Immobilization of potentially toxic elements (PTE) by mineral-based amendments: Remediation of contaminated soils in post-industrial sites

In many post-industrial sites, the high contents and high mobility of different potentially toxic elements (PTEs) make the soils unsuitable for effective management and use. Therefore, immobilization of PTE seems to be the best remediation option for such areas. In the present study, soil samples were collected in post-industrial areas in Northeastern Poland. The analyzed soil was characterized by especially high contents of Cd (22 mg·kg−1), Pb (13 540 mg·kg−1), and Zn (8433 mg·kg−1). Yellow lupine (Lupinus luteus L.) and two types of mineral-based amendments were used to determine their combined remediation effect on PTE immobilization. A greenhouse pot experiment was conducted to evaluate the influence of chalcedonite and halloysite on plant growth, chlorophyll a fluorescence, the leaf greenness index (SPAD), PTE uptake, and the physicochemical properties and toxicity of soil. The application of chalcedonite resulted in the greatest increase in soil pH, whereas halloysite contributed to the greatest reduction in the contents of Ni, Pb, Zn, and Cr in soil, compared with the control treatment. The addition of halloysite significantly increased plant biomass. The application of mineral-based amendments increased the ratio of variable fluorescence to maximum chlorophyll fluorescence (Fv/Fm) in yellow lupine leaves. The leaf greenness index was highest in plants growing in soil amended with chalcedonite. The results of this study suggest that mineral-based amendments combined with yellow lupine could potentially be used for aided phytostabilization of multi-PTE contaminated soil in a post-industrial area

Successful outcome of phytostabilization in Cr(VI) contaminated soils amended with alkalizing additives

This study analysed the effect of three alkalizing soil amendments (limestone, dolomite chalcedonite) on aided phytostabilization with Festuca rubra L. depending on the hexavalent chromium (Cr(VI)) level in contaminated soil. Four different levels of Cr(VI) were added to the soil (0, 50, 100 and 150 mg/kg). The Cr contents in the plant roots and above-ground parts and the soil (total and extracted Cr by 0.01 M CaCl2) were determined with flame atomic absorption spectrometry. The phytotoxicity of the soil was also determined. Soil amended with chalcedonite significantly increased F. rubra biomass. Chalcedonite and limestone favored a considerable accumulation of Cr in the roots. The application of dolomite and limestone to soil contaminated with Cr(VI) contributed to a significant increase in pH values and was found to be the most effective in reducing total Cr and CaCl2-extracted Cr contents from the soil. F. rubra in combination with a chalcedonite amendment appears to be a promising solution for phytostabilization of Cr(VI)-contaminated areas. The use of this model can contribute to reducing human exposure to Cr(VI) and its associated health risks. © 2020 by the authors.Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego: MNiS

Ash from gasification of poultry feathers for heavy metal immobilization under assisted phytostabilization in soils

The carried-out experiment aimed to assess the influence of ash derived from the thermochemical conversion of feathers (AGF) as a soil amendment, and Dactylis glomerata L. as a test plant in aided phytostabilization of soil strongly contaminated by Cu, Cd, Pb and Zn. The influence of AHG on the chemical properties of soil (pH as well as total and CaCl2-extracted heavy metals) as well as the plant yield and concentration of heavy metals in the roots and shoots. The applied soil amendment influenced an increase in the pH values of soil (by 0.4 units) and a reduction in CaCl2-extractable forms of Zn (25%), Cu (23%), Cd (20%) and Pb (12%), as well as total forms of Cu (35%), Zn (35%), Pb (20%) and Cd (17%) in the soil. The plant yield of the shoots of Dactylis glomerata L. following the application of AGF was 31% higher when compared to the control series. The roots of the tested plant in the AGF series contained higher values of the analyzed heavy metals in relation to the shoots, which was especially visible in the case of Pb (more than twice as high) and Cd (37%)

Evaluating the effect of biochar addition on the anaerobic digestion of swine manure: application of Py-GC/MS

