Forms and accumulation of copper and zinc in a sandy typic hapludalf soil after long-term application of pig slurry and deep litter

Successive applications of pig slurry and pig deep litter may lead to an accumulation of copper (Cu) and zinc (Zn) fractions in the soil profile. The objective of this study was to evaluate the Cu and Zn forms and accumulation in a Sandy Typic Hapludalf soil after long-term application of pig slurry and deep litter. In March 2010, eight years after initiating an experiment in Braço do Norte, Santa Catarina (SC), Brazil, on a Sandy Typic Hapludalf soil, soil samples were collected from the 0-2.5, 2.5-5.0, 5-10 and 10-15 cm layers in treatments consisting of no manure application (control) and with applications of pig slurry and deep litter at two levels: the single and double rate of N requirement for maize and black oat succession. The soil was dried, ground in an agate mortar and analyzed for Cu and Zn contents by 0.01 mol L-1 EDTA and chemically fractionated to determine Cu and Zn. The applications of Pig deep litter and slurry at doses equivalent to 90 kg ha-1 N increased the contents of available Cu and Zn in the surface soil layer, if the double of this dose was applied in pig deep litter or double this dose in pig slurry, Cu and Zn migrated to a depth of 15 cm. Copper is accumulated mainly in the organic and residual fractions, and zinc preferentially in the fraction linked to clay minerals, especially in the surface soil layers.

Arsenic toxicity in Acacia mangium willd. and mimosa Caesalpiniaefolia benth. seedlings

Acacia mangium and Mimosa caesalpiniaefolia are fast-growing woody fabaceous species that might be suitable for phytoremediation of arsenic (As)-contaminated sites. To date, few studies on their tolerance to As toxicity have been published. Therefore, this study assessed As toxicity symptoms in A. mangium and M. caesalpiniaefolia seedlings under As stress in a greenhouse. Seedlings of Acacia mangium and M. caesalpiniaefolia were grown for 120 d in an Oxisol-sand mixture with 0, 50, 100, 200, and 400 mg kg-1 As, in four replications in four randomized blocks. The plants were assessed for visible toxicity symptoms, dry matter production, shoot/root ratio, root anatomy and As uptake. Analyses of variance and regression showed that the growth of A. mangium and M. caesalpiniaefolia was severely hindered by As, with a reduction in dry matter production of more than 80 % at the highest As rate. The root/shoot ratio increased with increasing As rates. At a rate of 400 mg kg-1 As, whitish chlorosis appeared on Mimosa caesalpiniaefolia seedlings. The root anatomy of both species was altered, resulting in cell collapse, death of root buds and accumulation of phenolic compounds. Arsenic concentration was several times greater in roots than in shoots, with more than 150 and 350 mg kg-1 in M. caesalpiniaefolia and A. mangium roots, respectively. These species could be suitable for phytostabilization of As-contaminated sites, but growth-stimulating measures should be used.

Optimisation of doped microcrystalline silicon films deposited at very low temperatures by Hot-Wire CVD

In this paper we present new results on doped μc-Si:H thin films deposited by hot-wire chemical vapour deposition (HWCVD) in the very low temperature range (125-275°C). The doped layers were obtained by the addition of diborane or phosphine in the gas phase during deposition. The incorporation of boron and phosphorus in the films and their influence on the crystalline fraction are studied by secondary ion mass spectrometry and Raman spectroscopy, respectively. Good electrical transport properties were obtained in this deposition regime, with best dark conductivities of 2.6 and 9.8 S cm -1 for the p- and n-doped films, respectively. The effect of the hydrogen dilution and the layer thickness on the electrical properties are also studied. Some technological conclusions referred to cross contamination could be deduced from the nominally undoped samples obtained in the same chamber after p- and n-type heavily doped layers.

A fully automated hot-wall multiplasma-monochamber reactor for thin film deposition

We present a study on the development and the evaluation of a fully automated radio-frequency glow discharge system devoted to the deposition of amorphous thin film semiconductors and insulators. The following aspects were carefully addressed in the design of the reactor: (1) cross contamination by dopants and unstable gases, (2) capability of a fully automated operation, (3) precise control of the discharge parameters, particularly the substrate temperature, and (4) high chemical purity. The new reactor, named ARCAM, is a multiplasma-monochamber system consisting of three separated plasma chambers located inside the same isothermal vacuum vessel. Thus, the system benefits from the advantages of multichamber systems but keeps the simplicity and low cost of monochamber systems. The evaluation of the reactor performances showed that the oven-like structure combined with a differential dynamic pumping provides a high chemical purity in the deposition chamber. Moreover, the studies of the effects associated with the plasma recycling of material from the walls and of the thermal decomposition of diborane showed that the multiplasma-monochamber design is efficient for the production of abrupt interfaces in hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) based devices. Also, special attention was paid to the optimization of plasma conditions for the deposition of low density of states a-Si:H. Hence, we also present the results concerning the effects of the geometry, the substrate temperature, the radio frequency power and the silane pressure on the properties of the a-Si:H films. In particular, we found that a low density of states a-Si:H can be deposited at a wide range of substrate temperatures (100°C

