Els isòtops radiogènics(Sr i Nd) en diferents contextes geodinàmics: Illes Canaries i Vesuvi. Preparació i anàlisi de mostres mitjançant la tècnica analítica TIMS

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada l’ Osservatorio Vesuviano (Nàpols, Italia) entre novembre del 2006 i març del 2007. Un dels objectius principals de l’estada ha estat conèixer la tècnica analítica Thermal Ionisation Mass Spectrometry (TIMS ) per l’anàlisi d’isòtops radiogènics (Sr i Nd). Aquesta estada ha permès aprendre tant la part de preparació de les mostres, com la part d’utilització i programació de l’instrument. Inicialment en el projecte es va programar l’anàlisi dels isòtops radiogènics en laves i xenòlits de l’illa de Gran Canaria (Illes Canàries) amb l’objectiu de modelar geoquímicament el mantell terrestre sota les illes Canàries. Finalment, i a part de les mostres inicials de Gran Canaria, es van incloure mostres del volcà Vesuvi per tal de concloure un projecte iniciat el 2003 amb el Professor Giovanni Orsi i la Professora Lucia Civetta. L’estudi dels isòtops radiogènics en contextes geodinàmics tant diferents ha permès comparar la variació dels isòtops radiogènics de Sr i Nd que existeix entre volcanisme d’ intraplaca (Illes Canàries) i volcanisme en zones convergents (Vesuvi).

Establiment d'un protocol de preparació de mostres d'esponja per a l'anàlisi d'isòtops estables de silici

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a Alfred Wegener Institut für Polar und Meeresforschung, Alemanya, entre juliol i setembre de 2007. Les mostres biològiques usades per a la determinació d’isòtops estables de silici fins a l’actualitat han estat bàsicament provinents de diatomees, i poc se sap de la relació amb el silici que d’altres organismes tenen, com per exemple les esponges (demosponges i hexactinèl.lides). La zona de la Mar de Weddell (Antàrtida) té aigües amb concentracions de silici dissoltes molt elevades, i les seves plataformes continentals presenten una de les faunes bentòniques més ben desenvolupades del planeta, que sovint és dominada per comunitats d’esponges silíciques. L’estudi del cicle del silici en aquestes àrees pot contribuir a respondre preguntes actuals i sobre el passat de les masses d’aigua, així com de l’ecologia dels organismes. El present projecte ha tingut com a objectiu desenvolupar una metodologia per a la preparació de mostres biològiques per a l’anàlisi d’isòtops estables de silici. El desenvolupament del protocol de preparació de les mostres és un procés d’assaig i error lent, però necessari per a la realització de les anàlisis i per a la futura facilització als potencials usuaris d’un protocol estandaritzat. Es presenta el protocol formulat, amb comentaris d’utilitat.

Relació entre fotosíntesi i respiració en cultius sotmesos a estrés hídric mitjançant isòtops estables

Report for the scientific sojourn carried out at the Universite Paris Sud – XI, France, from July until october 2007. The relationship between photosynthesis and respiration were studied in crops using carbon and nitrogen stable isotopes under well watered and water-stressed conditions. The analyses of the 13C isotopic composition (δ13C) of total organic matter (TOM) recently fixed of well-watered plants revealed that it was mainly delivered to apical tissues and tap root. The fact that that the apical leaf and stems together with the inflorescences were d13C depleted, suggests that those tissues were newly formed and had a larger sink strength and metabolic activity. Secondly, the analyses of δ13C of respired CO2 immediately after the labelling (T=0) showed that a significant part of the C respired by leaves and nodules proceeded of the recently fixed CO2. In the following harvests (T=7 and T=14) such percentage tended to decrease, especially in apical leaves. Interestingly, the respiration d13C data also highlighted that even if at T=0 part of the respired proceeded from the CO2 fixed during the labelling, this percentage was even larger at T=7. Finally, the d15N also revealed that, similarly to what described for 12C, immediately after the 15N2 labelling (T=0), apical leaf and stems, together with tap root and in this case the nodules, were the tissues with larger sink strength. It is noteworthy the fact that the largest amount of N2 newly fixed was delivered to the tap roots where it was stored until it was required for the aboveground regrowth period.

