A Comparison Analysis between the Standards Used in the Dneiper River Basin Clean-up and European Union Legislation

A recent case study involved the clean-up efforts of the Dnieper River Basin by three countries, Belarus, Russia, and Ukraine. The objective of the study was to provide a method for the identification, assessment, and prioritization of the most significant sources of pollution based on their impacts and characteristics. Herein, the standards employed in the Dnieper case study are comparatively analyzed against the relevant EU directives. The purpose in doing so was to determine if the standards employed in this project could serve as a benchmark for the necessary environmental regulations that would be required if these three countries were admitted into the European Union. The main discrepancies found between the standards of the Dnieper case study and the EU directive were differing measuring standards and the vagueness associated with various standards in the case study

Palaeolimnology of Lake Sapanca and identification of historic earthquake signals, Northern Anatolian Fault Zone (Turkey)

Lake Sapanca is located on a strand of the Northern Anatolian Fault Zone (NAFZ, Turkey), where a series of strong earthquakes (Ms >6.0) have occurred over the past hundred years. Identifying prehistoric earthquakes in and around Lake Sapanca is key to a better understanding of plate movements along the NAFZ. This study contributes to the development of palaeolimnological tools to identify past earthquakes in Lake Sapanca. To this end several promising proxies were investigated, specifically lithology, magnetic susceptibility, grain size (thin-section and laser analysis), geochemistry, pollen concentration, diatom assemblages, 137Cs and 210Pb. Sedimentological indicators provided evidence for reworked, turbidite-like or homogeneous facies (event layers) in several short cores (<45 cm). Other indicators of sediment input and the historical chronicles available for the area suggest that three of these event layers likely originated from the AD 1957, 1967 and 1999 earthquakes. Recent changes in sediment deposition and nutrient levels have also been identified, but are probably not related to earthquakes. This study demonstrates that a combination of indicators can be used to recognize earthquake-related event layers in cores that encompass a longer period of time

Multi-photon time-of-flight MLEM application for the positronium imaging in J-PET

We develop a positronium imaging method for the Jagiellonian PET (J-PET) scanners based on the time-of-flight maximum likelihood expectation maximisation (TOF MLEM). The system matrix elements are calculated on-the-fly for the coincidences comprising two annihilation and one de-excitation photons that originate from the ortho-positronium (o-Ps) decay. Using the Geant4 library, a Monte Carlo simulation was conducted for four cylindrical 22Na sources of beta plus decay with diverse o-Ps mean lifetimes, placed symmetrically inside the two JPET prototypes. The estimated time differences between the annihilation and the positron emission were aggregated into histograms (one per voxel), updated by the weights of the activities reconstructed by TOF MLEM. The simulations were restricted to include only the o-Ps decays into back-to-back photons, allowing a linear fitting model to be employed for the estimation of the mean lifetime from each histogram built in the log scale. To suppress the noise, the exclusion of voxels with activity below 2-10 percent of the peak was studied. The estimated o-Ps mean lifetimes were consistent with the simulation and distributed quasi-uniformly at high MLEM iterations. The proposed positronium imaging technique can be further upgraded to include various correction factors, as well as be modified according to realistic o-Ps decay models

Raman imaging as a new approach to identification of the mayenite group minerals

The mayenite group includes minerals with common formula Ca12Al14O32−x(OH)3x[W6−3x], where W = F, Cl, OH, H2O and x = 0–2. This distinction in the composition is associated with W site which may remain unoccupied or be occupied by negatively charged ions: OH−, F−, Cl−, as well as neutral molecules like H2O. However, there is no experimental approach to easily detect or differentiate mineral species within the mayenite group. Electron micro-beam facilities with energy- or wavelength-dispersive X-ray detectors, as most common tools in mineralogy, appear to be insufficient and do not provide a definite identification, especially, of hydroxylated or hydrated phases. Some solution provides typical Raman analysis ensuring identification of minerals and 3D Raman imaging as an innovative approach to distinguish various co-existing minerals of the mayenite group within a small area of the rock sample. Raman spectroscopy has also been successfully used for a determination of water type incorporated into the mineral structure as well as for a spatial distribution of phases by cluster approach analysis and/or integrated intensity analysis of bands in the hydroxyl region. In this study, Raman technique was for the first time used to reconstruct a 3D model of mayenite group mineral zonation, as well as to determine a way of water incorporation in the structure of these minerals. Moreover, for the first time, Raman data were correlated with alterations during the mineral-forming processes and used for reconstruction of the thermal history of studied rock. As a result, the influence of combustion gases has been proposed as a crucial factor responsible for the transformation between fluormayenite and fluorkyuygenite