The anaerobic digestion process of swine manure was studied when char was used as supplement for improving performance. The use of pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry (Py-GC/MS) was proposed for assessing the organic matter degradation. The assessment on biogas production was carried out using samples of swine manure (SM) supplemented with char in one case and pre-treated by microwave irradiation in the other. This experimental set-up allows for the comparison of the biological degradation observed under these two different configurations and therefore aids in understanding the effect of char particles on the process. Results showed similar performance for both systems, with an average improvement of 39% being obtained in methane production when compared to the single digestion of SM. The analysis of digestate samples by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and Py-GC/MS showed improved degradation of proteins, with the Py-GC/MS technique also capable of identifying an increase in microbial-derived material when char was added, therefore highlighting the relevant role of carbon conductive particles on biological systems. Py-GC/MS along with the use of FTIR spectroscopy has proven to be useful tools when evaluating anaerobic digestion

Синтез зворотним трасуванням зображень просторових кривих, сформованих методом сферичної інтерполяції

The problem of visualization by ray tracing of spatial curves specified by interpolation points and smoothed by the method of spherical interpolation was solved. The method of spherical interpolation was developed mainly for interpolation of a triangulated surface with the purpose of further visualization of this surface by the method of ray tracing. This method is universal and enables the construction of flat and three-dimensional smooth curves drawn through arbitrarily set points. The paper presents analytical relationships for realization of each stage of construction of a spatial curve by this method. To visualize a spatial curve, an iterative process (IP) was developed for calculation of a point in the projection ray (PR) closest to some point of a mathematical spatial curve. To establish correspondence of the curve point to a pixel in a computer monitor screen, position of this point was determined relative to the space region bounded by the pyramid of pixel visibility. The proposed IP has a potential of wide parallelization of computations. An algorithm for constructing points of a spatial curve was developed with its step coinciding with the step of the iterative calculation process, which allows one to perform visualization algorithm and plot a curve point in a single pass of the IP. To this end, the point in the PR and the direction vector of the curve lie in the same plane perpendicular to the interpolated segment in each iteration step. This approach enables determination of the directing vector modulus for the subsequent stage of this iteration step. The proposed interpolation algorithm is based on the simplest algebraic surface, sphere, and does not use algebraic polynomials of the third and higher degrees. The results of the studies were confirmed by simulation of the visualization process using the Wolfram Mathematica software package. The problem of combining new methods for constructing smooth geometric shapes of spatial curves defined by straight lines and the method of ray tracing which on the whole will increase realism of the synthesized scenes in computer graphics was solvedРешается задача визуализации обратным трассированием, пространственных кривых, заданных точками интерполяции, и сглаженных методом сферической интерполяции. Приведены аналитические соотношения для реализации каждого этапа построения и визуализации таких кривых. Особенностью решения задачи является совмещение метода сферической интерполяции и синтеза изображения пространственной кривой методом обратного трассирования за один проход. Такой подход позволяет повысить реалистичность изображений сценВирішується задача візуалізації зворотним трасуванням просторових кривих, заданих точками інтерполяції, і згладжених методом сферичної інтерполяції. Наведено аналітичні співвідношення для реалізації кожного етапу побудови і візуалізації таких кривих. Особливістю рішення задачі є поєднання методу сферичної інтерполяції і синтезу зображення просторової кривої методом зворотного трасування за один прохід. Такий підхід дозволяє підвищити реалістичність зображень сце

Синтез зворотним трасуванням зображень тріангульованих поверхонь, згладжених методом сферичної інтерполяції

