Abstract: In this study we performed microscopic characterization of mineral particles that were collected in the thorium-rich Fen Complex in Norway and identified and isolated based on autoradiography in function of their radioactivity. For this we combined information obtained with X-ray absorption mu-CT, mu-XRF and mu-XRD, both in bi- and in three-dimensional (tomographic) mode. We demonstrate that radionuclides and metals are heterogeneously distributed both within soil samples and within individual Th-enriched aggregates, which are characterised as low-density mineral bulk particles with high density material inclusions, where Th as well as several metals are highly concentrated. For these sites, it is important to take into account how these inhomogeneous distributions could affect the overall environmental behaviour of Th and progeny upon weathering due to human or environmental factors. Moreover, the estimated size of the Th-containing inclusions as determined in this work represents information of importance for the characterization of radionuclides and toxic metals exposure, as well as for assessing the viability of mining for Th and rare-earth metals in the Fen Complex and the associated environmental impact.

Abstract: In iets meer dan 30 jaar moeten we tot 50% meer eiwit produceren, terwijl onze conventionele lineaire voedselproductieketen reeds de grenzen van duurzaamheid overschrijdt. Microbieel eiwit (MP), de eiwitrijke biomassa van micro-organismen, werd onderzocht als nieuw voeder en voedselingrediënt in een circulaire eiwitproductieketen. MP-productie kan gebaseerd zijn op primaire grondstoffen om zo de inefficiënte stappen in de huidige eiwitproductie over te slaan, of de productie kan gebaseerd zijn op secundaire grondstoffen afkomstig van de verliezen in de conventionele productieketen (bijvoorbeeld afvalwater). Zowel indirecte als directe strategiën voor nutriëntenherwinning kunnen geïdentificeerd worden. Indirecte nutriëntenherwinning werd onderzocht door struviet toe te passen als fosfor- en stikstofbron voor MP-productie. Struviet, een herwinningsproduct in de afvalwaterzuivering, bleek een hoge zuiverheidsgraad te hebben waardoor het een uitstekende selectieve barrière vormt tussen afvalstroom en MP productie. Oplossingssnelheden en MP groei-experimenten toonden aan dat struviet gemakkelijk gedoseerd kan worden in functie van de microbiële nutriëntenbehoeftes, waarnaast problemen vermeden worden gerelateerd aan de turbiditeit van nevenstromen, wat de productie van fototrofe MP mogelijk maakt. Daarnaast werd ook directe nutriëntenherwinning onderzocht. Hierbij werden de voedingswaarde en veiligheid geanalyseerd van biomassa bestaande uit aerobe heterotrofe bacteriën (AHB) afkomstig van effluentzuivering van 25 bedrijven in de voedings- en drankensector. Verder werd ook de temporele variabiliteit in kaart gebracht. Er werd een veelbelovend eiwitgehalte geobserveerd waarvan de variabiliteit aanzienlijke was. Verder werd aangetoond dat het eiwitgehalte positief gecorreleerd was met stikstofbelasting en negatief met slibverblijftijd, wat een indicatie is dat de implementatie van een geoptimaliseerd productieproces, de biomassakwaliteit gevoelig kan verhogen. Bovendien was de veiligheid als veevoeder gegarandeerd op vlak van de meeste contaminanten. In het daarop volgende hoofdstuk werd de variabiliteit in voedingswaarde en veiligheid bestudeerd van commerciële fototrofe MP (de microalgen Chlorella en Spirulina), gekweekt op primaire grondstoffen. De waargenomen variabiliteit in voedingswaarde vereist verdere optimalisatie van het productieproces. Er werd ook waargenomen dat een hoog eiwitgehalte geen hoge totale voedingswaarde impliceert, omdat de verteerbaarheid en de eiwitkwaliteit nog steeds ongunstig kunnen zijn. Op basis van gemeten contaminanten geeft een veilige consumptiedosis aan dat microalgen perfect kunnen worden geconsumeerd als volwaardige eiwitbron in plaats van als supplement, hun huidige hoofdtoepassing. In een laatste experimenteel hoofdstuk werd onderzocht hoe de variabiliteit in biomassakwaliteit van microalgen kan worden gereduceerd en hoe een stabiele, hoogwaardige biomassaproductie kan worden bekomen. De invloed van oogsttijd, operationele modus en fotoperiode werd bepaald op de productiviteit van biomassa, eiwit en essentiële aminozuren en er werden optimale productieparameters geïdentificeerd. Samengevat is MP-productie op basis van indirecte en directe nutriëntenherwinning veelbelovend. Verdere technologische ontwikkelingen en het verhogen van bewustwording en sociale acceptatie, moeten een verdere introductie van MP in de voeder- en voedingsmarkt faciliteren. Hier kan MP een belangrijke oplossing vertegenwoordigen om de exponentieel groeiende wereldbevolking op een duurzame manier te voeden.

