Behaviour of suspended particulate matter (SPM) and selected trace metals during the 2002 summer flood in the River Elbe (Germany) at Magdeburg monitoring station

International audienceIn August 2002, in the worst flooding in more than 100 years, the River Elbe destroyed built-up areas and caused widespread erosion and the relocation of soils and river sediments. To assess the pollutants entering the water, surveys of dissolved constituents and suspended particulate matter (SPM) were carried out daily during the flood at a monitoring station near Magdeburg. The sampling point is part of the network of the International Commission for the Protection of the Elbe (ICPE). The results were compared with those of previous flood studies which used the same sampling strategy. Unlike past floods, the 2002 flood was characterised by the transport of relatively fine suspended material with a low mass concentration. Owing to different input sources, the maxima of dry weight and of particle number concentration occurred at different times. Hg, Fe, Mn, Zn, Cu, Ni and Cr showed a maximum concentration concurrent with the dry weight of the SPM, whereas the maximum concentrations of As, Pb, and Cd coincided with the particle number concentration peak. The concentration of particulate matter decreased rapidly, unlike the concentrations of dissolved substances such as DOC and trace metals, as well as the values of UV extinction, all of which remained high for a longer period. Comparing the results of the 2002 flood with the winter floods in 1995, 1999 and 2000, revealed increased values of As and Pb as well as higher concentrations of dissolved compounds. Keywords: river, flood, transport, suspended particulate matter, trace metals, dissolved compounds, Elb

Processos condicionantes de alterações em variáveis limnológicas: uma abordagem estatística na Represa de São Pedro, Juiz de Fora (MG)

RESUMO Os mananciais de abastecimento de água são ativos ambientais que precisam da atenção de toda a sociedade. O monitoramento de variáveis limnológicas possibilita inferir sobre as condições do recurso hídrico, além de oferecer indicativos de toda a dinâmica natural ou antrópica compreendida na bacia hidrográfica. A precipitação é um dos principais mecanismos atuantes nos parâmetros de qualidade de água, o que justifica sua relevância nesse tipo de análise. O teste t de Student e a análise fatorial/análise de componentes principais constituíram importantes ferramentas na interpretação dos dados limnológicos da captação da Represa de São Pedro, Juiz de Fora, Minas Gerais. O teste t de Student possibilitou verificar quais parâmetros apresentaram variação sazonal estatisticamente significativa. Já os resultados da análise fatorial/análise de componentes principais apontaram as variáveis mais relevantes na qualidade da água do manancial. A análise conjunta dos resultados estatísticos definiu os processos condicionantes das alterações nas variáveis estudadas, indicando o escoamento superficial como principal determinante das variáveis que compõem as componentes após rotação da matriz de componentes principais, Fator Varimax FV1 e FV4, e a contribuição orgânica, não associada à precipitação, como reflexo das variáveis da FV2 e FV3

Caractérisation par émission X de films de carbone et de nitrure de carbone déposés par PVD

Dans le cadre de ce travail nous nous sommes intéressés à des dépôts de films de carbone et de nitrure de carbone CNx sur des substrats d'acier inoxydable. Ces films ont été obtenus par voie PVD à savoir par pulvérisation magnétron et ablation laser d'une cible de graphite sous atmosphère inerte ou réactive. La caractérisation (composition chimique, épaisseur) des films ainsi formés a été réalisée principalement par spectrométrie d'émission X induite par excitation électronique de basse énergie (LEEIXS). Les analyses correspondantes ont été conduites en mesurant, en fonction d'un paramètre expérimental (nature du gaz inerte, nature et pression partielle des gaz réactifs, puissance délivrée, fluence, temps de dépôt...) les intensités des signaux CKα, NKα et OKα caractéristiques des dépôts et FeLα caractéristiques des substrats. Compte tenu de la forte sensibilité de la technique vis-à-vis de la production et de la détection des radiations CKα, NKα et OKα, une optimisation rapide des conditions d'élaboration des films et la comparaison des performances (vitesse de dépôt, quantité minimale d'oxygène introduite au sein des films) des différentes méthodes PVD utilisées ont été rendues possibles.This work deals with carbon and carbon nitride thin film deposition on stainless steel substrates. Such films were obtained by PVD methods : magnetron sputtering and laser ablation of a graphite target under inert or reactive atmosphere. Film characterisation (chemical composition, thickness) was performed by low-energy electron induced x-ray spectrometry (LEEIXS). Corresponding analyses were carried out by measuring CKα, NKα , OKα and FeLα intensities as a function of an experimental parameter (nature of the sputtering gas, partial pressure of the reactive gas, power and fluence supplied, deposition time...). Given that the high sensitivity of LEEIXS towards production and detection of low energy x-ray radiations, deposition parameters are easily optimised

