Transport and distribution of lindane and simazine in a riverine environment: measurements in bed sediments and modelling

Aquatic sediments often remove hydrophobic contaminants from fresh waters. The subsequent distribution and concentration of contaminants in bed sediments determines their effect on benthic organisms and the risk of re-entry into the water and/or leaching to groundwater. This study examines the transport of simazine and lindane in aquatic bed sediments with the aim of understanding the processes that determine their depth distribution. Experiments in flume channels (water flow of 10 cm s(-1)) determined the persistence of the compounds in the absence of sediment with (a) de-ionised water and (b) a solution that had been in contact with river sediment. In further experiments with river bed sediments in light and dark conditions, measurements were made of the concentration of the compounds in the overlying water and the development of bacterial/algal biofilms and bioturbation activity. At the end of the experiments, concentrations in sediments and associated pore waters were determined in sections of the sediment at 1 mm resolution down to 5 mm and then at 10 mm resolution to 50 mm depth and these distributions analysed using a sorption-diffusion-degradation model. The fine resolution in the depth profile permitted the detection of a maximum in the concentration of the compounds in the pore water near the surface, whereas concentrations in the sediment increased to a maximum at the surface itself. Experimental distribution coefficients determined from the pore water and sediment concentrations indicated a gradient with depth that was partly explained by an increase in organic matter content and specific surface area of the solids near the interface. The modelling showed that degradation of lindane within the sediment was necessary to explain the concentration profiles, with the optimum agreement between the measured and theoretical profiles obtained with differential degradation in the oxic and anoxic zones. The compounds penetrated to a depth of 40-50 rum over a period of 42 days. (C) 2004 Society of Chemical Industry.

Measurement of Distributed Antenna Systems at 2.4 GHz in a Realistic Subway Tunnel Environment.

Accurate characterization of the radio channel in tunnels is of great importance for new signaling and train control communications systems. To model this environment, measurements have been taken at 2.4 GHz in a real environment in Madrid subway. The measurements were carried out with four base station transmitters installed in a 2-km tunnel and using a mobile receiver installed on a standard train. First, with an optimum antenna configuration, all the propagation characteristics of a complex subway environment, including near shadowing, path loss,shadow fading, fast fading, level crossing rate (LCR), and average fade duration (AFD), have been measured and computed. Thereafter, comparisons of propagation characteristics in a double-track tunnel (9.8-m width) and a single-track tunnel (4.8-m width) have been made. Finally, all the measurement results have been shown in a complete table for accurate statistical modeling.

Ympäristömittausten laadun varmentaminen Porvoon jalostamolla

Diplomityön tarkoituksena on selvittää tämänhetkiset Fortum Oil and Gas Oy:n Porvoon öljynjalostamolla suoritettavat ympäristömittaukset ja –määritykset. Samalla arvioidaan täyttävätkö ympäristömittaukset ja –määritykset niille ympäristölainsäädännössä jo asetetut ja lähiaikoina voimaan tulevat vaatimukset. Työssä esitetyissä jalostamoa koskevissa uusissa lainsäädännön velvoitteisssa päästötiedontuotannon laadun varmennuksella on suuri rooli. Työn ensimmäisessä osassa selvitetään ympäristömittausten nykykäytäntö Porvoon jalostamolla. Nykykäytännön selvitys perustuu jalostamon olemassa oleviin toimintajärjestelmän ohjeisiin ja henkilöhaastatteluihin. Samalla tarkastellaan jalostamon toimintaa koskevia uusia lainsäädännön tuomia velvoitteita päästöjen tarkkailulle ja raportoinnille. Työn toisessa osiossa esitetään käytetyt laadunvarmennusmenetelmät mittausten ja määritysten eri tiedontuotantoketjujen vaiheissa. Samalla verrataan toteutettuja päästö- ja ympäristömittauksia uusiin lainsäädännön tuomiin vaatimuksiin, toimintajärjestelmän ohjeistukseen, standardeihin ja tarkkailun parhaan käyttökelpoisen tekniikan vertailuasiakirjaan (Monitoring-BREF). Selvityksen tuloksia voidaan käyttää jalostamon päästötietojen keräysmenetelmien ja tiedontuotantoketjujen laadun varmentamisen saattamiseksi vastaamaan niille asetettuja vaatimuksia. Selvityksen perusteella lupaehdoissa Porvoon jalostamolle asetetut nykyiset vaatimukset päästöjen ja ympäristövaikutusten seurannalle täyttyvät. Jalostamolla on tehtävä parannuksia päästöjentarkkailu ja –raportointimenetelmiin, jotta tulevat lainsäädännön vaatimukset tulevat täytetyksi. Jalostamon päästömittausten tiedontuotantoketjut eivät kaikissa määrityksissä täytä tarkkailun BREF-asiakirjassa esitettyjä vaatimuksia määritysten laadunvarmennukselle ja läpinäkyvyydelle. Työssä on esitetty korjaavat toimenpiteet.