Available content, surface runoff and leaching of phosphorus forms in a typic hapludalf treated with organic and mineral nutrient sources

The application of animal manure to soil can increase phosphorus availability to plants and enhance transfer of the nutrient solution drained from the soil surface or leached into the soil profile. The aim of this study was to evaluate the effect of successive applications of organic and mineral nutrient sources on the available content, surface runoff and leaching of P forms in a Typic Hapludalf in no-tillage systems. Experiment 1 was set up in 2004 in the experimental area of UFSM, in Santa Maria (RS, Brazil). The treatments consisted of: control (without nutrient application) and application of pig slurry (PS), pig deep-litter (PL), cattle slurry (CS), and mineral fertilizers (NPK). The rates were determined to meet the N crop requirements of no-tillage black oat and maize, grown in the 2010/2011 growing season. The soil solution was collected after each event (rain + runoff or leaching) and the soluble, particulate and total P contents were measured. In November 2008, soil was collected in 2 cm intervals to a depth of 20 cm, in 5 cm intervals to a depth of 40 cm, and in 10 cm intervals to a depth of 70 cm. The soil was dried and ground, and P determined after extraction by anion exchange resin (AER). In experiment 2, samples collected from the Typic Hapludalf near experiment 1 were incubated for 20, 35, 58, 73 and 123 days after applying the following treatments: soil, soil + PS, soil + PL, soil + CS and soil + NPK. Thereafter, the soil was sampled and P was analyzed by AER. The applications of nutrient sources over the years led to an increase in available P and its migration in the soil profile. This led to P transfer via surface runoff and leaching, with the largest transfer being observed in PS and PL treatments, in which most P was applied. The soil available P and P transfer via surface runoff were correlated with the amounts applied, regardless of the P source. However, P transfer by leaching was not correlated with the applied nutrient amount, but rather with the solution amount leached in the soil profile.

Comparison of digestion methods to determine heavy metals in fertilizers

The lack of a standard method to regulate heavy metal determination in Brazilian fertilizers and the subsequent use of several digestion methods have produced variations in the results, hampering interpretation. Thus, the aim of this study was to compare the effectiveness of three digestion methods for determination of metals such as Cd, Ni, Pb, and Cr in fertilizers. Samples of 45 fertilizers marketed in northeastern Brazil were used. A fertilizer sample with heavy metal contents certified by the US National Institute of Standards and Technology (NIST) was used as control. The following fertilizers were tested: rock phosphate; organo-mineral fertilizer with rock phosphate; single superphosphate; triple superphosphate; mixed N-P-K fertilizer; and fertilizer with micronutrients. The substances were digested according to the method recommended by the Ministry for Agriculture, Livestock and Supply of Brazil (MAPA) and by the two methods 3051A and 3052 of the United States Environmental Protection Agency (USEPA). By the USEPA method 3052, higher portions of the less soluble metals such as Ni and Pb were recovered, indicating that the conventional digestion methods for fertilizers underestimate the total amount of these elements. The results of the USEPA method 3051A were very similar to those of the method currently used in Brazil (Brasil, 2006). The latter is preferable, in view of the lower cost requirement for acids, a shorter digestion period and greater reproducibility.

Effects of pig slurry application on soil physical and chemical properties and glyphosate mobility

Pig slurry applied to soil at different rates may affect soil properties and the mobility of chemical compounds within the soil. The purpose of this study was to evaluate the effects of rates of pig slurry application in agricultural areas on soil physical and chemical properties and on the mobility of glyphosate through the soil profile. The study was carried out in the 12th year of an experiment with pig slurry applied at rates of 0 (control), 50, 100 and 200 m³ ha-1 yr-1 on a Latossolo Vermelho distrófico (Hapludox) soil. In the control, the quantities of P and K removed by harvested grains were replaced in the next crop cycle. Soil physical properties (bulk density, porosity, texture, and saturated hydraulic conductivity) and chemical properties (organic matter, pH, extractable P, and exchangeable K) were measured. Soil solution samples were collected at depths of 20, 40 and 80 cm using suction lysimeters, and glyphosate concentrations were measured over a 60-day period after slurry application. Soil physical and chemical properties were little affected by the pig slurry applications, but soil pH was reduced and P levels increased in the surface layers. In turn, K levels were increased in sub-surface layers. Glyphosate concentrations tended to decrease over time but were not affected by pig slurry application. The concentrations of glyphosate found in different depths show that the pratice of this application in agricultural soils has the potential for contamination of groundwater, especially when the water table is the surface and heavy rains occur immediately after application.

Multitask learning of environmental spatial data

The present research deals with an application of artificial neural networks for multitask learning from spatial environmental data. The real case study (sediments contamination of Geneva Lake) consists of 8 pollutants. There are different relationships between these variables, from linear correlations to strong nonlinear dependencies. The main idea is to construct a subsets of pollutants which can be efficiently modeled together within the multitask framework. The proposed two-step approach is based on: 1) the criterion of nonlinear predictability of each variable ?k? by analyzing all possible models composed from the rest of the variables by using a General Regression Neural Network (GRNN) as a model; 2) a multitask learning of the best model using multilayer perceptron and spatial predictions. The results of the study are analyzed using both machine learning and geostatistical tools.