Towards time reversal symmetry test with o-Ps decays using the J-PET detector

One of the features of the triplet state of positronium (ortho-positronium) atoms is its relatively longer lifetime when compared to the singlet states of positronium (para-positronium) atoms. The most probable decay of ortho-positronium is into three annihilation photons. In order to test the discrete symmetry using the time-reversal symmetry odd-operator, it is important to identify ortho-positronium decay. Identification of the decay of ortho-positronium atoms by measuring the positronium annihilation lifetime with the Jagiellonian-Positron Emission Tomograph (J-PET) is presented in this article

Functionalization of the NiTi Shape Memory Alloy Surface by HAp/SiO2/Ag Hybrid Coatings Formed on SiO2-TiO2 Glass Interlayer

The surface modification of NiTi shape memory alloys is a method for increasing their multi-functionalities. In our solution, hydroxyapatite powder was mixed with a chemically synthesized silicon dioxide/silver (nSiO2/Ag) nanocomposite in a di erent weight ratio between components (1:1, 5:1, and 10:1) and then electrophoretically deposited on the surface of the NiTi alloy, under various time and voltage conditions. Subsequently, uniform layers were subjected to heat treatment at 700 C for 2 h in an argon atmosphere to improve the strength of their adhesion to the NiTi substrate. A change in linear dimensions of the co-deposited materials during the sintering process was also analyzed. After the heat treatment, XRD, Raman, and Scanning Electron Microscopy (SEM) + Energy Dispersive Spectrometer (EDS) studies revealed the formation of completely new composite coatings, which consisted of rutile and TiO2-SiO2 glass with silver oxide and HAp particles that were embedded into such coatings. It was found that spalling characterized the 1:1 ratio coating, while the others were crack-free, well-adhered, and capable of deformation to 3.5%. Coatings with a higher concentration of nanocomposite were rougher. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) tests in Ringer’s solution revealed the capacitive behavior of the material with high corrosion resistance. The kinetics and susceptibility to pitting corrosion was the highest for the NiTi electrode that was coated with a 5:1 ratio HAp/nSiO2/Ag hybrid coating

Badania własności fizykochemicznych rzadkich minerałów Ca z jonami Cl oraz F w pustkach strukturalnych