The problem of imaging by ray tracing of triangulated surfaces smoothed by the spherical interpolation method was solved. The method of spherical interpolation was mainly designed to interpolate the triangulated surface with the subsequent aim of imaging this surface by the method of ray tracing. This approach makes it possible to combine the method of ray tracing with the accumulated base of models with a triangulated surface. The method of spherical interpolation is universal and enables construction of plane and spatial smooth curves drawn through arbitrarily set points. The proposed interpolation algorithm is based on a simple algebraic surface, sphere, and does not use algebraic polynomials of the third and higher orders. Analytical relations for realization of each stage of construction of an interpolating surface by this method were given. For imaging the interpolating surface, an iterative algorithm (ITA) of calculation of the point of intersection of a projection ray with this surface was constructed. The proposed ITA has an ability of a broad paralleling of computations. An algorithm of constructing points of an interpolating surface was developed with its step coinciding with the step of the iterative computation process which makes it possible to execute the algorithm of imaging and construct the surface point in a single ITA pass. The study results were confirmed by simulation of the imaging process in the Wolfram Mathematica package. Thus, the problem of combining new methods of constructing smooth geometric forms of triangulated surfaces and the method of ray tracing was solved which, in general, will improve realism of synthesized scenes in computer graphicsРешается задача визуализации обратным трассированием (Ray Tracing) триангулированных поверхностей, сглаженных методом сферической интерполяции. Метод сферической интерполяции в основном был разработан для интерполяции триангулированной поверхности с дальнейшей целью визуализации этой поверхности методом обратного трассирования. Такой подход позволяет совместить метод обратного трассирования с накопленной базой моделей с триангулированной поверхностью. Метод сферической интерполяции является универсальным и позволяет также строить плоские и пространственные гладкие кривые, проведенные через произвольно заданные точки. Предлагаемый алгоритм интерполяции основан на простейшей алгебраической поверхности – сфере и не использует алгебраические полиномы третьей и более высоких степеней.  В работе приведены аналитические соотношения для реализации каждого этапа построения интерполирующей поверхности этим методом. Для визуализации интерполирующей поверхности разработан итерационный алгоритм (ИТА) вычисления точки пересечения проекционного луча с этой поверхностью. Предлагаемый ИТА имеет возможность широкого распараллеливания вычислений. Разработан алгоритм построения точек интерполирующей поверхности, шаг которого совпадает с шагом итерационного процесса вычислений, что позволяет выполнять алгоритм визуализации и построение точки поверхности за один проход ИТА. Результаты исследований подтверждены моделированием процесса визуализации в пакете Wolfram Mathematica. Таким образом, выполнено решение задачи совмещения новых методов построения гладких геометрических форм триангулированных поверхностей и метода обратного трассирования, что в целом позволит повысить реалистичность синтезированных сцен в компьютерной графикеВирішується завдання візуалізації зворотним трасуванням (Ray Tracing) тріангульованих поверхонь, згладжених методом сферичної інтерполяції. Метод сферичної інтерполяції в основному був розроблений для інтерполяції тріангульованої поверхні з подальшою метою візуалізації цієї поверхні методом зворотного трасування. Такий підхід дозволяє поєднати метод зворотного трасування з накопиченою базою моделей з триангульованою поверхнею. Метод сферичної інтерполяції є універсальним і дозволяє також будувати плоскі і просторові гладкі криві, проведені через довільно задані точки. Пропонований алгоритм інтерполяції заснований на простій алгебраїчній поверхні - сфері і не використовує алгебраїчні поліноми третього і більш високих ступенів. Наведені аналітичні співвідношення для реалізації кожного етапу побудови інтерполюючої поверхні цим методом. Для візуалізації інтерполюючої поверхні розроблений ітераційний алгоритм (ІТА) обчислення точки перетину проекційного променя з цією поверхнею. Пропонований ІТА має можливість широкого розпаралелювання обчислень. Розроблено алгоритм побудови точок інтерполюючої поверхні, крок якого збігається з кроком ітераційного процесу обчислень, що дозволяє виконувати алгоритм візуалізації та побудови точки поверхні за один прохід ІТА. Результати досліджень підтверджені моделюванням процесу візуалізації в пакеті Wolfram Mathematica. Таким чином, виконано рішення задачі суміщення нових методів побудови гладких геометричних форм тріангульованих поверхонь і методу зворотного трасування, що в цілому дозволить підвищити реалістичність синтезованих сцен в комп'ютерній графіц

Синтез зворотним трасуванням зображень тріангульованих поверхонь, згладжених методом сферичної інтерполяції

