The use of pulse amplitude modulated fluorescence techniques for metal toxicity assessment in fluvial biofilms

Metal pollution in rivers is in great concern with human activities in the fluvial watershed. This thesis aims to investigate the potential use of chl-a fluorescence parameters as biomarkers of metal toxicity, and to find cause-effect relationships between metal exposures, other environmental factor (i.e. light), and functional and structural biofilm responses. This thesis demonstrates that the use of chl-a fluorescence parameters allows detect early effects on biofilms caused by zinc toxicity, both in the laboratory as in polluted rivers. In microcosm experiments, the use of chl-a fluorescence parameters allows evaluates structural changes on photosynthetic apparatus and in algal groups’ composition of biofilms long-term exposed to zinc. In order to evaluate the effects of chronic metal pollution in rivers, it is recommended the use of biofilm translocation experiments and the use of a multi-biomarker approach.

Analytical methodologies based on X-Ray Fluorescence Spectrometry (XRF) and Inductively Couple Plasma Spectroscopy (ICP) for the assessment of metal dispersal around mining environments

La investigació que es presenta en aquesta tesi es centra en l'aplicació i millora de metodologies analítiques existents i el desenvolupament de nous procediments que poden ser utilitzats per a l'estudi dels efectes ambientals de la dispersió dels metalls entorn a les zones mineres abandonades. En primer lloc, es van aplicar diferents procediments d'extracció simple i seqüencial per a estudiar la mobilitat, perillositat i bio-disponibilitat dels metalls continguts en residus miners de característiques diferents. Per altra banda, per a estudiar les fonts potencials de Pb en la vegetació de les zones mineres d'estudi, una metodologia basada en la utilització de les relacions isotòpiques de Pb determinades mitjançant ICP-MS va ser avaluada. Finalment, tenint en compte l'elevat nombre de mostres analitzades per a avaluar l'impacte de les activitats mineres, es va considerar apropiat el desenvolupament de mètodes analítics d'elevada productivitat. En aquest sentit la implementació d'estratègies quantitatives així com l'aplicació de les millores instrumentals en els equips de XRF han estat avaluades per a aconseguir resultats analítics fiables en l'anàlisi de plantes. A més, alguns paràmetres de qualitat com la precisió, l'exactitud i els límits de detecció han estat curosament determinats en les diverses configuracions de espectròmetres de XRF utilitzats en el decurs d'aquest treball (EDXRF, WDXRF i EDPXRF) per a establir la capacitat de la tècnica de XRF com a tècnica alternativa a les clàssiques comunament aplicades en la determinació d'elements en mostres vegetals.

A study on the phylogeny and the ecology of ammonia-oxidizing bacteria using a new molecular marker based on the gene amoB