CHROMIUM IN SOIL ORGANIC MATTER AND COWPEA AFTER FOUR CONSECUTIVE ANNUAL APPLICATIONS OF COMPOSTED TANNERY SLUDGE

Tannery sludge contains high concentrations of inorganic elements, such as chromium (Cr), which may lead to environmental pollution and affect human health The behavior of Cr in organic matter fractions and in the growth of cowpea (Vigna unguiculata L.) was studied in a sandy soil after four consecutive annual applications of composted tannery sludge (CTS). Over a four-year period, CTS was applied on permanent plots (2 × 5 m) and incorporated in the soil (0-20 cm) at the rates of 0, 2.5, 5.0, 10.0, and 20.0 Mg ha-1 (dry weight basis). These treatments were replicated four times in a randomized block design. In the fourth year, cowpea was planted and grown for 50 days, at which time we analyzed the Cr concentrations in the soil, in the fulvic acid, humic acid, and humin fractions, and in the leaves, pods, and grains of cowpea. Composted tannery sludge led to an increase in Cr concentration in the soil. Among the humic substances, the highest Cr concentration was found in humin. The application rates of CTS significantly increased Cr concentration in leaves and grains.

Evaluation des pratiques d'irrigation, de fertilisation et d'application de pesticides dans l'agriculture périurbaine de Dakar, Sénégal