Distribució de radionúclids naturals en una marjal càrstica del Mediterrani occidental: la marjal de Peníscola

L’objectiu principal d’aquest estudi es determinar les concentracions de Rn i dels quatre isòtops de Ra al llarg de la Marjal de Peníscola, per tal de determinar els processos geoquímics principals responsables de les altes concentracions observades.

A compositional approach to stable isotope data analysis

Isotopic data are currently becoming an important source of information regardingsources, evolution and mixing processes of water in hydrogeologic systems. However, itis not clear how to treat with statistics the geochemical data and the isotopic datatogether. We propose to introduce the isotopic information as new parts, and applycompositional data analysis with the resulting increased composition. Results areequivalent to downscale the classical isotopic delta variables, because they are alreadyrelative (as needed in the compositional framework) and isotopic variations are almostalways very small. This methodology is illustrated and tested with the study of theLlobregat River Basin (Barcelona, NE Spain), where it is shown that, though verysmall, isotopic variations comp lement geochemical principal components, and help inthe better identification of pollution sources

Natural abundance of stable isotopes (15N and 13C) and isotopic fractionation of sea bream muscle as markers of food and culture conditions and its relationship with metabolic and proteomic analyses

Els isòtops estables com a traçadors de la cadena alimentària, s'han utilitzat per caracteritzar la relació entre els consumidors i els seus aliments, ja que el fraccionament isotòpic implica una discriminació en contra de certs isòtops. Però les anàlisis d'isòtops estables (SIA), també es poden dur a terme en peixos cultivats amb dietes artificials, com la orada (Sparus aurata), la especie más cultivada en el Mediterráneo. Canvis en l'abundància natural d'isòtops estables (13C i 15N) en els teixits i les seves reserves poden reflectir els canvis en l'ús i reciclatge dels nutrients ja que els enzims catabòlics implicats en els processos de descarboxilació i desaminació mostren una preferència pels isòtops més lleugers. Per tant, aquestes anàlisis ens poden proporcionar informació útil sobre l'estat nutricional i metabòlic dels peixos. L'objectiu d'aquest projecte va ser determinar la capacitat dels isòtops estables per ser utilitzats com a marcadors potencials de la capacitat de creixement i condicions de cria de l'orada. En aquest sentit, les anàlisis d'isòtops estables s'han combinat amb altres metabòlics (activitats citocrom-c-oxidasa, COX, i citrat sintasa, CS) i els paràmetres de creixement (ARN/ADN). El conjunt de resultats obtinguts en els diferents estudis realitzats en aquest projecte demostra que el SIA, en combinació amb altres paràmetres metabòlics, pot servir com una eina eficaç per discriminar els peixos amb millor potencial de creixement, així com a marcador sensible de l'estat nutricional i d'engreix. D'altra banda, la combinació de l'anàlisi d'isòtops estables amb les eines emergents, com ara tècniques de proteòmica (2D-PAGE), ens proporciona nous coneixements sobre els canvis metabòlics que ocorren en els músculs dels peixos durant l‟increment del creixement muscular induït per l'exercici.

Multi-isotopic and compositional exploration of factors controlling nitrate pollution

In Catalonia, according to the nitrate directive (91/676/EU), nine areas have been declared as vulnerable to nitrate pollution from agricultural sources (Decret 283/1998 and Decret 479/2004). Five of these areas have been studied coupling hydro chemical data with a multi-isotopic approach (Vitòria et al. 2005, Otero et al. 2007, Puig et al. 2007), in an ongoing research project looking for an integrated application of classical hydrochemistry data, with a comprehensive isotopic characterisation (δ15N and δ18O of dissolved nitrate, δ34S and δ18O of dissolved sulphate, δ13C of dissolved inorganic carbon, and δD and δ18O of water). Within this general frame, the contribution presented explores compositional ways of: (i) distinguish agrochemicals and manure N pollution, (ii) quantify natural attenuation of nitrate (denitrification), and identify possible controlling factors.To achieve this two-fold goal, the following techniques have been used. Separate biplots of each suite of data show that each studied region has a distinct δ34S and pH signatures, but they are homogeneous with regard to NO3- related variables. Also, the geochemical variables were projected onto the compositional directions associated with the possible denitrification reactions in each region. The resulting balances can be plot together with some isotopes, to assess their likelihood of occurrence

