Geochemische Rekonstruktion von Brandrückständen: Unterscheidung von pyrogenem Kohlenstoff mit unterschiedlicher Transportdistanz

Der Eintrag von Brandrückständen in Böden und Sedimente ist oftmals schwer räumlich zuzuordnen; das Material kann über mehrere hunderte km durch die Luft getragen werden. Des Weiteren gibt es keine zuverlässigen analytischen Methoden um das Ausgansmaterial (Hartholz, Weichholz, Gräser) von Brandrückstanden auf molekularer Ebene zu rekonstruieren. Ziel dieser Studie ist es (i) die Transportdistanz von Brandrückständen zu rekonstruieren und (ii) diese Brandrückstände verschiedenen Holz- und Grasarten zuzuordnen. Wir haben dafür Analysen von Stickstoff- (δ15N) und Kohlenstoff- (δ13C) Isotopen, Lignin-stämmigen Phenolen, Black Carbon (BC; via Benzolpolycarbonsäuren, BPCA) sowie polyzyklische aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAK) an laborproduzierten Holzkohlen (stellvertretend für den Kurzstreckentransport) und Aerosolen (stellvertretend für den Langstreckentransport) bei verschiedenen Temperaturen (300, 350, 400, 450, 500 und 600 °C) angefertigt. Es zeigt sich, dass sich die Zusammensetzung von BC und PAK dazu eignen sowohl Aerosole und Holzkohlen, als auch das Ausgansmaterial beider zu unterscheiden. Die prozentuelle Verteilung von Phenanthren und 4-Ring PAK (Fluoranthen, Pyren, Chrysen und Benz[a]anthracen) in Holzkohlen und Aerosolen unterscheiden sich signifikant voneinander (p < 0,01). Zusätzlich ermöglichen der Biplot von Indeno[1,2,3-cd]pyren zu Benzo[ghi]perylen (IP/(IP + B[ghi]P)) versus Fluoranthen zu Pyren (Flua/(Flua + Py)) und das Verhältnis von B5CA (Benzolpentacarbonsäure) zu B6CA (Mellitsäure) die Unterscheidung von Aerosolen und Holzkohlen und offenbaren damit ihr Potential zur Unterscheidung von Transportdistanzen der Brandrückständen in Böden und Sedimenten. Darüber hinaus ermöglicht das Verhältnis von 1,7- Dimethylphenanthren (DMP) zu 1,8- DMP (1,7/1,8) zu (1,7 + 2,6)/(1,7 + 1,8 + 2,6) DMP die Unterscheidung der Ausgangsprodukte wie Hartholz, Weichholz und Gräser

Fein-kolloidaler und gelöster schwarzer Kohlenstoff in Agrarökosystemen: Projektbeschreibung und erste Ergebnisse

Schwarzer Kohlenstoff (BC) umfasst eine Vielzahl von organischen Verbrennungsrückständen, welche durch atmosphärischen Eintrag aus z.B. Vegetationsbränden oder durch die direkte Applikation von Biokohle in den Boden gelangen. Schwarzer Kohlenstoff ist schwer abbaubar und akkumuliert daher in Böden innerhalb von Jahrzehnten. Jedoch ist der Abbau und Verlust von BC in Böden nicht vollständig verstanden. In den letzten Jahren konnten mehrere Studien zeigen, dass BC im Wasser in Form von „gelöstem BC“ (DBC) existiert; als Quelle dieses DBCs wird BC-Abbau im Boden vermutet. Dies setzt jedoch voraus, dass BC im Boden in Form von wasserextrahierbarem BC (WEBC) vorliegt. Ich zeige hier ein Konzept, welches i) die Existenz und Bedeutung von WEBC in landwirtschaftlich genutzten Böden zeigen soll und ii) der Hypothese nachgeht ob WEBC durch mikrobiellen BC-Abbau im Boden entsteht. Um dies zu tun, werde ich Proben eines 5-Jahres-Labor-Inkubationsexperiment (inklusive sterilen und nicht sterilen Varianten) auf WEBC hin untersuchen. Dafür werde ich WEBC aus dem Boden extrahieren, < 450 nm filtrieren und anschließend mittels Oxidation zu Benzolpolycarbonsäuren (BPCA-Methode) analysieren. So erhalte ich Auskunft über die WEBC-Gehalte und Zusammensetzung (Grad der aromatischen Kondensation). Ob die so gewonnen Erkenntnisse auch auf Feldproben übertragbar sind, werde ich an Böden von Kurzumtriebsplantagen mit unterschiedlichem BC-Eintrag (0, 4,5 und 9 t Biokohle pro Hektar) testen. Erste Versuche zeigten, dass WEBC im Boden nachgewiesen werden kann, WEBC machte ca. 6% des Gesamt-BC aus. Durch dieses Projekt werde ich erste Aussagen darüber treffen können ob BC-Abbau zu WEBC im Zeitraum von Jahrzehnten relevant sein könnte für BC-Verluste aus Böden und somit für den globalen Kohlenstoffkreislauf. Es bleibt weiterhin zu testen, ob WEBC in Form von feinen Kolloiden oder Nanopartikeln vorliegt. Dies möchte ich durch den Einsatz einer präparativen Feld-Fluss-Fraktionierung (FFFpräp) und anschließender BC-Analyse nachweisen