RESUMEL'agriculture urbaine et périurbalne - nommée ci-après AU - est un thème fort de recherche transversale, au vu des nombreux enjeux économiques, sociaux et environnementaux. L'objectif de cette recherche était de contribuer à une meilleure connaissance des processus de transfert de polluants et du cycle des nutriments à l'échelle locale, afin de déterminer sous quelles conditions l'AU de Dakar peut être pratiquée sans porter atteinte à la santé et à l'environnement.Une approche basée sur l'étude des processus géochimiques dans ie sol jusqu'à la nappe a été choisie, à l'échelle de la parcelle cultivée et à une échelle un peu plus large de la zone périurbaine de Dakar pour déterminer les influences du type d'occupation du sol.L'évaluation des impacts de l'irrigation avec des eaux usées brutes et des eaux de nappe saumâtres sur la qualité des sols (chapitre 2) a montré que l'alcalinité et les teneurs en calcium élevées des eaux saumâtres induisent la précipitation de CaC03 dans l'horizon superficiel du sol. Na remplace consécutivement Ca sur le complexe argilo-humique du sol et les bicarbonates diminuent dans la solution du sol. Le carbone organique dissout (COD) augmente significativement dans la solution du sol et dans la nappe sous-jacente. Malgré l'alcalinité et les teneurs très élevées en calcium des eaux usées, il y a peu de précipitation de CaC03 dans l'horizon superficiel du sol et une faible augmentation du sodium échangeable ESP. La nitrification de l'ammonium des eaux usées (moy 190mg/L à Pikine) produit des protons, qui ne sont plus tamponnés par les bicarbonates exportés hors du profil. Il y a alors une nette baisse de pH des sols irrigués par des eaux usées non traitées. Les sols irrigués par des eaux usées et saumâtres stockent moins de C et Ν que les sols de référence.L'évaluation de l'influence de l'occupation des sols en zone périurbaine sur à la nappe phréatique peu profonde (chapitre 3) a permis de déterminer les traceurs représentatifs de l'occupation du sol, à savoir Br/CI, NO3/CI et δ180-Ν03 pour l'irrigation par des eaux usées, pH et δ15Ν-Ν03 pour l'irrigation par des eaux de nappe, et Rb+Cr et Κ pour les lixiviats de fosses septiques. Ce chapitre a mis en évidence des points importants de la dynamique de l'azote en zone périurbaine sous deux occupations du sol : (1) la dénitrification est un processus important dans l'agrosystème périurbain de Dakar en bas de dune, dans les gleysols où l'on trouve des conditions temporairement réduites et un substrat organique favorables aux microorganismes de la dénitrification. Les teneurs en nitrates sont presque nulles avec irrigation d'eau de nappe. (2) en bas de pente, mais avec irrigation quotidienne par les eaux usées, l'apport continu d'ammonium inhibe probablement la dénitrification, mais favorise la volatilisation. (3) la nitrification de l'ammonium dans la nappe lors de la lixiviation des fosses septiques se distingue de la nitrification de l'ammonium dans la zone non saturée dans la zone d'agriculture périurbaine par la composition isotopique de l'oxygène de l'eau. Une comparaison des flux d'azote entre l'agrosystème et les quartiers périurbains de Dakar (chapitre 4) ont révélé que ces derniers étaient du même ordre de grandeur par unité de surface, à savoir 2-4 tonnes Ν /ha/an.L'évaluation des flux de pesticides dans l'agrosystème et des risques induits pour les eaux souterraines (chapitre 5) a révélé un fiux total de pesticides de 60kg/ha/an, totalisant 15 matières actives. Seules deux de ces matières actives sont autorisées par le comité des pesticides sahélien. Les pesticides les plus utilisés par les producteurs sont l'organochloré dicofol, les organophosphorés methamidophos, dimethoate et fenithrotion ainsi que le cabamate methomyl. Les flux les plus importants sont de 9 à 7 kg/ha/an (methomyl, methamidophos, ethoprophos et dicofol). Les pesticides qui présentent un risque élevé de contamination des eaux souterraines et qui devraient être prioritaires pour un suivi analytique sont : le carbofuran, le dimethoate, l'ethoprophos et le methomyl.En conclusion, une meilleure gestion de la fertilisation est nécessaire dans la zone d'AU de Dakar, afin de (1) réduire les pertes gazeuses qui contribuent à l'effet de serre, (2) de ralentir la minéralisation du carbone et de l'azote organiques pour créer un stock de C et Ν dans ces sols, (3) de limiter le lessivage dans la nappe et enfin, 4) d'augmenter l'efficacité d'utilisation de Ν par les plantes. Une optimisation de l'irrigation devrait limiter l'alcalinisation secondaire. Enfin, la mise en place d'une lutte intégrée ou biologique contre les ravageurs est indispensable afin de minimiser les risques pour les eaux souterraines et les mares permanentes.ABSTRACTUrban and periurban agriculture (UA) is an important issue in southern countries, because of its key role in their social and economical development and its environmental concern. The goal of this study was to contribute to a better understanding of pollutant transfer and nutrient cycling at the local scale, in order to implement the necessary improvements to guarantee the sustainability of this practice.An approach based on geochemical processes occurring in the vadose zone from the surface down to the groundwater level was chosen, at the scale of cultivated plots and at the regional scale of Dakar periurban areas, to determine the influence of land use.The assessment of irrigation with untreated domestic wastewater and brackish water on soil quality (chapter 2) showed: (1) that the high alkalinity and calcium contents of brackish water induce CaC03 precipitation in the top layer of the soil and therefore a replacement of Ca by Na on the clay- humic complexes, strongly marked during the dry season. Dissolved organic carbon (DOC) increased significantly in the soil solution and in the underlying groundwater. (2) in spite of the similarly high alkalinity and Ca contents of waste water, there is only little CaC03 precipitation and a low increase of the percentage of exchangeable sodium (ESP) in the soil top layer. The nitrification of the ammonium of wastewater (mean 190 mg/L in Pikine) produces protons, which are not any more buffered by bicarbonates exported out of the soil profile, which leads to a net decline of soil pH. Both soils irrigated with untreated wastewater and brackish water store less of C and Ν than soils irrigated with non saline groundwater.The assessment of the impact of land use on the shallow groundwater (chapter 3) allowed determining representative tracers of the land use. Low Br/CI ratio, high NO3/CI ratio and low δ1βΟ- nitrate indicated the influence of wastewater; high pH and high 515N-nitrates indicated the influence of brackish water together with high amendments of organic fertilizers; high Rb+Cr and Κ indicated the influence of poor sanitation facilities in periurban districts (septic tank leakage). This