STUDIES ON THE DIELECTRIC BEHAVIOUR OF POLYPYRROLE AND ITS COMPOSITES WITH POLY (VINYL CHLORIDE)

Polypyrrole/poly (vinyl chloride) semi-interpenenzrtirtg networks of different compositions are prepared using anunonitun per sulfate initiator at room temperature in pellet.form and lilrrt form and their dielectric properties are studied at different microwave frequencies. An HP 8510 Vector network analyzer interfaced with a computer is used. The cavity-perturbation technique is employed for the study

Anisotropy in elastic properties of lithium sodium sulphate hexahydrate single crystal���An ultrasonic study

The double sulfate family (ABSO4), where A and B are alkali metal cations, is the object of great interest owing to the complexity and richness of its sequence of phase transition induced by temperature variation. A new sulfate salt characterized by the presence of water molecule in the unit cell with the chemical formula, Li2Na3(SO4)2���6H2O (LSSW), was obtained. The ultrasonic velocity measurement was done with pulse echo overlap technique [PEO]. All the six second order elastic stiffness constants, C11 = C22, C33, C44 = C55, C12, C14 and C13 = C23 are reported for the first time. The anisotropy in the elastic properties of the crystal are well explained by the pictorial representation of the polar plots of phase velocity, slowness, Young���s modulus and linear compressibility in a���b and a���c planes.

Biochemical Effects of Anionic, Cationic and Non Ionic Surfactants on a Tropical Teleost Oreochromis Mossambicus(Peters) and a Marine Cyanobacterium Synechocystis Salina Wislouch

The present work is a base line attempt to investigate and assess the toxicities of three surfactants viz. anionic sodium dodecyl sulfate (SDS), non ionic Triton X-1OO (TX-IOO) and cationic cetyl trimethyl ammonium bromide (CTAB). These compounds represent simple members of the often neglected group of aquatic pollutants i.e. the anionic alkyl sulfates, non ionics and the cationics. These compounds are widely used In plastic industry, pesticide/herbicide formulations, detergents, oil spill dispersants, molluscicides etc. The test organisms selected for the present study are the cyanobacterium Synechocystis salina Wislouch representing a primary producer in the marine environment and a fresh water adapted euryhaline teleost Oreochromis mossambicus (peters) at the consumer level of the ecological pyramid. The fish species, though not indigenous to our country, is now found ubiquitously in fresh water systems and estuaries. Also it is highly resistant to pollutants and has been suggested as an indicator of pollution in tropical region .

Preparation and characterization of nanocrystalline transition metal-loaded sulfated titania through sol-gel method

Transition metal-loaded (3%) nanocrystalline sulfated titania (ST) powders are prepared using the sol���gel technique. Anatase is found as the active phase in all the samples. Sulfate ion impregnation decreases the crystallite size and stabilizes the anatase phase of TiO2. Acidity of the samples is found to increase by the incorporation of sulfate ion and also by the modification by transition metal ions. All the prepared catalysts are found stable up to 700 ��C.

Photopyroelectric study of thermal properties and phase transitions in selected solids

This thesis presents in detail. the theoretical developments and calculations which are used for the simultaneous determination of thermal parameters, namely thermal diffusivity (a). thermal effusivity (e), thermal conductivity (K) and heat capacity (cr ) employing photopyroelectric technique. In our calculations. we have assumed that the pyroelectric detector is supported on a copper backing. so that there will be sufficient heat exchange between the heated pyroelectric detector and the backing so that the signal fluctuations are reduced to a minimum. Since the PPE signal depends on the properties of the detector that are also temperature dependent. a careful temperature calibration of the system need to be carried out. APPE cell has been fabricated for the measurements that can be used to measure the thermal properties of solid samples from ~ 90 K to ~ 350 K. The cell has been calibrated using standard samples and the accuracy of the technique is found to be of the order of�� 1%.In this thesis, we have taken up work n photopyroelectric investigation of thermal parameters of ferroelectric crystals such as Glycine phosphite (NH3CH2COOH3P03), Triglycine sulfate and Thiourea as well as mixed valence perovskites samples such as Lead doped Lanthanum Manganate (Lal_xPb~Mn03) Calcium doped (Lal_xCaxMnOJ) and Nickel doped Lanthanum Stroncium Cobaltate (Lao~Sro5Ni,Col_x03).The three ferroelectric crystals are prepared by the slow evaporation technique and the mixed valence perovskites by solid state reaction technique.Mixed valence perovskites, with the general formula RI_xA~Mn03 (R = La. Nd or Pr and A = Ba, Ca, Sr or Pb) have been materials of intense experimental and theoretical studies over the past few years. These materials show . colossal magneloresis/ance' (CMR) in samples with 0.2 < x < 0.5 in such a doping region, resistivity exhibits a peak at T = T p' the metal - insulator transition temperature. The system exhibits metallic characteristics with d %T > Oabove Tp (wherep is the resistivity) and insulating characteristics with d % T < 0 above T p. Despite intensive investigations on the CMR phenomena and associated electrical properties. not much work has been done on the variation of thermal properties of these samples. We have been quite successful in finding out the nature of anomaly associated with thermal properties when the sample undergoes M-I transition.The ferroelectric crystal showing para-ferroelectric phase transitions - Glycine phosphite. Thiourea and Triglycine sulfate - are studied in detail in order to see how well the PPE technique enables one to measure the thermal parameters during phase transitions. It is seen that the phase transition gets clearly reflected in the variation of thermal parameters. The anisotropy in thermal transport along different crystallographic directions are explained in terms of the elastic anisotropy and lattice contribution to the thermal conductivity. Interesting new results have been obtained on the above samples and are presented in three different chapters of the thesis.In summary. we have carried investigations of the variations of the thermal parameters during phase transitions employing photopyroelectric technique. The results obtained on different systems are important not only in understanding the physics behind the transitions but also in establishing the potentiality of the PPE tool. The full potential of PPE technique for the investigation of optical and thermal properties of materials still remains to be taken advantage of by workers in this field.