Einfluss der Eindeichung auf Pestizidrückstände in Böden eines landwirtschaftlichen Gebietes des Red River Deltas, Vietnam

Fruchtbare Böden und eine hohe Verfügbarkeit von Wasser machen Deltaregionen zu den wichtigsten landwirtschaftlichen Produktionsflächen. Zur Sicherstellung hoher Erträge werden insbesondere in Reismonokulturen, Pestizide in einer erhöhten Menge und Häufigkeit eingesetzt. Während das Verhalten dieser Stoffe im Nassreisanbau bereits in früheren Studien beschrieben wurde, hat diese Studie zum Ziel den Einfluss von Deich-Konstruktionen auf die räumliche Verteilung der Pestizide zu untersuchen. Dazu wurden Boden- und Sedimentproben im Delta des Roten Flusses im Landkreis Giao Thuy entnommen. Dieses Gebiet ist von einem Meer- und Flussdeich mit verschiedenen Einlass- und Abflussschleusen umgeben. Dadurch findet eine Regulation der Wasserbewirtschaftung statt und das eingedeichte Gebiet wird vor Überschwemmung, Stürmen und das Eindringen von Salzwasser geschützt. In der Vergangenheit beobachteten regionale Behörden eine Abnahme der Wasserqualität vom Flussdeich hin zum Meerdeich. Dies ist vermutlich auf einen verringerten Wasseraustausch zurückzuführen, hervorgerufen durch das Deichsystem, was zu einer Akkumulation der Pestizidrückstände innerhalb des eingedeichten Gebietes führt. Um diese Hypothese zu prüfen, wurden Boden- und Sedimentproben von Reisflächen, Bewässerungsgräben und auch von Salzwasseraquakulturflächen außerhalb des eingedeichten Gebietes entnommen und anschließend auf Rückstände von 12 verschiedenen Pestiziden hin untersucht. Die Pestizide wurden wie folgt bestimmt: Extraktion mittels accelerated solvent extraction (ASE), gefolgt von einer Aufreinigung nach Laabs et al. (2007) und der Quantifizierung mittels Gaschromatographie gekoppelt an ein Massenspektrometer (GC-MS). Vorläufige Ergebnisse lassen vermuten, dass Chlorpyrifos, Propiconazole und Isoprothiolane häufig in den Proben der Reisflächen vorhanden sind. In Reisflächen nahe des Meerdeiches wurden keine erhöhten Pestizidkonzentrationen ermittelt. Die Pestizidrückstände in den Proben der Reisflächen sind eher der direkten Applikation verschuldet, wohingegen die Kanalproben keiner direkten Applikation ausgesetzt sind

Hybrid multiple diffraction in semipolar wurtzite materials: (0112)-oriented ZnMgO/ZnO heterostructures as an illustration

X-ray diffraction has been widely used to characterize the structural properties (strain and structural quality) of semiconductor heterostructures. This work employs hybrid multiple diffraction to analyze r-oriented Zn1xMgxO layers grown by molecular beam epitaxy on ZnO substrates. In such a low-symmetry material system, additional features appear in symmetric reflection scans, which are described as arising from hybrid multiple diffraction. First, the Bragg conditions necessary for these high-order processes to occur are introduced and applied to explain all the observed satellite reflections, identify the planes that contribute and compute a priori the angles at which they are observed. Furthermore, thanks to this hybrid multiple-diffraction technique, it is possible to determine the layer lattice parameters (in-plane and out-of-plane) in an easy and accurate way by using one single measurement in standard symmetric conditions. The achieved precision is at least as high as that obtained from the combination of symmetric and asymmetric reciprocal space map measurements