chapter also pointed out the following facts about the nitrogen dynamics : (1) denitrification is a key-process in the Dakar UA agrosystem in the gleysols irrigated with groundwater. The underlying groundwater is almost nitrate free. (2) in the Gleysols irrigated with waste water, ammonium inhibits denitrification but facilitate ammoniac volatilization. A comparison of nitrogen balance between the UA agrosystem and the periurban districts of Dakar (chapter 4) revealed similar flows per surface unit, namely 2-4 tons Ν / ha / year.The evaluation of pesticides use in the UA agrosystem and the risk assessment for the groundwater (chapter 5) revealed a total flow of pesticides of 60kg / ha / year, totalizing 15 active substances. Only two of these are authorized by the Sahelian Pesticides Committee. The most used pesticides are dicofol (organochlorinated), methamidophos, dimethoate and fenithrotion (organophosphate) as well as methomyl. (carbamate). The most important flows vary between 9 to 7 kg / ha / year. Pesticides with a high risk of groundwater contamination - according to SIRIS and EPRIP 2 indicators - are: carbofuran, dimethoate, ethoprophos and methomyl. These substances should be established as a priority for an analytical follow-up in the different environmental compartments.In conclusion, a better management of the fertilization is necessary in the Dakar UA, (1) to reduce the gaseous losses which contribute to greenhouse emissions (2) to slow down the mineralization of the organic carbon and the nitrogen, in order to enhance the C and Ν stock in these soils, (3) to limit the nitrate leaching in the groundwater and finally, 4) to increase the N-use efficiency of plants. An optimization of the irrigation scheme should limit the secondary sodisation if coupled with an increase the stable organic matter of the soil. An integrated or biologic crop pest strategy is urgently needed to minimize risks with respect to ground and surface water (ponds used for fishing).RESUME LARGE PUBLICL'agriculture mondiale connaît actuellement une crise majeure, affectée par les changements climatiques, la sécurité alimentaire et les dégradations de l'environnement. Elle n'a plus le rôle unique de produire, mais devient un élément essentiel de la protection des ressources naturelles et du paysage. Les politiques agricoles basées sur les marchés mondiaux devront se réorienter vers une agriculture locale basée sur le développement durable.La production alimentaire située dans l'enceinte des villes, nommée agriculture urbaine ou périurbaine (AU ci-après) joue un rôle important dans le contexte actuel d'accroissement de la population et de la pauvreté urbaines. L'AU concerne en effet la majorité des mégapoies du monde, fait vivre plus de 200 millions de personnes dans les pays du Sud, fournit jusqu'à 80% de la demande urbaine en certains produits frais, fait barrière à l'extension urbaine et permet un recyclage de certains déchets urbains. L'AU a pour particularité d'être à cheval entre des politiques rurales et urbaines, d'où un délaissement ce cette activité au secteur informel. Ce qui a développé de nombreuses stratégies à risques, comme à Dakar, où les petits producteurs périurbains irriguent quotidiennement avec des eaux usées domestiques par manque d'accès à une eau de bonne qualité et pour raccourcir les cycles de production. L'extrême précarité foncière des acteurs de l'AU de Dakar les empêchent d'investir à long terme et induit des pratiques inadéquates d'irrigation, d'usage de pesticides et de fertilisation de ces sols sableux.L'objectif de cette recherche était de contribuer à une meilleure connaissance des processus de transfert de polluants et du cycle des nutriments à l'échelle des parcelles cultivées par des eaux usées et des eaux saumâtres, afin de déterminer sous quelles conditions l'AU de Dakar peut être pratiquée et surtout maintenue sans porter atteinte à la santé et à l'environnement. Pour cela, une approche basée sur l'étude des processus géochimiques dans le sol jusqu'à la nappe a été choisie, à l'échelle de la parcelle cultivée et à une échelle un peu plus large de la zone périurbaine de Dakar pour déterminer les influences du type d'occupation du sol.Les résultats principaux de cette étude ont montré que (1) il y a un processus de salinisation anthropique des sols (sodisation) lors d'irrigation avec des eaux de nappe saumâtres, un processus accentué en saison sèche et lors d'années à pluviométrie déficitaire. Bien que les eaux usées soient aussi salines que les eaux de nappe, la salinisation des sols irrigués' par des eaux usées est limitée par l'ammonium présent dans les eaux usées (moy 190mg NH4/L à Pikine) qui produit de l'acidité lors de la transformation en nitrates dans le sol (nitrification). (2) les sols irrigués par des eaux usées (EU) stockent moins de C et Ν que les sois de référence, ce qui montrent bien que l'azote des eaux usées n'est pas disponible pour les plantes, mais est lessivé dans la nappe (100 à 450 mg/L N03 sous irrigation par EU, alors que la limite de OMS est de 50mg/L). (3) l'utilisation des isotopes stables des nitrates et des éléments traces, notamment le bore et le brome, ont permis de distinguer l'influence de l'irrigation par des eaux usées, de l'irrigation par des eaux de nappe et des lixiviats de fosses septiques sur les propriétés de la nappe. (4) Le processus de la dénitrification (atténuation naturelle des concentrations en nitrates de la nappe par biotransformation en azote gazeux) est important dans les zones basses de l'agrosystème périurbain de Dakar, sous irrigation par eaux naturelles (ΝΟ3 < 50mg/L). Tandis que sous habitat sans assainissement adéquat, les nitrates atteignent 300 à 700 mg/L. (5) Le flux total de pesticides dans l'AU est énorme (60kg/ha/an) totalisant 15 pesticides, dont deux seulement sont autorisés. Les pesticides les plus utilisés sont des insecticides organophosphorés et organochlorés classés extrêmement dangereux à dangereux par l'OMS, appliqués à des doses de 2 à 9 kg/ha/an. Les pesticides qui ont montré un risque élevé de contamination des eaux souterraines avec les indicateurs SIRIS et EPRIP2 sont : le carbofuran, le dimethoate, l'ethoprophos et le methomyl.En conclusion, nous recommandons la reconstitution d'un horizon superficiel des sols riche en matière organique stable et structuré par production locale de compost. Cette mesure réduira les pertes gazeuses contribuant à l'effet de serre, augmentera le stock de Ν dans ces sols, alors utilisable par les plantes et permettra de diminuer l'irrigation car la capacité de rétention de l'eau dans le sol sera accru, ce qui limitera le lessivage des nitrates dans la nappe et l'alcalinisation secondaire. Enfin, la mise en place d'une lutte intégrée ou biologique contre les ravageurs est indispensable afin de minimiser les risques pour les eaux souterraines et lesmares permanentes.