Abstract: We used SEM/EDX and micro-Raman spectroscopy to investigate the chemical changes (both on the level of elementary and molecular composition) of mice bones when strontium is incorporated in their microstructure after being administered in the form of two salts: chloride and ranelate. Strontium accumulated mainly in vicinity of bone edges, both cortical and close to bone marrow. The distribution of other elements comprising bone samples (Ca, P, Mg, K etc.) was also determined by energy-dispersive X-ray analysis (EDX). The area adjacent to a cortical bone edge with accumulated strontium has presented modified Raman spectral profiles. Besides most of the Raman bands typical for both mineral (hydroxyapatite with carbonate substitution type B) and organic phases of a bone, we observed a Raman band at 811 cm− 1. It was detected regularly in the sample with high strontium concentration.

Abstract: The rate of charge deposition in quartz grains irradiated in natural conditions is computed by radiation transport modeling. Quartz luminescence models are modified with the addition of the resulting charge deposition term, and the influence of this process on the optically stimulated luminescence (OSL) signal is analyzed. The results indicate that the charge deposition occurring in the quartz grain during the time of residence within rock could lead to the depletion of trapped holes in the recombination centres. For the two different quartz models investigated here, complete depletion is expected to occur for rock ages between 500 Ma and 1100 Ma. It is predicted that for sedimentary quartz derived from such rocks, the OSL signal is dominated by the slow component. It was also found that the shape and saturation level of the natural sensitivity-corrected dose response curve (DRC) of quartz is affected by the charge deposition; specifically, a linear reduction of the saturation level with the age of the rock is observed.

Abstract: Antibiotics such as sulfamethoxazole (SFX) are environmentally hazardous after being released into the aquatic environment and challenges remain in the development of engineered prevention strategies. In this work, a mathematical model was developed to describe and evaluate cometabolic biotransformation of SFX and its transformation products (TPs) in an enriched ammonia oxidizing bacteria (AOB) culture. The growth-linked cometabolic biodegradation by AOB, non-growth transformation by AOB and nongrowth transformation by heterotrophs were considered in the model framework. The production of major TPs comprising 4-Nitro-SFX, Desamino-SFX and N-4-Acetyl-SFX was also specifically modelled. The validity of the model was demonstrated through testing against literature reported data from extensive batch tests, as well as from long-term experiments in a partial nitritation sequencing batch reactor (SBR) and in a combined SBR + membrane aerated biofilm reactor performing nitrification/denitrification. Modelling results revealed that the removal efficiency of SFX increased with the increase of influent ammonium concentration, whereas the influent organic matter, hydraulic retention time and solid retention time exerted a limited effect on SFX biodegradation with the removal efficiencies varying in a narrow range. The variation of influent SFX concentration had no impact on SFX removal efficiency. The established model framework enables interpretation of a range of experimental observations on SFX biodegradation and helps to identify the optimal conditions for efficient removal. (C) 2017 Elsevier Ltd. All rights reserved.