Studies on the catalysis by sulfated mixed oxides of tin with some rare earth elements

A comparative study of acid-base properties and catalytic activity of Sn-La and Sn-Sm mixed oxides and their corresponding sulfate modified analogues are reported in this thesis. The catalytic activity and product selectivity in the decomposition of alcohols are correlated with the acid-base and redox properties of the catalyst systems under study The effect of catalyst preparation, pretreatment and various reaction parameters on the catalytic activity of sulfate modified oxides is investigated in the oxidative dehydrogenation reactions The experimental conditions are optimised to synthesise industrially important organic chemicals viz. 2,6 xylenol, o-cresol, N-methylanilne and N,N-dimethylaniline employing the mixed oxide systems. The effect of sulfate treatment on the catalytic activity of these systems in the alkylation reactions of phenol, anisole and aniline is also investigated and the merits and demerits of sulfate treatment are highlighted.

Protease inhibitor from Moringa oleifera with potential for use as therapeutic drug and as seafood preservative

Protease inhibitors are well known to have several applications in medicine and biotechnology. Several plant sources are known to return potential protease inhibitors. In this study plants belonging to different families of Leguminosae, Malvaceae, Rutaceae, Graminae and Moringaceae were screened for the protease inhibitor. Among them Moringa oleifera, belonging to the family Moringaceae, recorded high level of protease inhibitor activity after ammonium sulfate fractionation. M. oleifera, which grows throughout most of the tropics and having several industrial and medicinal uses, was selected as a source of protease inhibitor since so far no reports were made on isolation of the protease inhibitor. Among the different parts of M. oleifera tested, the crude extract isolated from the mature leaves and seeds showed the highest level of inhibition against trypsin. Among the various extraction media evaluated, the crude extract prepared in phosphate buffer showed maximum recovery of the protease inhibitor. The protease inhibitor recorded high inhibitory activity toward the serine proteases thrombin, elastase, chymotrypsin and the cysteine

Detergent compatible alkaline lipase produced by marine Bacillus smithii BTMS 11

Bacillus smithii BTMS 11, isolated from marine sediment, produced alkaline and thermostable lipase. The enzyme was purified to homogeneity by ammonium sulfate precipitation and ion exchange chromatography which resulted in 0.51 % final yield and a 4.33 fold of purification. The purified enzyme was found to have a specific activity of 360 IU/mg protein. SDS-PAGE analyses, under non-reducing and reducing conditions, yielded a single band of 45 kDa indicating the single polypeptide nature of the enzyme and zymogram analysis using methylumbelliferyl butyrate as substrate confirmed the lipolytic activity of the protein band. The enzyme was found to have 50 C and pH 8.0 as optimum conditions for maximal activity. However, the enzyme was active over wide range of temperatures (30���80 C) and pH (7.0���10.0). Effect of a number of metal salts, solvents, surfactants, and other typical enzyme inhibitors on lipase activity was studied to determine the novel characteristics of the enzyme. More than 90 % of the enzyme activity was observed even after 3 h of incubation in the presence of commercial detergents Surf, Sunlight, Ariel, Henko, Tide and Ujala indicating the detergent compatibility of B. smithii lipase. The enzyme was also found to be efficient in stain removal from cotton cloths. Further it was observed that the enzyme could catalyse ester synthesis between fatty acids of varying carbon chain lengths and methanol with high preference for medium to long chain fatty acids showing 70 % of esterification. Results of the study indicated scope for application of this marine bacterial lipase in various industries

High Styrene���Rubber Ionomers, an Alternative to Thermoplastic Elastomers

High styrene rubber ionomers were prepared by sulfonating styrene���butadiene rubber of high styrene content (high styrene rubber) in 1,2-dichloroethane using acetyl sulfate reagent, followed by neutralization of the precursor acids using methanolic zinc acetate. The ionomers were characterized using X-ray fluorescence spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR), dynamic mechanical analysis (DMA), and also by the evaluation of mechanical properties. The FTIR studies of the ionomer reveal that the sulfonate groups are attached to the benzene ring. The NMR spectra give credence to this observation. Results of DMA show an ionic transition (Ti) in addition to glass���rubber transition (Tg). Incorporation of ionic groups results in improved mechanical properties as well as retention of properties after three cycles of processing

Salinity-induced changes in the microbial use of sugarcane filter cake added to soil