ASSESSMENT OF BIOAVAILABILITY OF HEAVY METALS AFTER VERMICOMPOSTING IN THE PRESENCE OF ELECTRONIC WASTE

ABSTRACT Heavy metals contained in electronic waste, if discarded improperly, can become bioavailable after vermicomposting, posing a risk to the environment. Small-scale vermicomposting experiments were carried out with printed circuit boards (PCBs) to investigate the migration of heavy metals (Cu, Pb, Zn, Ni, and Sn) to the final compost, as well as the mobility and bioavailability of these metals. High total levels of Pb, Sn and Cu in samples of manure with electronic waste (MEW) and vegetables with electronic waste (VEW) were detected. Based on the initial metal levels in the PCBs and their concentration in the resulting compost, the order of migration of these metals to the MEW and VEW samples was Sn (23.1 %)>Pb (18.4 %)>Ni (4.63 %)>Zn (0.46 %)>Cu (0.14 %) and Sn (24.3 %)>Pb (23.6 %)>Ni (11.33 %)>Zn (1.76 %)>Cu (0.60 %), respectively. Mobility and bioavailability of these metals in the compost were evaluated by three-stage sequential extraction, where F1 was the exchangeable fraction, F2 the organic fraction and F3 the residual fraction. The bioavailability factor (BF) was calculated by the ratio of the sum of fractions F1 and F2 divided by the total sum of the fractions (F1 + F2 + F3). The highest bioavailability factor (BF = 0.92) was found for Pb, the heavy metal considered the greatest environmental concern in this study, indicating the high mobility and the possibility of becoming bioavailable of this metal.

BRACHIARIA IN SELENIUM-CONTAMINATED SOIL UNDER SULPHUR SOURCE APPLICATIONS

ABSTRACT High contents of plant-available selenium in the soil in the form of selenate, resulting from natural or anthropogenic action, jeopardizes agricultural areas and requires research for solutions to establish or re-establish agricultural or livestock operation, avoiding the risk of poisoning of plants, animals and humans. The purpose was to evaluate sulfur sources in the form of sulfate, e.g., ammonium sulfate, calcium sulfate, ferric sulfate, in the remediation of tropical soils anthropogenically contaminated with Se under the tropical forage grass Brachiaria brizantha (Hochst. ex A. Rich.) Stapf cv. Marandu. More clayey soils are less able to supply plants with Se, which influences the effects of S sources, but it was found that high soil Se concentrations negatively affected forage biomass production, regardless of the soil. Of the tested S sources, the highly soluble ammonium sulfate and ferric sulfate reduced plant Se uptake and raised the available sulfur content in the soil.

Nosocomial bloodstream infection and clinical sepsis

Primary bloodstream infection (BSI) is a leading, preventable infectious complication in critically ill patients and has a negative impact on patients' outcome. Surveillance definitions for primary BSI distinguish those that are microbiologically documented from those that are not. The latter is known as clinical sepsis, but information on its epidemiologic importance is limited. We analyzed prospective on-site surveillance data of nosocomial infections in a medical intensive care unit. Of the 113 episodes of primary BSI, 33 (29%) were microbiologically documented. The overall BSI infection rate was 19.8 episodes per 1,000 central-line days (confidence interval [CI] 95%, 16.1 to 23.6); the rate fell to 5.8 (CI 3.8 to 7.8) when only microbiologically documented episodes were considered. Exposure to vascular devices was similar in patients with clinical sepsis and patients with microbiologically documented BSI. We conclude that laboratory-based surveillance alone will underestimate the incidence of primary BSI and thus jeopardize benchmarking.

Background and Reference Values of Metals in Soils from Paraíba State, Brazil

ABSTRACT Soil contamination by heavy metals threatens ecosystems and human health. Environmental monitoring bodies need reference values for these contaminants to assess the impacts of anthropogenic activities on soil contamination. Quality reference values (QRVs) reflect the natural concentrations of heavy metals in soils without anthropic interference and must be regionally established. The aim of this study was to determine the natural concentrations and quality reference values for the metals Ag, Ba, Cd, Co, Cu, Cr, Mo, Ni, Pb, Sb and Zn in soils of Paraíba state, Brazil. Soil samples were collected from 94 locations across the state in areas of native vegetation or with minimal anthropic interference. The quality reference values (QRVs) were (mg kg-1): Ag (<0.53), Ba (117.41), Cd (0.08), Co (13.14), Cu (20.82), Cr (48.35), Mo (0.43), Ni (14.44), Sb (0.61), Pb (14.62) and Zn (33.65). Principal component analysis grouped the metals Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Sb (PC1); Ag (PC2); and Ba, Co, Fe, Mn and Zn (PC3). These values were made official by Paraíba state through Normativa Resolution 3602/2014.

Hydrogen isotope fractionations between amphiboles, micas, and fluids in alkaline igneous intrusions