Nova aportació al coneixement de les Fonts Picants de la Vall d'Aro mitjançant radiocarboni

L' objectiu principal d'aquest estudi és aprofundir en el coneixement de la dinàmica hídrica del sistema de fonts picants de la Vall d'Aro. Partim d'un estudi anterior (Clotet, 1990) en el qual es proposà un model de funcionament d'aquesta dinàmica on les surgències picants drenen el massís granític de les Gavarres. El granit saturat en aigua és travessat per un flux ascendent d'anhídrid carbònic el qual, en dissoldre's en les aigües del massís, els confereix la seva picantor. A partir de l'anàlisi de contingut en carboni 14 o radiocarboni d'una mostra considerada representativa de la massa hídrica que circula pel massís, intentarem constatar la presència de carboni d'origen intern en les esmentades aigües picants

La composicion isotopica del azufre y del plomo en las mineralizaciones de Zn-Pb del Valle de Aran (Pirineo Central) y su significado metalogenetico

La composición isotópica del azufre en sulfuros (834S) de las mineralizaciones tipo sedimentario-exhalativo del Ordovícico superior del valle de Arán (Pirineos Centrales) varía entre +3,5 y +15,1 %0 en los encajados en carbonatos y entre -2,7 y +5,5 %0 en los encajados en materiales detríticos. Estos valores sugieren que dichos depósitos se formaron a partir de dos fuentes de azufre distintas: una originada por reducción de sulfato de origen marino y otra por lixiviación de materiales detríticos y/o volcánicos de edad cambro-ordovícica.

Comment on: Deuterium nuclear fusion at room temperature: A pertinent inequality on barrier penetration

In a recent letter, Rosen claims to justify ...

Estudi de les aigües salines a la conca del riu Llobregat i Cardener : implicacions ambientals

L’increment de la salinitat a les aigües subterrànies a prop de la zones de les explotacions mineres salines representa un problema ambiental amb moltes implicacions socio-econòmiques. La part mitja de la conca del riu Llobregat i Cardener és un clar exemple d’aquesta problemàtica. En molts casos l’origen de la salinitat és dubtós, ja que pot provenir del contacte de l’aigua de l’aqüífer amb formacions geològiques salines naturals o per l’afectació de les escombreres produïdes per l’explotació minera de potasses que es troba en aquesta regió. L’objectiu d’aquest treball és demostrar que el Ra pot ser un bon traçador per determinar l’origen de la salinitat de les aigües i complementar les analítiques químiques elementals i dels isòtops del sofre i de l’oxigen del sulfat (δ34SSO4 i δ18OSO4). La presència dels diversos isòtops del Ra en les aigües subterrànies dependrà de la geologia i del temps de residència de l’aigua dins l’aqüífer. L’anàlisi de 12 mostres de la comarca indica que el 226Ra és el millor dels isòtops del Ra que permet diferenciar l’origen de les aigües subterrànies.

Carbon and nitrogen partitioning during post-anthesis is conditioned by N fertilization and sink strength in three cereals

Further knowledge of the processes conditioning nitrogen use efficiency (NUE) is of great relevance to crop productivity. The aim of this paper was characterise C and N partitioning during grain filling and their implications for NUE. Cereals such as bread wheat (Triticum aestivum L. cv Califa sur), triticale (× Triticosecale Wittmack cv. Imperioso) and tritordeum (× Tritordeum Asch. & Graebn line HT 621) were grown under low (LN, 5 mm NH4NO3) and high (HN, 15 mm NH4NO3) N conditions. We conducted simultaneous double labelling (12CO2 and 15NH415NO3) in order to characterise C and N partitioning during grain filling. Although triticale plants showed the largest total and ear dry matter values in HN conditions, the large investment in shoot and root biomass negatively affected ear NUE. Tritordeum was the only genotype that increased NUE in both N treatments (NUEtotal), whereas in wheat, no significant effect was detected. N labelling revealed that N fertilisation during post-anthesis was more relevant for wheat and tritordeum grain filling than for triticale. The study also revealed that the investments of C and N in flag leaves and shoots, together with the"waste" of photoassimilates in respiration, conditioned the NUE of plants, and especially under LN. These results suggest that C and N use by these plants needs to be improved in order to increase ear C and N sinks, especially under LN. It is also remarkable that even though tritordeum shows the largest increase in NUE, the low yield of this cereal limits its agronomic value.