Five laboratory incubation experiments were carried out to assess the salinity-induced changes in the microbial use of sugarcane filter cake added to soil. The first laboratory experiment was carried out to prove the hypothesis that the lower content of fungal biomass in a saline soil reduces the decomposition of a complex organic substrate in comparison to a non-saline soil under acidic conditions. Three different rates (0.5, 1.0, and 2.0%) of sugarcane filter cake were added to both soils and incubated for 63 days at 30��C. In the saline control soil without amendment, cumulative CO2 production was 70% greater than in the corresponding non-saline control soil, but the formation of inorganic N did not differ between these two soils. However, nitrification was inhibited in the saline soil. The increase in cumulative CO2 production by adding filter cake was similar in both soils, corresponding to 29% of the filter cake C at all three addition rates. Also the increases in microbial biomass C and biomass N were linearly related to the amount of filter cake added, but this increase was slightly higher for both properties in the saline soil. In contrast to microbial biomass, the absolute increase in ergosterol content in the saline soil was on average only half that in the non-saline soil and it showed also strong temporal changes during the incubation: A strong initial increase after adding the filter cake was followed by a rapid decline. The addition of filter cake led to immobilisation of inorganic N in both soils. This immobilisation was not expected, because the total C-to-total N ratio of the filter cake was below 13 and the organic C-to-organic N ratio in the 0.5 M K2SO4 extract of this material was even lower at 9.2. The immobilisation was considerably higher in the saline soil than in the non-saline soil. The N immobilisation capacity of sugarcane filter cake should be considered when this material is applied to arable sites at high rations. The second incubation experiment was carried out to examine the N immobilizing effect of sugarcane filter cake (C/N ratio of 12.4) and to investigate whether mixing it with compost (C/N ratio of 10.5) has any synergistic effects on C and N mineralization after incorporation into the soil. Approximately 19% of the compost C added and 37% of the filter cake C were evolved as CO2, assuming that the amendments had no effects on the decomposition of soil organic C. However, only 28% of the added filter cake was lost according to the total C and d13C values. Filter cake and compost contained initially significant concentrations of inorganic N, which was nearly completely immobilized between day 7 and 14 of the incubation in most cases. After day 14, N re-mineralization occurred at an average rate of 0.73 ��g N g-1 soil d-1 in most amendment treatments, paralleling the N mineralization rate of the non-amended control without significant difference. No significant net N mineralization from the amendment N occurred in any of the amendment treatments in comparison to the control. The addition of compost and filter cake resulted in a linear increase in microbial biomass C with increasing amounts of C added. This increase was not affected by differences in substrate quality, especially the three times larger content of K2SO4 extractable organic C in the sugarcane filter cake. In most amendment treatments, microbial biomass C and biomass N increased until the end of the incubation. No synergistic effects could be observed in the mixture treatments of compost and sugarcane filter cake. The third 42-day incubation experiment was conducted to answer the questions whether the decomposition of sugarcane filter cake also result in immobilization of nitrogen in a saline alkaline soil and whether the mixing of sugarcane filter cake with glucose (adjusted to a C/N ratio of 12.5 with (NH4)2SO4) change its decomposition. The relative percentage CO2 evolved increased from 35% of the added C in the pure 0.5% filter cake treatment to 41% in the 0.5% filter cake +0.25% glucose treatment to 48% in the 0.5% filter cake +0.5% glucose treatment. The three different amendment treatments led to immediate increases in microbial biomass C and biomass N within 6 h that persisted only in the pure filter cake treatment until the end of the incubation. The fungal cell-membrane component ergosterol showed initially an over-proportionate increase in relation to microbial biomass C that fully disappeared at the end of the incubation. The cellulase activity showed a 5-fold increase after filter cake addition, which was not further increased by the additional glucose amendment. The cellulase activity showed an exponential decline to values around 4% of the initial value in all treatments. The amount of inorganic N immobilized from day 0 to day 14 increased with increasing amount of C added in comparison to the control treatment. Since day 14, the immobilized N was re-mineralized at rates between 1.31 and 1.51 ��g N g-1 soil d-1 in the amendment treatments and was thus more than doubled in comparison with the control treatment. This means that the re-mineralization rate is independent from the actual size of the microbial residues pool and also independent from the size of the soil microbial biomass. Other unknown soil properties seem to form a soil-specific gate for the release of inorganic N. The fourth incubation experiment was carried out with the objective of assessing the effects of salt additions containing different anions (Cl-, SO42-, HCO3-) on the microbial use of sugarcane filter cake and dhancha leaves amended to inoculated sterile quartz sand. In the subsequent fifth experiment, the objective was to assess the effects of inoculum and temperature on the decomposition of sugar cane filter cake. In the fourth experiment, sugarcane filter cake led to significantly lower respiration rates, lower contents of extractable C and N, and lower contents of microbial biomass C and N than dhancha leaves, but to a higher respiratory quotient RQ and to a higher content of the fungal biomarker ergosterol. The RQ was significantly increased after salt addition, when comparing the average of all salinity treatments with the control. Differences in anion composition had no clear effects on the RQ values. In experiment 2, the rise in temperature from 20 to 40��C increased the CO2 production rate by a factor of 1.6, the O2 consumption rate by a factor of 1.9 and the ergosterol content by 60%. In contrast, the contents of microbial biomass N decreased by 60% and the RQ by 13%. The effects of the inoculation with a saline soil were in most cases negative and did not indicate a better adaptation of these organisms to salinity. The general effects of anion composition on microbial biomass and activity indices were small and inconsistent. Only the fraction of 0.5 M K2SO4 extractable C and N in non-fumigated soil was consistently increased in the 1.2 M NaHCO3 treatment of both experiments. In contrast to the small salinity effects, the quality of the substrate has overwhelming effects on microbial biomass and activity indices, especially on the fungal part of the microbial community.

Einflu�� der Gew��sserversauerung auf Hyporheos und Bryorheos: Untersuchungen an zwei Waldb��chen im Westharz