RÉSUMÉ DE LA THÈSE Les teneurs des amphiboles en éléments majeurs et en isotopes stables ont été analysées dans plusieurs complexes ignés alcalins et hyperalcalins, dans le but de déterminer l'importance des variations de composition des minéraux pour le fractionnement isotopique de l'hydrogène dans un système naturel minéral-magma-fluide. Cette étude se concentre principalement sur les syénites néphéliniques de complexes intrusifs alcalins bien connus mais à chimie variable, dont les amphiboles, ainsi que d'autres silicates hydratés tels que micas et eudialytes, lorsque cela était possible, ont été séparés. L'intérêt principal s'est porté sur le complexe alcalin d'Ilímaussaq de la Province du Gardar, au Sud du Groenland. Dans une optique de comparaison, nous avons collecté et analysé d'autres échantillons provenant du complexe de Tugtutôq (Sud Groenland), des complexes de Khibina et Lovozero (Péninsule de Kola, Russie), du Mont St-Hilaire et du Mont Royal (Canada) et de 6 autres du nord-ouest de la Namibie (Cape Cross, Okenyenya, Messum, Etaneno, Kalkfeld,et Okorusu). Les compositions isotopiques de l'hydrogène des amphiboles des ces différentes zones présentent de grandes variations (-227 à -700/00), ce qui est atypique pour des magmas d'origine mantellique. Les valeurs comprises entre -80 et -400/00 indiquent une provenance du manteau. Ces larges variations de compositions ainsi que l'extrême appauvrissement en isotope lourd de l'hydrogène (D), en comparaison avec d'autres roches ignées, semblent être propres.aux roches alcalines et hyperalcalines de ce type, ce qui indiquerait un processus commun. Les différents complexes alcalins choisis présentent un large intervalle de composition chimique des amphiboles. La caractérisation des amphiboles par microscopie électronique et par spectroscopie Mössbauer contribuent à observer le contrôle du Fe sur le fractionnement des isotopes de l'hydrogène. En effet, cela a mis en évidence un contrôle du Fe sur le fractionnement et même, dans le cas du complexe hyperalcalin d'Ilímaussaq, une relation entre le rapport Fei3+/FeT et les variations du rapport D/H. Les complexes étudiés diffèrent de par leur index agpaïtique (Na+K/Al) et également de par leur contenu en fer. Les plus hautes valeurs en Fe (27-35 wt%) et en éléments alcalins dans les amphiboles, ainsi que les teneurs de D/H les plus basses et leur grande variation, sont celles du complexe d'Ilímaussaq. Les amphiboles de la Péninsule de Kola et du Canada sont similaires, mais toutefois moins appauvries en D. En ce qui concerne les amphiboles des complexes du NO de la Namibie, elles présentent des compositions isotopiques de l'hydrogène magmatiques normales (-73 à -100 0/00), contiennent moins de Fe (15-17 wt%) et sont fortement enrichies en Ca et moins en Na. Dans ce cas, l'alcalinité est moins importante en comparaison des autres complexes étudiés. En dehors des teneurs en éléments alcalins des amphiboles, l'alcalinité des fluides s'avère également un facteur important, ce qui est cohérent avec certaines suggestions à partir de systèmes expérimentaux. Afin de mieux contraindre ce facteur, des expériences d'échanges hydrothermaux entre les amphiboles et les fluides de salinité différente ont été effectuées en simulant des conditions naturelles. L'approximation d'amphiboles naturelles de complexes ignés alcalins, couplée aux expériences d'échange, aide à préciser les facteurs contrôlant le fractionnement des isotopes de l'hydrogène dans les roches alcalines. Les valeurs extrêmement basses de 3D des amphiboles de ces complexes alcalins peuvent être dues à une combinaison de différents facteurs, telles qu'une haute alcalinité, une haute teneur en Fe et une faible profondeur d'intrusion. Les grandes variations ainsi que les faibles valeurs de SD des amphiboles étudiées peuvent résulter d'un processus magmatique interne et il est peu probable que de l'eau météorique soit impliquée et/ou que le dégazage magmatique ait joué un rôle. THESIS ABSTRACT Major element and stable isotope compositions of amphiboles were analyzed from a number of alkaline and peralkaline igneous complexes in order to determine the importance of compositional variations in minerals to hydrogen isotope fractionations in natural mineral-melt-fluid systems. The thesis mainly focuses on nepheline syenites of well-studied, but chemically variable alkaline intrusive rocks, from which amphiboles and, if possible, other hydrous silicates such as micas and eudialytes were separated. The system of primary interest was the alkaline Ilímaussaq Complex of the Gardar Province of South Greenland. For the purpose of comparison additional samples were collected and examined from the Tugtutôq Complex (South Greenland), the Khibina and Lovozero Complexes (Kola Peninsular, Russia), Mount St-Hilaire and Mount Royal (Canada) and six further complexes from NW Namibia (Cape Cross, Okenyenya, Messum, Etaneno, Kalkfeld, and Okorusu). The hydrogen isotope compositions of amphiboles from the localities studied differ greatly, which is atypical for amphiboles from mantle, range between - 227 and - 700/00 (latter compatible with a simple mantle origin). As this wide range in compositions and the extreme depletion in the heavy hydrogen isotope (D) content relative to other igneous rocks appear to be unique to alkaline to peralkaline rocks of this type, a common process is indicated. The different alkaline complexes chosen cover a wide range of amphibole chemical compositions. Detailed chemical characterization of amphiboles by electron microprobe and Mössbauer spectroscopy analyses helped to constrain the control of Fe on the H-isotope fractionations. Complete characterization of the chemical compositions of the amphiboles support Fe-control on fractionations and at least for the peralkaline Ilímaussaq complex a relationship between Fe3+/FeT ratios and variations in D/H. The studied complexes