Cue properties change timing strategies in group movement synchronisation

To maintain synchrony in group activities, each individual within the group must continuously correct their movements to remain in time with the temporal cues available. Cues might originate from one or more members of the group. Current research suggests that when synchronising movements, individuals optimise their performance in terms of minimising variability of timing errors (asynchronies) between external cues and their own movements. However, the cost of this is an increase in the timing variability of their own movements. Here we investigate whether an individual’s timing strategy changes according to the task, in a group scenario. To investigate this, we employed a novel paradigm that positioned six individuals to form two chains with common origin and termination on the circumference of a circle. We found that participants with access to timing cues from only one other member used a strategy to minimise their asynchrony variance. In contrast, the participant at the common termination of the two chains, who was required to integrate timing cues from two members, used a strategy that minimised movement variability. We conclude that humans are able to flexibly switch timekeeping strategies to maintain task demands and thus optimise the temporal performance of their movements

PageMan: An interactive ontology tool to generate, display, and annotate overview graphs for profiling experiments

BACKGROUND: Microarray technology has become a widely accepted and standardized tool in biology. The first microarray data analysis programs were developed to support pair-wise comparison. However, as microarray experiments have become more routine, large scale experiments have become more common, which investigate multiple time points or sets of mutants or transgenics. To extract biological information from such high-throughput expression data, it is necessary to develop efficient analytical platforms, which combine manually curated gene ontologies with efficient visualization and navigation tools. Currently, most tools focus on a few limited biological aspects, rather than offering a holistic, integrated analysis. RESULTS: Here we introduce PageMan, a multiplatform, user-friendly, and stand-alone software tool that annotates, investigates, and condenses high-throughput microarray data in the context of functional ontologies. It includes a GUI tool to transform different ontologies into a suitable format, enabling the user to compare and choose between different ontologies. It is equipped with several statistical modules for data analysis, including over-representation analysis and Wilcoxon statistical testing. Results are exported in a graphical format for direct use, or for further editing in graphics programs. PageMan provides a fast overview of single treatments, allows genome-level responses to be compared across several microarray experiments covering, for example, stress responses at multiple time points. This aids in searching for trait-specific changes in pathways using mutants or transgenics, analyzing development time-courses, and comparison between species. In a case study, we analyze the results of publicly available microarrays of multiple cold stress experiments using PageMan, and compare the results to a previously published meta-analysis. PageMan offers a complete user's guide, a web-based over-representation analysis as well as a tutorial, and is freely available at . CONCLUSION: PageMan allows multiple microarray experiments to be efficiently condensed into a single page graphical display. The flexible interface allows data to be quickly and easily visualized, facilitating comparisons within experiments and to published experiments, thus enabling researchers to gain a rapid overview of the biological responses in the experiments

Parity of bound dipole states in 208Pb

The parities of eleven J=1 levels in 208Pb were determined by nuclear resonance fluorescence scattering of linearly polarized photons. A new 1+ level at Ex=5.846 MeV with Gamma 02 / Gamma =1.2±0.4 eV was found. This level can probably be identified with the theoretically predicted isoscalar 1+ state in 208Pb. All other bound dipole states below 7 MeV with Gamma 02 / Gamma >1.5 eV have negative parity. The 1- assignment to the 4.842-MeV level is of special significance because of previous conflicting results about its parity

SAM levels, gene expression of SAM synthetase, methionine synthase and ACC oxidase, and ethylene emission from N. suaveolens flowers

S′adenosyl-l-methionine (SAM) is a ubiquitous methyl donor and a precursor in the biosynthesis of ethylene, polyamines, biotin, and nicotianamine in plants. Only limited information is available regarding its synthesis (SAM cycle) and its concentrations in plant tissues. The SAM concentrations in flowers of Nicotiana suaveolens were determined during day/night cycles and found to fluctuate rhythmically between 10 and 50 nmol g−1 fresh weight. Troughs of SAM levels were measured in the evening and night, which corresponds to the time when the major floral scent compound, methyl benzoate, is synthesized by a SAM dependent methyltransferase (NsBSMT) and when this enzyme possesses its highest activity. The SAM synthetase (NsSAMS1) and methionine synthase (NsMS1) are enzymes, among others, which are involved in the synthesis and regeneration of SAM. Respective genes were isolated from a N. suaveolens petal cDNA library. Transcript accumulation patterns of both SAM regenerating enzymes matched perfectly those of the bifunctional NsBSMT; maximum mRNA accumulations of NsMS1 and NsSAMS1 were attained in the evening. Ethylene, which is synthesized from SAM, reached only low levels of 1–2 ppbv in N. suaveolens flowers. It is emitted in a burst at the end of the life span of the flowers, which correlates with the increased expression of the 1-aminocyclopropane-1-carboxylate oxidase (NsACO)