Im Rahmen der Fallstudie Harz sollte an der Schnittstelle zwischen Grundlagenforschung und angewandter Forschung ein Beitrag zur Kl��rung der Frage geleistet werden, inwieweit zwei Zul��ufe der S��setalsperre im Westharz versauert bzw. versauerungsgef��hrdet sind; aus diesem Stausee wird Trinkwasser f��r mehrere Gemeinden in Norddeutschland gewonnen. Die Belastung des fast vollst��ndig bewaldeten Einzugsgebiets der S��setalsperre mit luftb��rtigen Schadstoffen (Saurer Regen) z��hlte zu den h��chsten in Mitteleuropa. An jeweils drei Untersuchungsstellen der beiden B��che Alte Riefensbeek (R1 bis R3) und Gro��e S��se (S1 bis S3) wurden zwischen M��rz 1987 und November 1988 Proben aus Moospolstern und dem hyporheischen Interstitial entnommen und physikalisch, chemisch und biologisch untersucht. Erg��nzend wurden Wasserproben zwischen M��rz 1986 und Oktober 1991 sowie vom April 1998 ebenso wie qualitative F��nge von Makroinvertebraten zwischen November 1986 und Juli 1990 sowie vom April 1998 ausgewertet. Die Analyse der tierischen Besiedlung der Moos- und Interstitialproben beschr��nkte sich auf die taxonomischen Gruppen Turbellaria (Strudelw��rmer), Mollusca (Weichtiere), Amphipoda (Flohkrebse), Ephemeroptera (Eintagsfliegen), Plecoptera (Steinfliegen), Heteroptera (Wanzen), Megaloptera (Schlammfliegen), Coleoptera (K��fer), Trichoptera (K��cherfliegen) und Diptera (Zweifl��gler). Der Grundsatz, da�� normalverteilte und nicht normalverteilte Daten statistisch unterschiedlich behandelt werden m��ssen, wurde konsequent angewandt. Am Beispiel der Choriotopstruktur wurde gezeigt, da�� die Auswahl des Analyseverfahrens das Ergebnis der ��kologischen Interpretation multivariater statistischer Auswertung beeinflu��t. Die Daten der Korngr����en-Verteilung wurden vergleichend einer univariaten und einer multivariaten statistischen Analyse unterworfen. Mit dem univariaten Verfahren wurden die Gradienten der ��kologisch relevanten Korngr����en-Parameter eher erkannt als mit dem multivariaten Verfahren. Die Auswirkungen von Gew��sserversauerung sowie anderer Umweltfaktoren (insgesamt 42 Faktoren) auf die Lebensgemeinschaften wurden anhand der Parameter Artenzahl, Besiedlungsdichte, K��rpergr����e und Biomasse untersucht. Abundanz, Biomasse und K��rpergr����e sowie die Umweltfaktoren wurden auf einem horizontalen Gradienten, d.h. im L��ngslauf der B��che, und auf einem vertikalen Gradienten, d.h. flie��ende Welle / Bryorheon / Benthon versus Hyporheon, untersucht. Es wurde ein terminologisches System f��r die Kompartimente in der Flie��gew��sser-Aue vorgeschlagen, das in sich einheitlich ist. Es wurde ein neuer Moos-Vitalit��tsindex f��r die Moospolster vorgestellt. Es wurden Bestimmungsschl��ssel f��r die Larven der Chloroperlidae (Steinfliegen-Familie) und der Empididae (Tanzfliegen) in den beiden Harzb��chen entwickelt. Die untersuchten Bachstrecken waren frei von Abwasserbelastung. An zwei Stellen wurde Wasser f��r einen Forellenteich ausgeleitet. Abgesehen von zwei meterhohen Abst��rzen in der Gro��en S��se waren wasserbauliche Ver��nderungen ohne gro��e Bedeutung. Das Abflu��-Regime war insofern nicht mehr nat��rlich, als beide B��che in das System der bergbaulichen Bew��sserungsgr��ben des Oberharzes eingebunden sind. Die S��se hatte ein F-nivopluviales Abflu��-Regime, der abflu��reichste Doppelmonat war der M��rz / April, die Unregelm����igkeit des Abflu��-Regimes war sehr hoch, die Vorhersagbarkeit sehr niedrig, die monatlichen Abflu��-Maxima wiesen eine sehr geringe Konstanz auf. Der Zeitraum der biologischen Probenahme wurde von ��berdurchschnittlich vielen Tagen mit m����ig erh��hten Abfl��ssen gepr��gt, sehr gro��e Hochwasser-Wellen fehlten aber. Die Abflu��-Dynamik wurde statistisch beschrieben. Das hydraulische Regime wurde anhand der Me��gr����en Flie��geschwindigkeit, Flie��kraft und FROUDE-Zahl dargestellt. Der Zusammenhang zwischen Abflu�� und Flie��geschwindigkeit auf der einen Seite und der Korngr����en-Verteilung auf der anderen Seite wurde statistisch untersucht, ebenfalls zwischen dem Abflu�� und dem Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt der Feinstpartikel sowie dem Wasserchemismus. In den Phasen ohne Hochwasser hatte das Hyporheal die Funktion einer Senke f��r Feinstk��rner. Das Bachbett der Alten Riefensbeek war stabiler als das der Gro��en S��se. Insgesamt gesehen war das hyporheische Sediment in den quellnahen Abschnitten grobk��rniger und auf den quellfernen Strecken feink��rniger. Der prozentuale Anteil der Feinstk��rner im Hyporheal und Benthal nahm aber im L��ngslauf der B��che ab. Dies ist ungew��hnlich, konnte aber nicht plausibel mit geologischen und hydrologischen Me��gr����en erkl��rt werden. Beide B��che waren sommerkalt. Der Einflu�� der Wassertemperatur auf die Larvalentwicklung wurde beispielhaft an den Taxa Baetis spp. und Leuctra gr. inermis untersucht. Es gab eine Tendenz, da�� der Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt der Feinstpartikel vom Benthal in das Hyporheal anstieg. Dies war ein weiterer Hinweis darauf, da�� das Hyporheal die Funktion einer Senke und Vorratskammer f��r N��hrstoffe hat. Der Zusammenhang zwischen partikul��rer und gel��ster Kohlenstoff-Fraktion wurde diskutiert. Im Hyporheon war die Nitrifikation nicht st��rker als in der flie��enden Welle. Es gab Hinweise, da�� die sauren pH-Werte in der Gro��en S��se die Nitrifikation hemmten. Die Valenzen der Moos- und Tier-Taxa bez��glich Flie��geschwindigkeit, pH-Wert, Alkalinit��t sowie der Gehalte von Sauerstoff, Calcium, Magnesium, Kalium und Natrium wurden zusammengestellt. Das hyporheische Sediment war sehr grob und hatte eine hohe Porosit��t. Der Austausch zwischen flie��ender Welle und hyporheischem Wasser konnte deshalb sehr schnell erfolgen, es gab keine intergranulare Sprungschicht, die physikalischen und chemischen Tiefengradienten waren in den meisten F��llen gar nicht ausgepr��gt oder nur sehr flach. Die Wassertemperatur des Freiwassers unterschied sich nicht signifikant von derjenigen im hyporheischen Wasser. Es gab -- von wenigen Ausnahmen bei pH-Wert, Leitf��higkeit und Sauerstoffgehalt abgesehen -- keine signifikanten Unterschiede zwischen dem Wasserchemismus der flie��enden Welle und dem des Hyporheals. Die physikalischen und chemischen Voraussetzungen f��r die Refugialfunktion