Análisis retrospectivo del decaimiento en Pinus sylvestris L. (Sierra de Gúdar, Teruel) mediante el análisis de la composición isotópica (13C/12C, 18O/16O) en anillos de crecimiento.

Al 2002 es van detectar els primers símptomes de decaïment en Pinus sylvestris, a la Serra de Gúdar (Teruel). Individus afectats i sans es trobaven barrejats. El contrast tèrmic de finals de 2001 es presumeix com a factor incitador del decaïment, degut a la manca d’enduriment i pèrdua de la conductivitat hidràulica. També es va detectar un factor de predisposició dels arbres en relació a una possible inanició del carboni sota un estrés hídric perllongat. Possiblement això va afectar prèviament als arbres decaiguts, donada la seva major sensibilitat davant de l’estrès hídric demostrada en el present estudi mitjançant els isòtops estables (δ13C, δ18O).

Stable carbon isotopes in archaeobotanical remains and palaeoclimate

Es descriu una metodologia recent per a inferir la precipitació en el passat basada en l’anàlisi de la composició isotòpica del carboni (δ13C) en restes arqueobotàniques. Un cop descrita la base fisiològica de la tècnica, s’il·lustra l’aplicabilitat de δ13C mitjançant un exemple referent al NE peninsular. Hom pretén proporcionar una estimació quantitativa de l’evolució de la precipitació estacional (primavera) i anual al llarg dels darrers quatre mil anys basada en δ13C. Les mostres analitzades comprenen carbons (pi blanc) i llavors carbonitzades (blat i ordi), i s’obtenen estimes pluviomètriques superiors en el passat que actualment, amb una tendència gradual cap a condicions progressivament més àrides. No obstant això, aquesta tendència no esdevé uniforme, i es detecten dues fases de major precipitació (1800-900 aC; 300 aC - 300 dC) alternadament amb períodes relativament secs (900-300 aC; 900 dC - present). Dels resultats presentats també es desprèn que la importància relativa de la pluja primaveral en el passat fou variable. Des d’aproximadament el 300 aC en endavant, el període primaveral subministrà una major proporció de pluja anual que actualment. Contràriament, durant el període 1800-800 dC la seva contribució va esdevenir inferior, i va aparèixer una fase transitòria (800-300 aC) que mostra una recuperació sobtada en aportació primaveral. Posteriorment a aquesta fase la sincronia de canvis en δ13C en granes i carbons suggereix l’arribada del clima mediterrani a la regió.

Isótopos estables aplicados al estudio de los sistemas paleoagrícolas mediterráneos

El origen y progresivo desarrollo de la agricultura es probablemente el primer ejemplo de interacción recíproca a gran escala entre la humanidad y el medio ambiente. Por tanto, reconstruir las condiciones ambientales que caracterizaron la adopción de la agricultura es de gran interés de cara a conocer sus causas potenciales, así como para comprender los efectos a largo plazo de la economía agrícola sobre el ambiente. En este trabajo presentamos la metodología desarrollada por nuestro equipo para reconstruir las condiciones climáticas y de cultivo en la agricultura primitiva, basada en el análisis de la composición isotópica de carbono (enriquecimiento en 13C) y nitrógeno (enriquecimiento en 15N) en restos vegetales recuperados de yacimientos arqueológicos. El análisis de 13C en cariópsides de cereales carbonizadas ha permitido cuantificar la disponibilidad hídrica de los cultivos en diversos yacimientos de la Península Ibérica y el Creciente Fértil, así como estimar su rendimiento en el pasado, mientras que el análisis de 15N, nos aporta información cualitativa sobre las condiciones nutricionales. Por otro lado, el análisis de 13C en restos forestales (carbones) ha permitido cuantificar las condiciones climáticas (precipitación y déficit hídrico) en los mismos yacimientos, aportando así información sobre el marco climático en el que se desarrollaron los cultivos.