Detection of partial discharges at field in SF6 insulated equipments

This paper presents the results of research aiming to develop partial discharge detection techniques in high voltage equipment, at substation environment. Measurements of high frequency components of leakage current, at equipments' grounding conductor, were performed. This procedure was performed with the equipment energized and without disconnecting it from the system. The partial discharge generated current pulse is picked up by a high frequency CT, and is detected by an oscilloscope. The partial discharge identification was made considering previously obtained laboratory results, where partial discharges were characterized by means of its time domain signatures. This paper focuses measurements in SF6 circuit breakers. Encouraging results were obtained, showing the feasibility of detecting partial discharges in energized equipment in the laboratory and in the field, in a substation environment, using this method.

The formation of OH radicals from Criegee intermediates: a LIF-FAGE study from laboratory to ambient

Das Hydroxyl Radikal ist, auf globalem Maßstab, das bedeutendste Oxidant in der Atmosphäre. Es initiiert den Abbauprozess vieler, teilweise schädlicher, Spurengase und insbesondere den von flüchtigen Kohlenwasserstoffen (VOC). Die OH Konzentration ist somit ein gutes Maß für die augenblickliche Selbstreinigungskapazität der Atmosphäre. Messungen zu nächtlicher Zeit mit LIF-FAGE-Instrumenten (engl.: laser-induced fluorescence - fluorescence assay by gas expansion) haben Konzentrationen des Hydroxylradikals (OH) ergeben, die signifikant höher waren, als sich mit der bekannten Chemie erklären ließ. Um herauszufinden, ob ein solches Signal wirklich atmosphärisches OH ist oder von einer störenden Spezies stammt, die im Messinstrument OH produziert, wurde das LIF-FAGE-Instrument des Max-Planck-Instituts für Chemie (MPIC) im Rahmen dieser Doktorarbeit modifiziert und getestet. Dazu wurde ein so genannter Inlet Pre-Injector (IPI) entwickelt, mit dem in regelmäßigen Abständen ein OH-Fänger in die Umgebungsluft abgegeben werden kann, bevor das OH vom Instrument erfasst wird. Mit dieser Technik ist es möglich, ein Hintergrund-OH (OHbg), d. h. ein im Instrument erzeugtes OH-Signal, vom gemessenen OH-Gesamtsignal (OHtot) zu trennen. Die Differenz zwischen OHtot und OHbg ist die atmosphärische OH-Konzentration (OHatm). Vergleichsmessungen mit der hier entwickelten Technik, dem IPI, in zwei verschiedenen Umgebungen mit Instrumenten basierend auf Massenspektrometrie mit chemischer Ionisation (CIMS, engl.: chemical ionization mass spectrometry) als alternativer Methode des OH-Nachweises, zeigten eine weitgehende Übereinstimmung. Eine umfassende Beschreibung des Systems zur Ermittlung der Ursache des OHbg hat ergeben, dass es weder von einem Artefakt des Instruments noch von hinlänglich bekannten und beschriebenen LIF-FAGE-Interferenzen stammt. Zur Bestimmung der Spezies, die das OHbg-Signal verursacht, wurden verschiedene Laborstudien durchgeführt. Die Arbeit im Rahmen dieser Doktorarbeit hat ergeben, dass das LIF-FAGE-Instrument leicht auf OH reagiert, das beim monomolekularen Zerfall stabilisierter Criegee-Intermediate (SCI) im Niederdruckbereich des Instruments gebildet wird. Criegee-Intermediate oder Carbonyloxide entstehen bei der Ozonolyse ungesättigter flüchtiger Kohlenwasserstoffverbindungen (VOC, engl.: volatile organic compounds) und können daher in der Umgebungsluft vorkommen. Anhand von Tests mit verschiedenen Verweilzeiten der SCI im Niederdruckbereich des Instruments in Verbindung mit einem detaillierten Modell mit der neuesten SCI-Chemie wurde die monomolekulare Zerfallsgeschwindigkeit von 20  10 s-1 für den syn-Acetaldehyd-Oxykonformer bestimmt. Der in Feldkampagnen gemessene OHbg-Wert wurde dahingehend untersucht, ob SCI die Quelle des beobachteten Hintergrund-OH im Feld sein könnten. Das Budget für die SCI-Konzentration, das für die Kampagnen HUMPPA-COPEC 2010 und HOPE 2012 berechnet wurde, ergab eine SCI-Konzentration zwischen ca. 103 und 106 Molekülen pro cm3. In der Kampagne HUMPPA-COPEC 2010 ergab die Schwefelsäurekonzentration, dass die OH-Oxidation von SO2 allein die gemessene H2SO4-Konzentration nicht erklären konnte. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass das Hintergrund-OH mit dieser ungeklärten Produktionsrate von H2SO4 korreliert und somit die Oxidation von SO2 durch SCI als mögliche Erklärung in Frage kommt. Ferner korreliert das Hintergrund-OH in der Kampagne HOPE 2012 mit dem Produkt aus Ozon und VOC und konnte mit SO2 als SCI Fänger entfernt werden. Qualitativ zeigen wir somit, dass das in der Umgebungsluft gemessene Hintergrund-OH wahrscheinlich durch den monomolekularen Zerfall von SCI verursacht wird, doch sind weitere Studien notwendig, um die quantitativen Beziehung für diese Spezies und dem Hintergrund-OH in unserem Instrument zu bestimmen.