des Hyporheons waren deshalb f��r versauerungsempfindliche Taxa nicht gegeben. In der Tiefenverteilung der untersuchten Tiergruppen im Hyporheal lag das Maximum der Abundanz bzw. Biomasse h��ufiger in 10 cm als in 30 cm Tiefe. Daraus l����t sich aber keine allgemeine Gesetzm����igkeit ableiten. Es wurde durchgehend die Definition angewendet, da�� die Gew��sserversauerung durch den Verlust an Pufferkapazit��t charakterisiert ist. Saure Gew��sser k��nnen, m��ssen aber nicht versauert sein; versauerte Gew��sser k��nnen, m��ssen aber nicht saures Wasser haben. Ma��stab f��r das Pufferungsverm��gen eines Gew��ssers ist nicht der pH-Wert, sondern sind die Alkalinit��t und andere chemische Versauerungsparameter. Der pH-Wert war auch operativ nicht als Indikator f��r Gew��sserversauerung anwendbar. Die chemische Qualit��t des Bachwassers der Gro��en S��se entsprach aufgrund der Versauerung nicht den umweltrechtlichen Vorgaben bez��glich der Parameter pH-Wert, Aluminium, Eisen und Mangan, bzgl. Zink galt dies nur an S1. In der Alten Riefensbeek gen��gte das Hyporheal-Wasser in 30 cm Tiefe an R2 bzgl. des Sauerstoff-Gehalts nicht den umweltrechtlichen Anforderungen. Nur im Freiwasser an R1 gen��gten die Ammonium-Werte den Vorgaben der EG-Fischgew��sser-Richtlinie, der Grenzwert wurde an allen anderen Me��stellen und Entnahmetiefen ��berschritten. Das BSB-Regime in allen Entnahmetiefen an R2, im Freiwasser an R3 und S1, im Hyporheal an R1 sowie in 30 cm Tiefe an R3 gen��gte nicht den Anforderungen der Fischgew��sser-Richtlinie. Der Grenzwert f��r Gesamt-Phosphor wurde an S3 ��berschritten. In der Gro��en S��se war der Aluminium-Gehalt so hoch, da�� anorganisches und organisches Aluminium unterschieden werden konnten. Besonders hohe Gehalte an toxischem anorganischen Aluminium wurden an Tagen mit Spitzen-Abfl��ssen und Versauerungssch��ben gemessen. Erst die Ermittlung verschiedener chemischer Versauerungsparameter zeigte, da�� auch die alkalischen Probestellen R2 und R3 mindestens versauerungsempfindlich waren. Die Messung bzw. Berechnung von chemischen Versauerungsparametern sollte deshalb zum Routineprogramm bei der Untersuchung von Gew��sserversauerung geh��ren. Zu Beginn des Untersuchungsprogramms war angenommen worden, da�� die mittleren und unteren Abschnitte der Alten Riefensbeek unversauert sind. Dieser Ansatz des Untersuchungsprogramms, einen unversauerten Referenzbach (Alte Riefensbeek) mit einem versauerten Bach (Gro��e S��se) zu vergleichen, mu��te nach der Berechnung von chemischen Versauerungsindikatoren sowie der Analyse der Abundanz- und Biomasse-Werte modifiziert werden. Es gab einen Versauerungsgradienten entlang der Probestellen: R1 (unversauert) R2 und R3 (versauerungsempfindlich bis episodisch leicht versauert) S2 und S3 (dauerhaft versauert) S1 (dauerhaft stark versauert). An S1 war das Hydrogencarbonat-Puffersystem vollst��ndig, an S2 und S3 zeitweise ausgefallen. Die Versauerungslage an R2 und R3 war also schlechter als vorausgesehen. Unterschiede im Versauerungsgrad zwischen den Me��stellen waren nicht so sehr in unterschiedlichen Eintragsraten von versauernden Stoffen aus der Luft begr��ndet, sondern in unterschiedlichen Grundgesteinen mit unterschiedlichem Pufferverm��gen. Der Anteil der verschiedenen sauren Anionen an der Versauerung wurde untersucht, die chemischen Versauerungsmechanismen wurden mit Hilfe von Ionenbilanzen und verschiedenen Versauerungsquotienten analysiert. Die beiden untersuchten B��che waren von anthropogener Versauerung betroffen. Dabei spielte die Schwefel-Deposition (Sulfat) eine gr����ere Rolle als die Stickstoff-Deposition (Nitrat). Die Probestelle S1 war immer schon in unbekanntem Ma�� nat��rlich sauer. Dieser nat��rlich saure Zustand wurde von der hinzugekommenen anthropogenen Versauerung bei weitem ��berragt. Die wenigen gew��sser��kologischen Daten, die im Wassereinzugsgebiet der S��se vor 1986 gewonnen wurden, deuten darauf hin, da�� die Versauerung in den 70er und in der ersten H��lfte der 80er Jahre vom Boden und Gestein in die B��che durchgeschlagen war. Dieser Versauerungsproze�� begann vermutlich vor 1973 in den Quellen auf dem Acker-Bruchberg und bewegte sich im Laufe der Jahre immer weiter talw��rts in Richtung Trinkwasser-Talsperre. Der Mangel an (historischen) freiland��kologischen Grundlagendaten war nicht nur im Untersuchungsgebiet, sondern ist allgemein in der Versauerungsforschung ein Problem. Wenn sich das Vorkommen von nah verwandten Arten (weitgehend) ausschlie��t, kann dies an der Versauerung liegen, z.B. war die Alte Riefensbeek ein Gammarus-Bach, die Gro��e S��se ein Niphargus-Bach; dieses mu�� aber nicht an der Versauerung liegen, z.B. fehlte Habroleptoides confusa im Hyporheos an R3, Habrophlebia lauta hatte dagegen ihr Abundanz- und Biomasse-Maximum an R3. Zugleich lag das Maximum des prozentualen Anteils von Grobsand an R3, eine m��gliche Ursache f��r diese interspezifische Konkurrenz. Die biologische Indikation von Gew��sserversauerung mit Hilfe der S��urezustandsklassen funktionierte nicht in den beiden Harzb��chen. Es wurde deshalb ein biologischer Versauerungsindex vorgeschlagen; dieser wurde nicht am pH-Wert kalibriert, sondern an der chemischen Versauerungslage, gekennzeichnet durch die Alkalinit��t und andere chemische Me��gr����en der Versauerung. Daf��r wurden aufgrund der qualitativen und quantitativen Daten die h��ufigeren Taxa in die vier Klassen deutlich versauerungsempfindlich, m����ig versauerungsempfindlich, m����ig versauerungstolerant und deutlich versauerungstolerant eingeteilt. Es reicht nicht aus, die biologischen Folgen von Gew��sserversauerung sowie Ver��nderungen in der N��hrstoff-Verf��gbarkeit und im sonstigen Wasserchemismus nur anhand der Artenzahl oder des Artenspektrums abzusch��tzen. Vielmehr m��ssen quantitative Methoden wie die Ermittlung der Abundanzen angewandt werden, um anthropogene und nat��rliche St��rungen des ��kosystems zu erfassen. Es wurde eine Strategie f��r die beh��rdliche Gew��sserg��te��berwachung von Bachoberl��ufen vorgeschlagen, die fl��chendeckend die Versauerungsgef��hrdung erfassen kann. Die Auswirkungen der zeitlichen Dynamik des Versauerungschemismus wurden am Beispiel des versauerungsempfindlichen Taxons Baetis spp. (Eintagsfliegen) dargestellt. An S2 und S3 kam es zu starken Versauerungssch��ben. Baetis