrates (THCHO) were found in concentrations from 1.3 to 6.6 ?mol/g sediment constituting between 0.1% and 2.0% of the TOC. Differences between the distribution patterns of monomers in Sites 723 and 724 indicate higher terrigenous influence for Site 724 and, furthermore, enhanced input of organic matter that is relatively resistant to microbial degradation. Lithologically distinct facies close to the Pliocene/Pleistocene boundary yield different organic matter compositions. Laminated horizons seem to correspond with enhanced amounts of biogenic siliceous material and minor microbiological degradation. Total amounts of dissolved organic carbon (DOC) in pore waters vary between 11 and 131 mg/L. Concentrations of DOC as well as of dissolved amino compounds and carbohydrates appear to be related to microbial activity and/or associated redox zones and not so much to the abundance of organic matter in the sediments. Distributions of amino acids and monosaccharides in pore waters show a general enrichment in relatively stable components in comparison to those of the sediments. Nevertheless, the same trend appears between amino acids present in the sediments from Sites 723 and 724 as well as between amino acids in pore waters from these two sites, indicating a direct relation between the dissolved and the sedimentary organic fractions. Different ammonia concentrations in the pore waters of Sites 723 and 724 seem to be related to enhanced release of ammonia from degradation of amino compounds in Site 723.

Estimation of the normal boiling point of organic compounds via group contributions

The normal boiling point is a fundamental thermo-physical property, which is important in describing the transition between the vapor and liquid phases. Reliable method which can predict it is of great importance, especially for compounds where there are no experimental data available. In this work, an improved group contribution method, which is second order method, for determination of the normal boiling point of organic compounds based on the Joback functional first order groups with some changes and added some other functional groups was developed by using experimental data for 632 organic components. It could distinguish most of structural isomerism and stereoisomerism, which including the structural, cis- and trans- isomers of organic compounds. First and second order contributions for hydrocarbons and hydrocarbon derivatives containing carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, sulfur, fluorine, chlorine and bromine atoms, are given. The fminsearch mathematical approach from MATLAB software is used in this study to select an optimal collection of functional groups (65 functional groups) and subsequently to develop the model. This is a direct search method that uses the simplex search method of Lagarias et al. The results of the new method are compared to the several currently used methods and are shown to be far more accurate and reliable. The average absolute deviation of normal boiling point predictions for 632 organic compounds is 4.4350 K; and the average absolute relative deviation is 1.1047 %, which is of adequate accuracy for many practical applications.