The sensitivity of the photostationary state of NOx and its implication for the oxidation capacity in a semi-rural and boreal forest region

Für das Vermögen der Atmosphäre sich selbst zu reinigen spielen Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2) eine bedeutende Rolle. Diese Spurengase bestimmen die photochemische Produktion von Ozon (O3) und beeinflussen das Vorkommen von Hydroxyl- (OH) und Nitrat-Radikalen (NO3). Wenn tagsüber ausreichend Solarstrahlung und Ozon vorherrschen, stehen NO und NO2 in einem schnellen photochemischen Gleichgewicht, dem „Photostationären Gleichgewichtszustand“ (engl.: photostationary state). Die Summe von NO und NO2 wird deshalb als NOx zusammengefasst. Vorhergehende Studien zum photostationären Gleichgewichtszustand von NOx umfassen Messungen an unterschiedlichsten Orten, angefangen bei Städten (geprägt von starken Luftverschmutzungen), bis hin zu abgeschiedenen Regionen (geprägt von geringeren Luftverschmutzungen). Während der photochemische Kreislauf von NO und NO2 unter Bedingungen erhöhter NOx-Konzentrationen grundlegend verstanden ist, gibt es in ländlicheren und entlegenen Regionen, welche geprägt sind von niedrigeren NOx-Konzetrationen, signifikante Lücken im Verständnis der zugrundeliegenden Zyklierungsprozesse. Diese Lücken könnten durch messtechnische NO2-Interferenzen bedingt sein - insbesondere bei indirekten Nachweismethoden, welche von Artefakten beeinflusst sein können. Bei sehr niedrigen NOx-Konzentrationen und wenn messtechnische NO2-Interferenzen ausgeschlossen werden können, wird häufig geschlussfolgert, dass diese Verständnislücken mit der Existenz eines „unbekannten Oxidationsmittels“ (engl.: unknown oxidant) verknüpft ist. Im Rahmen dieser Arbeit wird der photostationäre Gleichgewichtszustand von NOx analysiert, mit dem Ziel die potenzielle Existenz bislang unbekannter Prozesse zu untersuchen. Ein Gasanalysator für die direkte Messung von atmosphärischem NO¬2 mittels laserinduzierter Fluoreszenzmesstechnik (engl. LIF – laser induced fluorescence), GANDALF, wurde neu entwickelt und während der Messkampagne PARADE 2011 erstmals für Feldmessungen eingesetzt. Die Messungen im Rahmen von PARADE wurden im Sommer 2011 in einem ländlich geprägten Gebiet in Deutschland durchgeführt. Umfangreiche NO2-Messungen unter Verwendung unterschiedlicher Messtechniken (DOAS, CLD und CRD) ermöglichten einen ausführlichen und erfolgreichen Vergleich von GANDALF mit den übrigen NO2-Messtechniken. Weitere relevante Spurengase und meteorologische Parameter wurden gemessen, um den photostationären Zustand von NOx, basierend auf den NO2-Messungen mit GANDALF in dieser Umgebung zu untersuchen. Während PARADE wurden moderate NOx Mischungsverhältnisse an der Messstelle beobachtet (10^2 - 10^4 pptv). Mischungsverhältnisse biogener flüchtige Kohlenwasserstoffverbindungen (BVOC, engl.: biogenic volatile organic compounds) aus dem umgebenden Wald (hauptsächlich Nadelwald) lagen in der Größenordnung 10^2 pptv vor. Die Charakteristiken des photostationären Gleichgewichtszustandes von NOx bei niedrigen NOx-Mischungsverhältnissen (10 - 10^3 pptv) wurde für eine weitere Messstelle in einem borealen Waldgebiet während der Messkampagne HUMPPA-COPEC 2010 untersucht. HUMPPA–COPEC–2010 wurde im Sommer 2010 in der SMEARII-Station in Hyytiälä, Süd-Finnland, durchgeführt. Die charakteristischen Eigenschaften des photostationären Gleichgewichtszustandes von NOx in den beiden Waldgebieten werden in dieser Arbeit verglichen. Des Weiteren ermöglicht der umfangreiche Datensatz - dieser beinhaltet Messungen von relevanten Spurengasen für die Radikalchemie (OH, HO2), sowie der totalen OH-Reaktivität – das aktuelle Verständnis bezüglich der NOx-Photochemie unter Verwendung von einem Boxmodell, in welches die gemessenen Daten als Randbedingungen eingehen, zu überprüfen und zu verbessern. Während NOx-Konzentrationen in HUMPPA-COPEC 2010 niedriger sind, im Vergleich zu PARADE 2011 und BVOC-Konzentrationen höher, sind die Zyklierungsprozesse von NO und NO2 in beiden Fällen grundlegend verstanden. Die Analyse des photostationären Gleichgewichtszustandes von NOx für die beiden stark unterschiedlichen Messstandorte zeigt auf, dass potenziell unbekannte Prozesse in keinem der beiden Fälle vorhanden sind. Die aktuelle Darstellung der NOx-Chemie wurde für HUMPPA-COPEC 2010 unter Verwendung des chemischen Mechanismus MIM3* simuliert. Die Ergebnisse der Simulation sind konsistent mit den Berechnungen basierend auf dem photostationären Gleichgewichtszustand von NOx.

Atmospheric electric field measurements in urban environment and the pollutant aerosol weekly dependence

The weekly dependence of pollutant aerosols in the urban environment of Lisbon (Portugal) is inferred from the records of atmospheric electric field at Portela meteorological station (38°47′N,9°08′W). Measurements were made with a Bendorf electrograph. The data set exists from 1955 to 1990, but due to the contaminating effect of the radioactive fallout during 1960 and 1970s, only the period between 1980 and 1990 is considered here. Using a relative difference method a weekly dependence of the atmospheric electric field is found in these records, which shows an increasing trend between 1980 and 1990. This is consistent with a growth of population in the Lisbon metropolitan area and consequently urban activity, mainly traffic. Complementarily, using a Lomb–Scargle periodogram technique the presence of a daily and weekly cycle is also found. Moreover, to follow the evolution of theses cycles, in the period considered, a simple representation in a colour surface plot representation of the annual periodograms is presented. Further, a noise analysis of the periodograms is made, which validates the results found. Two datasets were considered: all days in the period, and fair-weather days only.