konnte sich nicht ganzj��hrig halten, sondern nur in versauerungsarmen Phasen im Sommer und im Herbst; es gab einen Besiedlungskreislauf aus Ausrottungs- und Wiederbesiedlungsphasen. Die tempor��re Population von Baetis an S2 und S3 bestand nur aus ersten Larvenstadien. Die Probestellen wurden auf horizontalen Gradienten der Umweltfaktoren angeordnet. Bei einigen Parametern gab es keinen Gradienten (z.B. Sauerstoff-Gehalt), bei anderen Parametern waren die Me��stellen auf sehr flachen Gradienten angeordnet (z.B. C:N-Quotient der Feinstk��rner), bei den restlichen Me��gr����en waren die Gradienten sehr deutlich (z.B. Alkalinit��t). Bei den L��ngsgradienten von Abundanz und Biomasse waren alle M��glichkeiten vertreten: Zunahme (z.B. Leuctra pseudosignifera), Abnahme (z.B. Gammarus pulex), Maximum an der mittleren Probestelle (z.B. Leuctra pseudocingulata) und kein signifikanter Trend (z.B. Nemoura spp.). Abundanz und Biomasse zahlreicher taxonomischer Einheiten hatten ihr Maximum im L��ngslauf an den quelln��chsten Probestellen R1 und S1, z.B. Protonemura spp. und Plectrocnemia spp. Die Lebensgemeinschaften an R1 und S1 waren allerdings v��llig unterschiedlich zusammengesetzt. Die h��ufig vertretene Annahme, versauerte Gew��sser seien biologisch tot, ist falsch. Unter Anwendung des 3. bioz��notischen Grundprinzips wurde das Maximum von Abundanz und Biomasse in den quellnahen Abschnitten mit dem eustatistischen (stabilen) Regime von Wassertemperatur, Abflu�� und Protonen-Gehalt, in der Alten Riefensbeek auch von Alkalinit��t und ALMER-Relation erkl��rt. Aufgrund der nat��rlichen und anthropogenen St��rungen war im L��ngslauf der untersuchten B��che keine nat��rliche bioz��notische Gliederung des Artenbestands erkennbar. Die Korrelationsberechnungen zwischen den Umweltfaktoren und der Taxazahl ergaben, da�� in erster Linie versauerungsrelevante Parameter -- Gehalte saurer Anionen, basischer Kationen und von Metallen, Alkalinit��t usw. -- die h��chsten Korrelationskoeffizienten mit der Taxa-Zahl hatten; unter den nat��rlichen Me��gr����en z��hlten nur die Gehalte von DOC und TIC sowie der Anteil der Sande zu der Gruppe mit den h��chsten Korrelationskoeffizienten. Die Korrelationsberechnungen zwischen den Umweltfaktoren und den Abundanzen ergab dagegen, da�� die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft nicht nur durch die anthropogene Gew��sserversauerung, sondern mindestens genauso durch einige nat��rliche Me��gr����en beeinflu��t wurde. Es gab in den Harzb��chen keinen ��kologischen Superfaktor, der die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft ��berwiegend bestimmte. Auch die Me��gr����en der anthropogenen Gew��sserversauerung waren nicht solch ein Superfaktor. Einen ��hnlich hohen Einflu�� auf die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft hatten die geologisch bestimmten Umweltfaktoren Leitf��higkeit und TIC-Gehalt, der von der Landnutzung bestimmte DOC-Gehalt sowie der Chlorid-Gehalt, der geologisch, m��glicherweise aber auch durch den Eintrag von Stra��ensalz bestimmt wird. Die Mischung von anthropogenen und nat��rlichen Faktoren wurde in einem Modell der Wirkung von abiotischen Faktoren auf Bryorheos und Hyporheos dargestellt. Als Beispiel f��r die zeitliche Nutzung ��kologischer Nischen wurde die Verteilung der Larven und Adulten der Dryopidae (Hakenk��fer) im Hyporheos und Bryorheos untersucht. Die Larven wurden vorzugsweise im Hyporheon, die Adulten im Bryorheon angetroffen. Die untersuchten Taxa wurden in die Varianten bryorheobiont, bryorheophil, bryorheotolerant, bryorheoxen und bryorheophob bzw. hyporheobiont, hyporheophil, hyporheotolerant, hyporheoxen und hyporheophob eingeteilt, um ihre r��umliche Nutzung ��kologischer Nischen zu beschreiben. Die g��ngige Lehrmeinung, da�� das Hyporheon die Kinderstube benthaler Makroinvertebraten ist, konnte f��r zahlreiche Taxa best��tigt werden (z.B. Habrophlebia lauta). F��r die bryorheophilen Taxa (z.B. Gammarus pulex und Baetis spp.) trifft diese Lehrmeinung in den beiden Harzb��chen nicht zu. Vielmehr ��bernimmt das Bryorheon die Funktion einer Kinderstube. Die Larven von Plectrocnemia conspersa / geniculata sowie von Baetis spp. und Amphinemura spp. / Protonemura spp. neben Gammarus pulex zeigten eine Habitatbindung, die erstgenannte Gattung an das Hyporheal, die letztgenannten 3 Taxa an untergetauchte Moospolster (Bryorheal). Die Idee von der Funktion des Hyporheals als Kinderstube der Larven und Jungtiere, als Schutzraum gegen die Verdriftung durch Str��mung und vor Fra��druck durch R��uber sowie als Ort hohen Nahrungsangebots mu��te f��r die letztgenannten 3 Taxa abgelehnt werden. F��r sie ��bernahm das Bryorheal diese Aufgaben. Zwar waren die beiden B��che oligotroph und die Nahrungsqualit��t der Feinstk��rner im Hyporheal war niedrig. Die Abundanz- und Biomasse-Werte im Bryorheos und Hyporheos geh��rten aber zu den weltweit h��chsten. Es wurde das Paradoxon diskutiert, da�� im Hyporheon der beiden B��che Diatomeen-Rasen gefunden wurden, obwohl das Hyporheon lichtlos sein soll. Das Hyporheon wurde als ein ��koton zwischen Benthon / Rheon und Stygon angesehen. Es wurden vier Haupttypen des Hyporheons beschrieben. Wegen des sehr unterschiedlichen Charakters des Hyporheons in verschiedenen Flie��gew��ssern gibt es keinen einheitlichen Satz von abiotischen und biotischen Faktoren, mit denen das Hyporheon vom Benthon und Stygon abgegrenzt werden kann. In den beiden Harzb��chen ��hnelte das Hyporheon mehr dem Benthon als dem Stygon. Es konnte nicht anhand der chemischen Me��gr����en vom Benthon abgegrenzt werden, sondern anhand der physikalischen Me��gr����en Tr��bung und der Anteile von Feinsand und Schluffe/Tone sowie anhand der biologischen Parameter Summen-Abundanz und Summen-Biomasse. Aus der Typologie des Hyporheons folgt, da�� ein bestimmtes Hyporheon nicht alle in der Literatur beschriebenen Funktionen innerhalb der Flie��gew��sser-Aue ��bernehmen kann. Es wurde ein Schema entwickelt, mit dem sich die optimale Liste der Parameter f��r die Untersuchung eines bestimmten Hyporheons ausw��hlen l����t. Der Tendenz in der Flie��gew��sser-��kologie, immer neue Konzepte zu entwickeln, die allgemeing��ltig sein sollen, wurde das Konzept vom individuellen Charakter von Flie��gew��sser-��kosystemen entgegengestellt.