W pracy przedstawiono wyniki badań fizykochemicznych trzech minerałów z grupy mayenitu, które zostały znalezione po raz pierwszy w skałach wapniowych w trzech różnych regionach świata: góry Eifel w Niemczech (chlormayenit), okolice szczytu Kyuygn-Kaya w regionie Północnego Kaukazu w Rosji (chlorkyuygenit) oraz pustyni Negev w Izraelu (fluorkyuygenit). W pierwszej kolejności skupiono się na przedstawieniu ich własności fizycznych, a następnie na szczegółowej charakterystyce własności fizykochemicznych (optycznych i strukturalnych). Na podstawie analiz danych doświadczalnych wykazano, że dwa z tych minerałów powinny otrzymać nowe nazwy: „chlormayenit” i „fluormayenit” (w zależności od jonu obsadzającego centrum pustki strukturalnej), podczas gdy obowiązująca dotychczas nazwa „mayenit” powinna obejmować tylko minerały syntetyczne. Poczynione obserwacje przyczyniły się również do opracowania nowej klasyfikacji minerałów opartych na strukturze mayenitu. Badania rentgenograficzne pokazały, że struktura krystaliczna każdego z badanych minerałów zdominowana jest przez obecność typowych podjednostek strukturalnych (tetraedry glinowe), które wspólnie z jonami wapnia tworzą charakterystyczne pustki strukturalne o średnicy bliskiej 5.0 Å. Taka struktura sprawia, że pomimo stosunkowo nieskomplikowanej budowy wewnętrznej, minerały z grupy mayenitu wykazują bardzo wiele nietypowych własności, które mogą uczynić je interesującymi materiałami o szerokich zastosowaniach aplikacyjnych. Najbardziej interesującymi wydają się własności sorpcyjne wynikające z dużej zawartości wody w ich strukturze krystalicznej. Szczegółowe badania strukturalne chlormayenitu oraz jego dwóch odmian: chlorkyuygenitu oraz fluorkyuygenitu umożliwiły wskazanie nowych, dotychczas nierozpoznanych, możliwości inkorporacji grup hydroksylowych oraz cząsteczek wody do struktury krystalicznej tych minerałów. Pokazano mianowicie, że proces hydratacji w przypadku chlormayenitu zachodzi wg schematu (O2- + Cl-) 3(OH)-, z jednoczesną zmianą koordynowania niektórych jonów glinu (tetraedr → oktaedr). Zaproponowany nowy mechanizm hydratacji uzupełnia wcześniej opisane w literaturze, znacząco przy tym zwiększając możliwości akumulacji wody przez badane minerały. Badania widm rozprosznie Ramana uzupełniły wyniki badań dyfrakcyjnych i pokazały, że struktura krystaliczna chlormayenitu, oprócz silnie związanych ze strukturą grup hydroksylowych, zawiera także niewielką ilość grup OH słabo związanych. Co więcej, grupy te występują w innym typie pustek strukturalnych, aniżeli te powstałe w wyniku procesu hydratacji. Połączenie badań strukturalnych oraz spektroskopowych pokazało, że w strukturze chlormayenitu obecne są cztery różne typy pustek strukturalnych (pustki nieobsadzone, obsadzone jonami chloru oraz grupami OH, nietypowe pustki powstałe w wyniku procesu hydratacji zawierające grupy OH oraz pojedyncze oktaedry glinowe). Tak duża różnorodność rodzajów pustek oraz łatwość podstawień izomorficznych (OH- → Cl-) przyczyniają się do bardzo dużych możliwości sorpcyjnych minerałów o krystalicznej strukturze mayenitu. W przypadku dwóch pozostałych odmian mayenitu zasugerowano zupełnie inny mechanizm inkorporacji cząsteczek wody. W odróżnieniu od chlormayenitu mechanizm ten nie powoduje zmian strukturalnych prowadzących do zmiany koordynowania glinu. Pokazano, że inkorporacja cząsteczek wody przebiega przez podstawienia izomorficzne H2O → Cl (lub H2O → F), co oznacza, że centrum jednej pustki strukturalnej będzie obsadzone zarówno przez jony chloru (lub fluoru) oraz cząsteczki wody. Dodatkowo, podobnie jak w przypadku chlormayenitu, obie odmiany kyuygenitów cechują się bardzo dużymi zdolnościami sorpcyjnymi. Należy przy tym podkreślić istotny wpływ rodzaju jonu podstawnika (Cl- lub F-) na uporządkowanie całej struktury krystalicznej minerału. Wykonane badania rentgenograficzne pokazały bowiem, że im mniejszy promień jonowy atomu tym niższe staje się lokalne uporządkowanie struktury krystalicznej. Wynik ten potwierdzono także dla fluorkyuygenitu, w której obecność jonów fluoru w centrum pustki strukturalnej wpływa na rozdzielenie pozycji wapnia na Ca1 oraz Ca2. Mechanizm ten został zaobserwowany zarówno metodami rentgenowskimi, jak i przy pomocy spektroskopii ramanowskiej. W przypadku chlorkyuygenitu oraz fluorkyuygenitu proces hydroksylacji spowodował, że protony cząsteczki wody utworzyły „nienaturalne” wiązania wodorowe, które są stabilne tylko w wąskim zakresie temperatur. Ułożenie protonów względem siebie w obrębie cząsteczki wody znajduje odzwierciedlenie w dużej szerokości połówkowej pasm na widmach rozproszenia Ramana i w podczerwieni. Wynika to najprawdopodobniej z możliwości przemieszczania się protonów pomiędzy różnymi pozycjami w obrębie pustki strukturalnej. Badania ramanowskie pokazały także, że strukturę chlorkyuygenitu tworzy pięć pustek strukturalnych (z chlorem, chlorem i cząsteczkami wody, grupami OH w pozycji centralnej w pustce tworzonej przez 8x [AlO4] oraz 1x [AlO6] + 7x [AlO4] oraz grupami OH w pozycji niecentralnej), podczas gdy strukturę fluorkyuygenitu tworzą cztery pustki (z fluorem, fluorem i cząsteczkami wody, grupami OH w pozycji centralnej oraz pustka nieobsadzona). W celu sprawdzenia stabilności termicznej badanych minerałów wykonano dla każdego z nich eksperymenty temperaturowe. Badania rentgenograficzne oraz ramanowskie wykonane dla chlormayenitu potwierdziły dużą stabilność termiczną tej odmiany. Powyżej 355 K dochodzi do procesu częściowej dehydratacji związanej z przemieszczaniem się grup OH w kierunku centrum pustki strukturalnej. W temperaturze bliskiej 598 K obserwuje się z kolei zmianę koordynowania wszystkich atomów glinu (oktaedr → tetraedr), przy jednoczesnym rozdzieleniu pozycji wapnia na Ca1 oraz Ca2. W przypadku chlorkyuygenitu do zapoczątkowania procesu dehydratacji dochodzi w temperaturze bliskiej 598 K, a w 823 K nastepuje całkowita dehydroksylacja (tak jak dla chlorkyuygenitu). Zbliżony przebieg procesów inicjowanych wzrostem temperatury, zaobserwowano dla kryształów fluorkyuygenitu, jednakże całkowita dehydroksylacja minerału zachodzi w temperaturze blisko 100 K niższej, aniżeli dla chlorkyuygenitu. Proces deprotonacji w przypadku fluorowej odmiany kyuygenitu prowadzi do porządkowania struktury krystalicznej minerału, podczas gdy proces dehydroksylacji powoduje ponowne rozdzielenie pozycji wapnia (o świadczą o tym podobne położenia pasm związanych z drganiami deformacyjnymi O-Ca-O, jak obserwowane dla minerału niegrzanego). Analiza danych rentgenograficznych i spektroskopowych sugerują także, że procesy dehydratacji oraz dehydroksylacji nie wpływają na liczbę grup hydroksylowych obserwowanych w typowych pustkach strukturalnych badanych minerałów