The oxidation capacity of the atmosphere - OH and HO 2 radical measurements in a boreal forest environment using laser induced fluorescence spectroscopy

Das wichtigste Oxidationsmittel für den Abbau flüchtiger Kohlenwasserstoffverbindungen (VOC, engl.: volatile organic compounds) in der Atmosphäre ist das Hydroxylradikal (OH), welches sich in einem schnellen chemischen Gleichgewicht mit dem Hydroperoxylradical (HO2) befindet. Bisherige Messungen und Modellvergleiche dieser Radikalspezies in Waldgebieten haben signifikante Lücken im Verständnis der zugrundeliegenden Prozesse aufgezeigt.rnIm Rahmen dieser Doktorarbeit wurden Messungen von OH- und HO2-Radikalen mittelsrnlaserinduzierten Fluoreszensmesstechnik (LIF, engl.: laser-induced fluorescence) in einem Nadelwald in Süd-Finnland während der Messkampagne HUMPPA–COPEC–2010 (Hyytiälä United Measurements of Photochemistry and Particles in Air – Comprehensive Organic Precursor Emission and Concentration study) im Sommer 2010 durchgeführt. Unterschiedliche Komponenten des LIF-Instruments wurden verbessert. Eine modifizierte Methode zur Bestimmung des Hintergrundsignals (engl.: InletPreInjector technique) wurde in den Messaufbaurnintegriert und erstmals zur Messung von atmosphärischem OH verwendet. Vergleichsmessungen zweier Instrumente basierend auf unterschiedlichen Methoden zur Messung von OH-Radikalen, chemische Ionisationsmassenspektrometrie (CIMS - engl.: chemical ionization mass spectrometry) und LIF-Technik, zeigten eine gute Übereinstimmung. Die Vergleichsmessungen belegen das Vermögen und die Leistungsfähigkeit des modifizierten LIF-Instruments atmosphärische OH Konzentrationen akkurat zu messen. Nachfolgend wurde das LIF-Instrument auf der obersten Plattform eines 20m hohen Turmes positioniert, um knapp oberhalb der Baumkronen die Radikal-Chemie an der Schnittstelle zwischen Ökosystem und Atmosphäre zu untersuchen. Umfangreiche Messungen - dies beinhaltet Messungen der totalen OH-Reaktivität - wurden durchgeführt und unter Verwendung von Gleichgewichtszustandsberechnungen und einem Boxmodell, in welches die gemessenen Daten als Randbedingungen eingehen, analysiert. Wenn moderate OH-Reaktivitäten(k′(OH)≤ 15 s−1) vorlagen, sind OH-Produktionsraten, die aus gemessenen Konzentrationen von OH-Vorläuferspezies berechnet wurden, konsistent mit Produktionsraten, die unter der Gleichgewichtsannahme von Messungen des totalen OH Verlustes abgeleitet wurden. Die primären photolytischen OH-Quellen tragen mit einem Anteil von bis zu einem Drittel zur Gesamt-OH-Produktion bei. Es wurde gezeigt, dass OH-Rezyklierung unter Bedingungen moderater OH-Reaktivität hauptsächlich durch die Reaktionen von HO2 mit NO oder O3 bestimmt ist. Während Zeiten hoher OH-Reaktivität (k′(OH) > 15 s−1) wurden zusätzliche Rezyklierungspfade, die nicht über die Reaktionen von HO2 mit NO oder O3, sondern direkt OH bilden, aufgezeigt.rnFür Hydroxylradikale stimmen Boxmodell-Simulationen und Messungen gut übereinrn(OHmod/OHobs=1.04±0.16), während HO2-Mischungsverhältnisse in der Simulation signifikant unterschätzt werden (HO2mod/HO2obs=0.3±0.2) und die simulierte OH-Reaktivität nicht mit der gemessenen OH-Reaktivität übereinstimmt. Die gleichzeitige Unterschätzung der HO2-Mischungsverhältnisse und der OH-Reaktivität, während OH-Konzentrationen von der Simulation gut beschrieben werden, legt nahe, dass die fehlende OH-Reaktivität in der Simulation eine noch unberücksichtigte HO2-Quelle darstellt. Zusätzliche, OH-unabhängigernRO2/HO2-Quellen, wie z.B. der thermische Zerfall von herantransportiertem peroxyacetylnitrat (PAN) und die Photolyse von Glyoxal sind indiziert.