Microbial response to restoration of tantalite mine soils in western Rwanda

Artisanal columbite-tantalite (coltan) mining has had negative effects on the rural economy in the great Lakes region of Africa through labor deficits, degradation and loss of farmland, food insecurity, high cost of living, and reduced traditional export crop production alongside secondary impacts that remotely affect the quality of air, water, soil, plants, animals, and human wellbeing. The situation is multifaceted and calls for a holistic approach for short and long-term mitigation of such negative effects. This study focuses on the effects of mine land restoration on soil microbiological quality in the Gatumba Mining District of western Rwanda. Some coltan mine wastelands were afforested with pine and eucalyptus trees while farmers directly cultivated others due to land scarcity. Farmyard manure (FYM) is the sole fertilizer applied on the wastelands although it is insufficient to achieve the desired crop yields. Despite this, several multi-purpose plants such as Tithonia diversifolia, Markhamia lutea, and Canavalia brasiliensis thrive in the area and could supplement FYM. The potential for these ���new��� amendments to improve soil microbial properties, particularly in the tantalite mine soils was investigated. The specific objectives of the study were to: (a) evaluate the effects of land use on soil microbial indices of the tantalite mine soils; (b) investigate the restorative effects of organic amendments on a Technosol; and (c) estimate the short-term N and P supply potential of the soil amendments in the soils. Fresh soils (0-20 cm) from an unmined native forest, two mine sites afforested with pine and eucalyptus forests (pine and eucalyptus Technosols), an arable land, and two cultivated Technosols (Kavumu and Kirengo Technosols) were analyzed for the physicochemical properties. Afterwards, a 28-day incubation (22oC) experiment was conducted followed by measurements of mineral N, soil microbial biomass C, N, P, and fungal ergosterol contents using standard methods. This was followed by a 12-week incubation study of the arable soil and the Kavumu Technosol amended with FYM, Canavalia and Tithonia biomass, and Markhamia leaf litter after which soil microbial properties were measured at 2, 8, and 12 weeks of incubation. Finally, two 4-week incubation experiments each were conducted in soils of the six sites to estimate (i) potential mineralizable N using a soil-sand mixture (1:1) amended with Canavalia and goat manure and (ii) P mineralization mixtures (1:1) of soil and anion exchange resins in bicarbonate form amended with Tithonia biomass and goat manure. In study one, afforestation increased soil organic carbon and total N contents in the pine and eucalyptus Technosols by 34-40% and 28-30%, respectively of that in the native forest soil. Consequently, the microbial biomass and activity followed a similar trend where the cultivated Technosols were inferior to the afforested ones. The microbial indices of the mine soils were constrained by soil acidity, dithionite-extractable Al, and low P availability. In study two, the amendments substantially increased C and N mineralization, microbial properties compared with non-amended soils. Canavalia biomass increased CO2 efflux by 340%, net N mineralization by 30-140%, and microbial biomass C and N by 240-600% and 240-380% (P < 0.01), respectively after four weeks of incubation compared with the non-amended soils. Tithonia biomass increased ergosterol content by roughly 240%. The Kavumu Technosol showed a high potential for quick restoration of its soil quality due to its major responses to the measured biological parameters. In study three, Canavalia biomass gave the highest mineralizable N (130 ��g g-1 soil, P < 0.01) in the Kavumu Technosol and the lowest in the native forest soil (-20 ��g g-1 soil). Conversely, the mineralizable N of goat manure was negative in all soils ranging from -2.5 ��g N g-1 to -7.7 ��g N g-1 soil except the native forest soil. However, the immobilization of goat manure N in the ���cultivated soils��� was 30-70% lower than in the ���forest soils��� signifying an imminent recovery of the amended soils from N immobilization. The mineralization of goat manure P was three-fold that of Tithonia, constituting 61-71% of total P applied. Phosphorus mineralization slightly decreased after four weeks of incubation due to sulfate competition as reflected in a negative correlation, which was steeper in the Tithonia treatment. In conclusion, each amendment used in this research played a unique role in C, N, and P mineralization and contributed substantially to microbial properties in the tantalite mine soils. Interestingly, the ���N immobilizers��� exhibited potentials for P release and soil organic carbon storage. Consequently, the combined use of the amendments in specific ratios, or co-composting prior to application is recommended to optimize nutrient release, microbial biomass dynamics and soil organic matter accrual. Transport of organic inputs seems more feasible for smallholder farmers who typically manage small field sizes. To reduce acidity in the soils, liming with wood ash was recommended to also improve P availability and enhance soil biological quality, even if it may only be possible on small areas. Further, afforestation with mixed-species of fast-growing eucalyptus and legume or indigenous tree species are suggested to restore tantalite mine wastelands. It is emphasized most of this research was conducted under controlled laboratory conditions, which exclude interaction with environmental variables. Also fine fractions of the amendments were used compared with the usual practice of applying a mixture of predominantly coarser fractions. Therefore, the biological dynamics reported in the studies here may not entirely reflect those of farmers��� field conditions.