Caractérisation par émission X de films d'oxyde et d'oxynitrure de chrome déposés par pulvérisation magnétron réactive

Ce travail est consacré à la caractérisation, par spectrométrie d'émission de rayons X, de films minces d'oxyde et d'oxynitrure de chrome déposés sur des substrats d'acier au carbone par pulvérisation magnétron réactive. Les épaisseurs ont été déterminées par XRFS en mesurant l'intensité des radiations Cr K, émises par les films, le calibrage étant réalisé par gravimétrie. Les variations de composition des films, en fonction de différents paramètres expérimentaux de dépôt, ont été évaluées par spectrométrie d'émission de rayons X induite par des électrons de faible énergie (LEEIXS). La méthode, très performante quant à l'analyse des éléments légers, en particulier oxygène et azote dans le cas présent, a permis de mettre en évidence d'importantes variations de stoechiométrie d'une part, et l'existence de gradients de composition en profondeur d'autre part. Cette inhomogénéité de composition a été mise en évidence en exploitant les capacités de la methode LEEIXS à sonder des épaisseurs variables par simple ajustement de l'énergie d'excitation des électrons incidents. Les résultats obtenus ont été wnfmés par spectrométrie XPS et spectrométrie AES (tracé de profils élémentaires).The present work is devoted to the characterization by X-ray emission spectrometry of thin chromium oxide and oxynitride films deposited onto low carbon steel substrates by reactive magnetron sputtering. Film thicknesses were determined by XRFS through measurement of the intensity of the Cr Kα radiations, the calibration king performed by gravimetry. The composition variations of the films obtained in different experimental conditions were saidied by low energy electron induced X-my spectrometry GEEMS). The method, which is very efficient towards the detection of light elements, oxygen and nitrogen in the present case, has pointed out significant stoichiometric variations on the one hand, and the presence of in-depth composition gradients on the other. This inhomogeneous composition was shown using the capability of LEEIXS to probe variable thicknesses merely by adjusting the excitation energy of the incident electrons. The results obtained were confirmed by X-ray Photoelectron Spectrometry and Auger Electron spectrometry (plots of elementary indepth profiles in the last case)

Nouvelles applications de la spectrométrie d'émission X induite par excitation électronique de basse énergie (LEEIXS) en analyse de surface

Le présent travail rappelle les principes de base de la spectrométrie d'émission X induite par excitation électronique de basse énergie (LEEIXS), technique dispersive en longueur d'onde utilisant comme source d'excitation un faisceau électronique émis par un tube à décharge. Le potentiel de cette technique d'émission des rayons X mous et ultra-mous en tant qu'outil d'analyse des surfaces et des films minces est illustré à l'aide de différents exemples traitant de la caractérisation (i) de films organosilanés chimiquement adsorbés en phase liquide sur des substrats d'acier inoxydable, (ii) de films monomoléculaires de n-alcane thiols de longueur de chaîne hydrocarbonée variable greffés en phase liquide sur des substrats d'or et (iii) de films de carbone amorphe hydrogéné (a:C-H) déposés par un procédé de polymérisation plasma sur des substrats d'acier inoxydable. Par ailleurs, l'effet d'un traitement plasma en milieu He, Ar, NH3 ou O2 sur l'ablation mécanique et/ou chimique de films de carbone amorphe hydrogéné est mis en évidence.This paper recalls the basic principles of low-energy electron induced x-ray spectrometry (LEEMS), a wavelength dispersive technique using an electron beam generated in a glow discharge system as an excitation source. Capabilities of this soft and ultra-soft x-ray emission technique in surface and thin film analysis are illustrated by examples dealing with characterization of (i) silane films chemically adsorbed in liquid phase on stainless steel substrates, (ii) self-organized thiol layers of various saturated hydrocarbon chain-lengths also grafted in liquid phase on gold substrates, (iii) amorphous hydrogenated carbon (a:C-H) films deposited by a PACVD process on stainless steel substrates. In addition, the effect of a plasma treatment carried out in various gases (He, Ar, NH3,O2) on the mechanical and/or chemical ablation of amorphous hydrogenated carbon fims is shown