L'agricultura i la industrialització han causat un augment significatiu del nombre d'ambients rics en amoni. La presència de compostos nitrogenats redueix la qualitat de l'aigua, causant problemes de toxicitat, deteriorant el medi ambient i fins i tot afectant la salut humana. En conseqüència, la nitrificació s'ha convertit en un procés global que afecta al cicle del nitrogen a la biosfera. Els bacteris oxidadors d'amoni (AOB) són els responsables de l'oxidació de l'amoni a nitrit, i juguen un paper essencial en el cicle del nitrogen. Els primers oxidadors d'amoni foren aïllats a finals del segle XIX, però la lentitud del seu creixement i les dificultats per cultivar-los feren que fins als anys 80, amb els primers estudis emprant el gen 16SrDNA, no s'assolís un coneixement complert d'aquest grup bacterià. Actualment les bases de dades contenen multitud d'entrades amb seqüències corresponents a AOB. L'objectiu d'aquest treball era trobar, desenvolupar i avaluar eines útils i fiables per a l'estudi dels AOB en mostres ambientals. En aquest treball primer descrivim la utilització de la hibridació in situ amb fluorescència (FISH), mitjançant l'aplicació de sondes amb diana en el 16SrRNA dels AOB. La FISH ens va permetre detectar i recomptar aquest grup bacterià; no obstant, aquest mètode no permetia la detecció de noves seqüències, pel que es necessitava una nova eina. Amb aquesta intenció vam aplicar la seqüència de la sonda Nso1225 en una PCR. El fet d'amplificar específicament un fragment del 16SrDNA dels AOB va suposar el desenvolupament d'una nova eina molecular que permetia detectar la presència i diversitat d'aquests bacteris en ambients naturals. Malgrat tot, algunes seqüències pertanyents a bacteris no oxidadors d'amoni del subgrup β dels proteobacteris, eren també obtingudes amb aquesta tècnica. Així mateix, un dels inconvenients de l'ús del 16SrDNA com a marcador és la impossibilitat de detectar simultàniament els AOB que pertanyen als subgrups β i γ dels proteobacteris. El gen amoA, que codifica per la subunitat A de l'enzim amoni monooxigenasa (AMO), era aleshores àmpliament utilitzat com a marcador per a la detecció dels AOB. En aquest treball també descrivim la utilització d'aquest marcador en mostres procedents d'un reactor SBR. Aquest marcador ens va permetre identificar seqüències de AOB en la mostra, però la necessitat de detectar amoA mitjançant clonatge fa que l'ús d'aquest marcador requereixi massa temps per a la seva utilització com a eina en estudis d'ecologia microbiana amb moltes mostres. Per altra banda, alguns autors han assenyalat l'obtenció de seqüències de no AOB en utilitzar amoA en un protocol de PCR-DGGE. Amb la finalitat d'obtenir una eina ràpida i rigorosa per detectar i identificar els AOB, vam desenvolupar un joc nou d'oligonucleòtids amb diana en el gen amoB, que codifica per a la subunitat transmembrana de l'enzim AMO. Aquest gen ha demostrat ser un bon marcador molecular pels AOB, oferint, sense tenir en compte afiliacions filogenètiques, una elevada especificitat, sensibilitat i fiabilitat. En aquest treball també presentem una anàlisi de RT-PCR basada en la detecció del gen amoB per a la quantificació del gènere Nitrosococcus. El nou joc d'oligonucleòtids dissenyat permet una enumeració altament específica i sensible de tots els γ-Nitrosococcus coneguts. Finalment, vam realitzar un estudi poligènic, comparant i avaluant els marcadors amoA, amoB i 16SrDNA, i vàrem construir un arbre filogenètic combinat. Com a resultat concloem que amoB és un marcador adequat per a la detecció i identificació dels AOB en mostres ambientals, proporcionant alhora agrupacions consistents en fer inferències filogenètiques. Per altra banda, la seqüència sencera del gen 16S rDNA és indicada com a marcador en estudis amb finalitats taxonòmiques i filogenètiques en treballar amb cultius purs de AOB.

The effects of inadvertent venting introduced by a probe tube in real ear gain

This paper discusses a study to determine if inadvertent venting introduced by a probe-tube significantly alters real ear gain measurements when vented earmolds fit tightly.

The calibration and use of probe-test microphones

This paper examines the characteristics of the probe-tube microphone and its use in measuring sound pressure in the ear canal. Specifically the paper studies the free field and the coupler calibrations of several probe-tube microphones with tubes of different sizes and determines which characteristics of a probe tube are necessary for accurate measurements in both a free field and in a closed coupler.

A survey on sampling and probe methods for inverse problems

The goal of the review is to provide a state-of-the-art survey on sampling and probe methods for the solution of inverse problems. Further, a configuration approach to some of the problems will be presented. We study the concepts and analytical results for several recent sampling and probe methods. We will give an introduction to the basic idea behind each method using a simple model problem and then provide some general formulation in terms of particular configurations to study the range of the arguments which are used to set up the method. This provides a novel way to present the algorithms and the analytic arguments for their investigation in a variety of different settings. In detail we investigate the probe method (Ikehata), linear sampling method (Colton-Kirsch) and the factorization method (Kirsch), singular sources Method (Potthast), no response test (Luke-Potthast), range test (Kusiak, Potthast and Sylvester) and the enclosure method (Ikehata) for the solution of inverse acoustic and electromagnetic scattering problems. The main ideas, approaches and convergence results of the methods are presented. For each method, we provide a historical survey about applications to different situations.