Effects of Air Pollution Control on Climate

Urban air pollution and climate are closely connected due to shared generating processes (e.g., combustion) for emissions of the driving gases and aerosols. They are also connected because the atmospheric lifecycles of common air pollutants such as CO, NOx and VOCs, and of the climatically important methane gas (CH4) and sulfate aerosols, both involve the fast photochemistry of the hydroxyl free radical (OH). Thus policies designed to address air pollution may impact climate and vice versa. We present calculations using a model coupling economics, atmospheric chemistry, climate and ecosystems to illustrate some effects of air pollution policy alone on global warming. We consider caps on emissions of NOx, CO, volatile organic carbon, and SOx both individually and combined in two ways. These caps can lower ozone causing less warming, lower sulfate aerosols yielding more warming, lower OH and thus increase CH4 giving more warming, and finally, allow more carbon uptake by ecosystems leading to less warming. Overall, these effects significantly offset each other suggesting that air pollution policy has a relatively small net effect on the global mean surface temperature and sea level rise. However, our study does not account for the effects of air pollution policies on overall demand for fossil fuels and on the choice of fuels (coal, oil, gas), nor have we considered the effects of caps on black carbon or organic carbon aerosols on climate. These effects, if included, could lead to more substantial impacts of capping pollutant emissions on global temperature and sea level than concluded here. Caps on aerosols in general could also yield impacts on other important aspects of climate beyond those addressed here, such as the regional patterns of cloudiness and precipitation.

Determinaci��n de los efectos en la salud de los trabajadores del programa de control de vectores expuestos laboralmente a organoclorados en tres departamentos de Colombia 2013

Objetivo: Evaluar la exposici��n a plaguicidas organoclorados empleados en salud publica en la poblaci��n trabajadora del programa de control de vectores en tres regiones de Colombia en 2013. M��todos: Se realiz�� un estudio descriptivo de corte transversal en el grupo de trabajadores del programa de control de enfermedades transmitidas por vectores -ETV- (coordinadores, t��cnicos, entom��logos, t��cnicos y auxiliares) de los departamentos de Meta, Nari��o y Risaralda. A todos los participantes se les realiz�� una entrevista en la cual se recogi��, mediante cuestionario, informaci��n de las tres variables de muestreo: sociodemogr��ficas, ocupacionales, cl��nicas y toxicol��gicas. Se determinaron los niveles de 13 organoclorados en suero mediante cromatograf��a de gases en el Instituto Nacional de Salud. Se llev�� a cabo un an��lisis descriptivo y se llevo a cabo un an��lisis para determinar la distribuci��n de medias entre variables de exposici��n ocupacional (Ji2 para cualitativas y U de Mann-Whitney para cuantitativas). Posteriormente, se llev�� a cabo un an��lisis multivariado para estimar la asociaci��n controlando por variables de antig��edad, exposici��n laboral a organoclorados. Resultados: El reporte de manipulaci��n de insecticidas organoclorados fue del 39,1%. El 100% de los trabajadores que usaron organoclorados refirieron el uso DDT. El 7,5% (n=3) refirieron el uso de Aldrin. Los organoclorados fueron hexaclorbenceno, hexaclorocicloexano, heptacloro, heptaclorepoxi, ��-Clordano, 4,4-DDT, 4,4-DDE, �� -endosulfan, 2,4- DDT, endosulfan sulfato y mirex. Los organoclorados con niveles pico m��s altos fueron ��-HCH, 4,4- DDT y �� ���HCH. Los s��ntomas de mayor presentaci��n fueron: cefalea 28,7%, mareo 29,9%, disminuci��n de fuerza en MMSS 17,2% y s��ntomas neurosiqui��tricos.

Using the PfEMP1 Head Structure Binding Motif to Deal a Blow at Severe Malaria

Plasmodium falciparum (Pf) malaria causes 200 million cases worldwide, 8 million being severe and complicated leading to similar to 1 million deaths and similar to 100,000 abortions annually. Plasmodium falciparum erythrocyte membrane protein 1 (PfEMP1) has been implicated in cytoadherence and infected erythrocyte rosette formation, associated with cerebral malaria; chondroitin sulphate-A attachment and infected erythrocyte sequestration related to pregnancy-associated malaria and other severe forms of disease. An endothelial cell high activity binding peptide is described in several of this similar to 300 kDa hypervariable protein's domains displaying a conserved motif (GACxPxRRxxLC); it established H-bonds with other binding peptides to mediate red blood cell group A and chondroitin sulphate attachment. This motif (when properly modified) induced PfEMP1-specific strain-transcending, fully-protective immunity for the first time in experimental challenge in Aotus monkeys, opening the way forward for a long sought-after vaccine against severe malaria.