(Table 1) Results of measurements of production characteristics of phytoplankton and some physical parameters of the environment in the northeastern Norwegian Sea in July 1995

From July 4 to 18,1995 surface chlorophyll a concentrations (C_cs) and integral primary production (C_ps) were studied in the northeastern part of the Norwegian Sea (73°42'N; 13°16'E), over a test area where an accident of the nuclear submarine Komsomolets had taken place. It was found that during this interval C_cs decreased by factor of about 3.3 (from 0.78 to 0.24 mg/m**3); average chlorophyll concentration within the photo-synthetic layer (C_cl) decreased by factor of about 3.5 (from 0.97 to 0.28 mg/m**3). The value of C_ps in the water column varied slightly (from 445 to 539 mg C/m**2 per day), since decrease in C_cl was compensated both by 1.5-fold growth of the photosynthetic layer thickness (from 40 to 60 m) and by 2.1-fold increase in its average assimilation number (from 0.58 to 1.20 mg C/mg chl a per hour). Monthly averages of C_ps were obtained from published data on seasonal C_cs changes and on the level of incident solar irradiation. They were found to be less than 100 mg C/m**2 per day in March and October and 100-500 mg C/m**2 per day in April-June. Annual primary production calculated from above values was equal to 105 g C/m**2.

EMF in your environment : magnetic field measurements of everyday electrical devices.

"402-R-92-008."

Development of Ramulosis Disease of Cotton Under Controlled Environment and Field Conditions

Colletotrichum gossypii var. cephalosporioides, the fungus that causes ramulosis disease of cotton, is widespread in Brazil and can cause severe yield loss. Because weather conditions greatly affect disease development, the objective of this work was to develop weather-based models to assess disease favorability. Latent period, incidence, and severity of ramulosis symptoms were evaluated in controlled environment experiments using factorial combinations of temperature (15, 20, 25, 30, and 35 degrees C) and leaf wetness duration (0, 4, 8, 16, 32, and 64 h after inoculation). Severity was modeled as an exponential function of leaf wetness duration and temperature. At the optimum temperature of disease development, 27 degrees C, average latent period was 10 days. Maximum ramulosis severity occurred from 20 to 30 degrees C, with sharp decreases at lower and higher temperatures. Ramulosis severity increased as wetness periods were increased from 4 to 32 h. In field experiments at Piracicaba, Sao Paulo State, Brazil, cotton plots were inoculated (10(5) conidia ml(-1)) and ramulosis severity was evaluated weekly. The model obtained from the controlled environment study was used to generate a disease favorability index for comparison with disease progress rate in the field. Hourly measurements of solar radiation, temperature, relative humidity, leaf wetness duration, rainfall, and wind speed were also evaluated as possible explanatory variables. Both the disease favorability model and a model based on rainfall explained ramulosis growth rate well, with R(2) of 0.89 and 0.91, respectively. They are proposed as models of ramulosis development rate on cotton in Brazil, and weather-disease relationships revealed by this work can form the basis of a warning system for ramulosis development.

Turbulent Time and Length Scale Measurements in High-Velocity Open Channel Flows

In high-velocity open channel flows, the measurements of air-water flow properties are complicated by the strong interactions between the flow turbulence and the entrained air. In the present study, an advanced signal processing of traditional single- and dual-tip conductivity probe signals is developed to provide further details on the air-water turbulent level, time and length scales. The technique is applied to turbulent open channel flows on a stepped chute conducted in a large-size facility with flow Reynolds numbers ranging from 3.8 E+5 to 7.1 E+5. The air water flow properties presented some basic characteristics that were qualitatively and quantitatively similar to previous skimming flow studies. Some self-similar relationships were observed systematically at both macroscopic and microscopic levels. These included the distributions of void fraction, bubble count rate, interfacial velocity and turbulence level at a macroscopic scale, and the auto- and cross-correlation functions at the microscopic level. New correlation analyses yielded a characterisation of the large eddies advecting the bubbles. Basic results included the integral turbulent length and time scales. The turbulent length scales characterised some measure of the size of large vortical structures advecting air bubbles in the skimming flows, and the data were closely related to the characteristic air-water depth Y90. In the spray region, present results highlighted the existence of an upper spray region for C > 0.95 to 0.97 in which the distributions of droplet chord sizes and integral advection scales presented some marked differences with the rest of the flow.