Abstract: In the present study depth profiles of light, oxygen, pH and photosynthetic performance in an artificial biofilm of the green alga Halochlorella rubescens in a porous substrate photobioreactor (PSBR) were recorded with microsensors. Biofilms were exposed to different light intensities (50-1,000mol photons m(-2) s(-1)) and CO2 levels (0.04-5% v/v in air). The distribution of photosynthetically active radiation showed almost identical trends for different surface irradiances, namely: a relatively fast drop to a depth of about 250 mu m, (to 5% of the incident), followed by a slower decrease. Light penetrated into the biofilm deeper than the Lambert-Beer Law predicted, which may be attributed to forward scattering of light, thus improving the overall light availability. Oxygen concentration profiles showed maxima at a depth between 50 and 150m, depending on the incident light intensity. A very fast gas exchange was observed at the biofilm surface. The highest oxygen concentration of 3.2mM was measured with 1,000mol photons m(-2) s(-1) and 5% supplementary CO2. Photosynthetic productivity increased with light intensity and/or CO2 concentration and was always highest at the biofilm surface; the stimulating effect of elevated CO2 concentration in the gas phase on photosynthesis was enhanced by higher light intensities. The dissolved inorganic carbon concentration profiles suggest that the availability of the dissolved free CO2 has the strongest impact on photosynthetic productivity. The results suggest that dark respiration could explain previously observed decrease in growth rate over cultivation time in this type of PSBR. Our results represent a basis for understanding the complex dynamics of environmental variables and metabolic processes in artificial phototrophic biofilms exposed to a gas phase and can be used to improve the design and operational parameters of PSBRs. Biotechnol. Bioeng. 2016;113: 1046-1055. (c) 2015 Wiley Periodicals, Inc.

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: 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: The zirconium/hafnium ratios of zircons are determined using proton induced X-ray emission. Submilligram samples, imbedded in a starch layer and deposited on a 50 μg/cm2 polystyrene carrier, are irradiated for 1020 min with a 5 nA beam of 3.7 MeV protons, while the Hf-Lβ and Zr-Kα X-rays are counted with a Si(Li) detector. The standard deviation per analysis is in the 36 % range. Only few interferences are possible. To eliminate errors due to absorption effects the zircon layer thickness should be above 40 μm or reproducibly thin samples should be employed. Measuring the Hf-Lβ/Hf-Lα ratio for samples and standards might provide a practical check for the absence of absorption errors. The sensitivity is so favourable that, in practice, the minimal sample size is only limited by the minimal amount that can be handled properly.

Abstract: Formation and aggregation of metal carboxylates (metal soaps) can degrade the appearance and integrity of oil paints, challenging efforts to conserve painted works of art. Endeavors to understand the root cause of metal soap formation have been hampered by the limited spatial resolution of Fourier transform infrared microscopy (mu-FTIR). We overcome this limitation using optical photothermal infrared spectroscopy (O-PTIR) and photothermal-induced resonance (PTIR), two novel methods that provide IR spectra with approximate to 500 and approximate to 10 nm spatial resolutions, respectively. The distribution of chemical phases in thin sections from the top layer of a 19th-century painting is investigated at multiple scales (mu-FTIR approximate to 10(2) mu m(3), O-PTIR approximate to 10(-1) mu m(3), PTIR approximate to 10(-5) mu m(3)). The paint samples analyzed here are found to be mixtures of pigments (cobalt green, lead white), cured oil, and a rich array of intermixed, small (often << 0.1 mu m(3)) zinc soap domains. We identify Zn stearate and Zn oleate crystalline soaps with characteristic narrow IR peaks (approximate to 1530-1558 cm(-1)) and a heterogeneous, disordered, water-permeable, tetrahedral zinc soap phase, with a characteristic broad peak centered at approximate to 1596 cm(-1). We show that the high signal-to-noise ratio and spatial resolution afforded by O-PTIR are ideal for identifying phase-separated (or locally concentrated) species with low average concentration, while PTIR provides an unprecedented nanoscale view of distributions and associations of species in paint. This newly accessible nanocompositional information will advance our knowledge of chemical processes in oil paint and will stimulate new art conservation practices.

Abstract: The daily and seasonal atmospheric concentrations, deposition fluxes and emission sources of a few C3C9 gaseous alkyl nitrates (ANs) at the Belgian coast (De Haan) on the Southern North Sea were determined. An adapted sampler design for low- and high-volume air-sampling, optimized sample extraction and clean-up, as well as identification and quantification of ANs in air samples by means of gas chromatography mass spectrometry, are reported. The total concentrations of ANs ranged from 0.03 to 85 pptv and consisted primarily of the nitro-butane and nitro-pentane isomers. Air mass backward trajectories were calculated by the Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory (HYSPLIT) model to determine the influence of main air masses on AN levels in the air. The shorter chain ANs have been the most abundant in the Atlantic/Channel/UK air masses, while longer chain ANs prevailed in continental air. The overall mean N fluxes of the ANs were slightly higher for summer than those for winter-spring, although their contributions to the total nitrogen flux were low. High correlations between AN and HNO2 levels were observed during winter/spring. During summer, the shorter chain ANs correlated well with precipitation. Source apportionment by means of principal component analysis indicated that most of the gas phase ANs could be attributed to traffic/combustion, secondary photochemical formation and biomass burning, although marine sources may also have been present and a contributing factor.