differ in their agpaitic index (Na+K/Al) and also in their Fe-content. The most iron (27-35 wt. %) and alkaline element rich amphiboles, with the lowermost D/H ratio, as well with very wide range, are the ones from Ilímaussaq complex. Similar, but less D depleted amphiboles are from the Kola Peninsula and the Canadian localities. The complexes described from NW Namibia have amphiboles with normal magmatic hydrogen isotope composition (-730/00 to -1000/00), and have less Fe-content (15-17 wt. %), and are more Ca-and less Na-rich. In this case alkalinity is not that important in comparison to the other studied complexes. Beside the alkaline element contents in the amphiboles, the alkalinity of the fluids has been found to be an important factor, in conjunction with earlier suggestions from experimental systems. To further constrain this factor, hydrothermal exchange experiments between amphiboles and fluids of different salinity simulating natural conditions were performed. The approach of examining natural amphiboles from alkaline igneous complexes in parallel to performing exchange experiments - helped to further constrain the factors controlling the H-isotope fractionations in alkaline rocks. The observed changes between the hydrogen and oxygen isotope compositions of amphiboles and fluids before and after the experiments suggest that another phase was produced during the experiments, which influenced the final hydrogen isotope composition of the system. This presumably hydrous phase has also influenced the Fe3 +/Fe2+ ratio of the amphiboles, which became more oxidized. The extremely low SD values of amphiboles in these alkaline complexes may be due to a combination of different factors such as high alkalinity, high Fe-content, and shallow intrusion depths. This wide range and the low SD values of the amphiboles studied might be a result of internal, magmatic processes and it is unlikely that meteoric water was involved and/or magmatic degassing played an important role. RÉSUMÉ DE LA THÈSE (pour le grand public) Fractionnement isotopique de l'hydrogène entre amphiboles, micas et fluides dans des intrusions alcalines Zsófia Wáczek Directeur de thèse, Prof. Torsten W. Vennemann Institut de Minéralogie et Géochimie, Université de Lausanne Les roches alcalines et celles qui leurs sont associées sont des sources importantes de nombreux minéraux et minerais, tels l'apatite, le niobium, le diamant et autres pierres précieuses. Cette étude se concentre sur des complexes alcalins localisés dans le sud du Groenland, au Canada, dans la péninsule de Kola en Russie et au nord-ouest de la Namibie. Ces complexes sont composés de roches ayant cristallisé à partir de magmas et de fluides très enrichis en alcalins. Cet enrichissement permet la précipitation de minéraux inhabituels riches en potassium et/ou sodium, telles les amphiboles sodiques, également enrichies en fer. Les amphiboles étudiées ont des compositions calciques, sodi-calciques et sodiques, qui reflètent leurs différents environnements de formation. Des études précédentes ont révélé une large gamme de rapports isotopiques de l'hydrogène dans les amphiboles de roches hyperalcalines, dont certains extrêmement bas. Cette variation importante est très intrigante, sachant que des valeurs entre -40 et -800/00 correspondent à des silicates ignés hydratés et non altérés, alors que des valeurs descendant jusqu'a -1500/00 nécessiteraient une altération par de l'eau météorique et/ou une contamination par les roches environnantes ou des sédiments riches en matière organique. Dans lé cas précis du complexe d'Ilímaussaq (sud du Groenland), aucune de ces explications n'a pu être démontrée et des valeurs encore plus faibles ont été trouvées. Le complexe d'Ilímaussaq présente des valeurs de rapport isotopique de l'hydrogène entre -227 et -500/00 dans les amphiboles. Une origine mantellique permet d'expliquer les valeurs élevées, mais d'autres processus doivent entrer en jeu pour engendrer les valeurs les plus négatives. C'est à l'identification de ces processus que nous nous sommes attachés dans ce travail. Les grandes variations observées dans les teneurs en fer et dans le rapport Fe3+/FeT des roches et des minéraux de ces complexes sont corrélées avec d'autres paramètres chimiques, tels que la composition isotopique de l'hydrogène dans les amphiboles. Nous avons dès lors abordé les questions suivantes: quelle est la relation entre la teneur en fer des amphiboles et leur composition isotopique? Que nous apprennent les changements de la teneur en fer et les changements dans le rapport Fe3+/FeT sur les processus pétrologiques dans ces roches? Pour répondre à ces questions, nous avons analysé les compositions isotopiques de l'oxygène et de l'hydrogène dans les amphiboles et d'autres silicates hydratés. La composition chimique et le rapport Fe3+/FeT des amphiboles ont également été déterminés. Des expériences hydrothermales simulant des conditions naturelles ont été entreprises afin de mieux comprendre les processus de fractionnement isotopiques dans ces systèmes très alcalins. Nos conclusions sont les suivantes: (1) Les valeurs extrêmement faibles ainsi que les larges variations des rapports isotopiques de l'hydrogène des amphiboles de ces complexes alcalins sont dues à une combinaison de facteurs tels que la forte alcalinité, la haute teneur en fer et la profondeur très faible de l'intrusion. (2) Ces valeurs sont probablement le résultat de processus magmatiques internes. (3) Il est peu probable que les eaux météoriques et/ou le dégazage magmatique aient joué un rôle lors de la formation de ces amphiboles. (4) Certaines corrélations, en accord avec les études précédentes, ont pu être trouvées au niveau des concentrations en fer. (5) Dans le cas du complexe d'Ilímaussaq exclusivement, une relation a été trouvée entre le rapport Fe3+/FeT et la composition isotopique de l'hydrogène des amphiboles.