A numerical study of the probe method

The goal of this work is the numerical realization of the probe method suggested by Ikehata for the detection of an obstacle D in inverse scattering. The main idea of the method is to use probes in the form of point source (., z) with source point z to define an indicator function (I) over cap (z) which can be reconstructed from Cauchy data or far. eld data. The indicator function boolean AND (I) over cap (z) can be shown to blow off when the source point z tends to the boundary aD, and this behavior can be used to find D. To study the feasibility of the probe method we will use two equivalent formulations of the indicator function. We will carry out the numerical realization of the functional and show reconstructions of a sound-soft obstacle.

Unification of the probe and singular sources methods for the inverse boundary value problem by the no-response test

In this article, we use the no-response test idea, introduced in Luke and Potthast (2003) and Potthast (Preprint) and the inverse obstacle problem, to identify the interface of the discontinuity of the coefficient gamma of the equation del (.) gamma(x)del + c(x) with piecewise regular gamma and bounded function c(x). We use infinitely many Cauchy data as measurement and give a reconstructive method to localize the interface. We will base this multiwave version of the no-response test on two different proofs. The first one contains a pointwise estimate as used by the singular sources method. The second one is built on an energy (or an integral) estimate which is the basis of the probe method. As a conclusion of this, the probe and the singular sources methods are equivalent regarding their convergence and the no-response test can be seen as a unified framework for these methods. As a further contribution, we provide a formula to reconstruct the values of the jump of gamma(x), x is an element of partial derivative D at the boundary. A second consequence of this formula is that the blow-up rate of the indicator functions of the probe and singular sources methods at the interface is given by the order of the singularity of the fundamental solution.

Eddy current testing system with scanning probe head having parallel and normal sensing coils

An eddy current testing system consists of a multi-sensor probe, a computer and a special expansion card and software for data-collection and analysis. The probe incorporates an excitation coil, and sensor coils; at least one sensor coil is a lateral current-normal coil and at least one is a current perturbation coil.

Eddy current testing program with scanning probe head having parallel and normal sensing coils

An eddy current testing system consists of a multi-sensor probe, computer and a special expansion card and software for data collection and analysis. The probe incorporates an excitation coil, and sensor coils; at least one sensor coil is a lateral current-normal coil and at least one is a current perturbation coil.

Interaction of flavonoids with bovine serum albumin: a fluorescence quenching study

The interaction between four flavonoids (catechin, epicatechin, rutin and quercetin) and bovine serum albumin (BSA) was investigated using tryptophan fluorescence quenching. Quenching constants were determined using the Stern-Volmer equation to provide a measure of the binding affinity between the flavonoids and BSA. The binding affinity was found to be strongest for quercetin, and ranked in the order quercetin>rutin>epicatechin=catechin. The pH in the range of 5 to 7.4 does not affect significantly (p<0.05) the association of rutin, epicatechin and catechin with BSA, but quercetin exhibited a stronger affinity at pH 7.4 than at lower pH (p<0.05). Quercetin has a total quenching effect on BSA tryptophan fluorescence at a molar ratio of 10:1 and rutin at approximately 25:1. However, epicatechin and catechin did not fully quench tryptophan fluorescence over the concentration range studied. Furthermore, the data suggested that the association between flavonoids and BSA did not change molecular conformation of BSA and that hydrogen bonding, ionic and hydrophobic interaction are equally important driving forces for protein-flavonoid association.

Chlorophyll fluorescence technique as a rapid diagnostic test of the effects of the photosynthetic inhibitor chlorotoluron on two winter wheat cultivars

A modified chlorophyll fluorescence technique was evaluated as a rapid diagnostic test of the susceptibility of wheat cultivars to chlorotoluron. Two winter wheat cultivars (Maris Huntsman and Mercia) exhibited differential response to the herbicide. All of the parameters of chlorophyll fluorescence examined were strongly influenced by herbicide concentration. Additionally, the procedure adopted here for the examination of winter wheat cultivar sensitivity to herbicide indicated that the area above the fluorescence induction curve and the ratio F-V/F-M are appropriate chlorophyll fluorescence parameters for detection of differential herbicide response between wheat cultivars. The potential use of this technique as an alternative to traditional methods of screening new winter wheat cultivars for their response to photosynthetic inhibitor herbicide is demonstrated here.