The problem of imaging by ray tracing of triangulated surfaces smoothed by the spherical interpolation method was solved. The method of spherical interpolation was mainly designed to interpolate the triangulated surface with the subsequent aim of imaging this surface by the method of ray tracing. This approach makes it possible to combine the method of ray tracing with the accumulated base of models with a triangulated surface. The method of spherical interpolation is universal and enables construction of plane and spatial smooth curves drawn through arbitrarily set points. The proposed interpolation algorithm is based on a simple algebraic surface, sphere, and does not use algebraic polynomials of the third and higher orders. Analytical relations for realization of each stage of construction of an interpolating surface by this method were given. For imaging the interpolating surface, an iterative algorithm (ITA) of calculation of the point of intersection of a projection ray with this surface was constructed. The proposed ITA has an ability of a broad paralleling of computations. An algorithm of constructing points of an interpolating surface was developed with its step coinciding with the step of the iterative computation process which makes it possible to execute the algorithm of imaging and construct the surface point in a single ITA pass. The study results were confirmed by simulation of the imaging process in the Wolfram Mathematica package. Thus, the problem of combining new methods of constructing smooth geometric forms of triangulated surfaces and the method of ray tracing was solved which, in general, will improve realism of synthesized scenes in computer graphicsРешается задача визуализации обратным трассированием (Ray Tracing) триангулированных поверхностей, сглаженных методом сферической интерполяции. Метод сферической интерполяции в основном был разработан для интерполяции триангулированной поверхности с дальнейшей целью визуализации этой поверхности методом обратного трассирования. Такой подход позволяет совместить метод обратного трассирования с накопленной базой моделей с триангулированной поверхностью. Метод сферической интерполяции является универсальным и позволяет также строить плоские и пространственные гладкие кривые, проведенные через произвольно заданные точки. Предлагаемый алгоритм интерполяции основан на простейшей алгебраической поверхности – сфере и не использует алгебраические полиномы третьей и более высоких степеней.  В работе приведены аналитические соотношения для реализации каждого этапа построения интерполирующей поверхности этим методом. Для визуализации интерполирующей поверхности разработан итерационный алгоритм (ИТА) вычисления точки пересечения проекционного луча с этой поверхностью. Предлагаемый ИТА имеет возможность широкого распараллеливания вычислений. Разработан алгоритм построения точек интерполирующей поверхности, шаг которого совпадает с шагом итерационного процесса вычислений, что позволяет выполнять алгоритм визуализации и построение точки поверхности за один проход ИТА. Результаты исследований подтверждены моделированием процесса визуализации в пакете Wolfram Mathematica. Таким образом, выполнено решение задачи совмещения новых методов построения гладких геометрических форм триангулированных поверхностей и метода обратного трассирования, что в целом позволит повысить реалистичность синтезированных сцен в компьютерной графикеВирішується завдання візуалізації зворотним трасуванням (Ray Tracing) тріангульованих поверхонь, згладжених методом сферичної інтерполяції. Метод сферичної інтерполяції в основному був розроблений для інтерполяції тріангульованої поверхні з подальшою метою візуалізації цієї поверхні методом зворотного трасування. Такий підхід дозволяє поєднати метод зворотного трасування з накопиченою базою моделей з триангульованою поверхнею. Метод сферичної інтерполяції є універсальним і дозволяє також будувати плоскі і просторові гладкі криві, проведені через довільно задані точки. Пропонований алгоритм інтерполяції заснований на простій алгебраїчній поверхні - сфері і не використовує алгебраїчні поліноми третього і більш високих ступенів. Наведені аналітичні співвідношення для реалізації кожного етапу побудови інтерполюючої поверхні цим методом. Для візуалізації інтерполюючої поверхні розроблений ітераційний алгоритм (ІТА) обчислення точки перетину проекційного променя з цією поверхнею. Пропонований ІТА має можливість широкого розпаралелювання обчислень. Розроблено алгоритм побудови точок інтерполюючої поверхні, крок якого збігається з кроком ітераційного процесу обчислень, що дозволяє виконувати алгоритм візуалізації та побудови точки поверхні за один прохід ІТА. Результати досліджень підтверджені моделюванням процесу візуалізації в пакеті Wolfram Mathematica. Таким чином, виконано рішення задачі суміщення нових методів побудови гладких геометричних форм тріангульованих поверхонь і методу зворотного трасування, що в цілому дозволить підвищити реалістичність синтезованих сцен в комп'ютерній графіц

Development of method for manufacturing order sequence optimization applying artificial intelligence

It is important to consider production tasks scheduling in modern manufacturing control process, to insure manufacturing process flow effectiveness. In this paper author looks for optimal approach for analyzed production tasks scheduling optimization, using cluster analysis techniques and artificial intelligence technologies. To achieve bigger production effectiveness, task schedule is being optimized, minimizing machine stoppage time. Paper describes software, which is used in real production process (Yazaki Wiring Technologies manufacturing company) to optimize production task schedule; for this purpose used algorithm and its effectiveness, its improving possibilities applying artificial intelligence technologies