Martensitic transformation and shape memory effect in NiTi alloy covered by chitosan/silver layer

The NiTi shape memory alloy was covered with chitosan/silver layer. Coatings were deposited at room temperature using combination of processing parameters such as deposition voltage and amount of silver in colloidal suspension. Structure of layers was studied by means of X-ray diffraction. Quality of the coatings was evaluated basing on observations done in scanning electron microscopy. Transformation behaviour of coated samples was studied with use of differential scanning calorimeter. The covered sample revealed presence of the reversible martensitic transformation and ability to deformation (in bending mode) up to 8%. Forward martensitic transformation, in as-received NiTi alloy and in alloy after layer deposition occurred in two steps B2-R-B19'. After deformation quality of the chitosan/silver layer remained unchanged

Two types of bone necrosis in the Middle Triassic Pistosaurus longaevus bones: the results of integrated studies

Avascular necrosis, diagnosed on the basis of either a specific pathological modification of the articular surfaces of bone or its radiologic appearance in vertebral centra, has been recognized in many Mesozoic marine reptiles as well as in present-day marine mammals. Its presence in the zoological and paleontologic record is usually associated with decompression syndrome, a disease that affects secondarily aquatic vertebrates that could dive. Bone necrosis can also be caused by infectious processes, but it differs in appearance from decompression syndrome-associated aseptic necrosis. Herein, we report evidence of septic necrosis in the proximal articular surface of the femur of a marine reptile, Pistosaurus longaevus, from the Middle Triassic of Poland and Germany. This is the oldest recognition of septic necrosis associated with septic arthritis in the fossil record so far, and the mineralogical composition of pathologically altered bone is described herein in detail. The occurrence of septic necrosis is contrasted with decompression syndrome-associated avascular necrosis, also described in Pistosaurus longaevus bone from Middle Triassic of Germany