Tesis sobre el tema "Monoïde des traces"

La concurrence joue un rôle important dans les systèmes et la programmation modernes. Il révèle le phénomène selon lequel plusieurs calculs s'exécutent simultanément. Ces exécutions entrelacées entraînent le "problème d'explosion d'états". Dans cette thèse, nous visons à construire un cadre probabiliste sur les exécutions de systèmes concurrents à des fins de génération aléatoire. La mesure uniforme des exécutions s'inspire des monoïdes de traces définis sur des traces infinies. La théorie des traces a une solide base combinatoire autour du polynôme de Möbius. L'irréductibilité des monoïdes de traces implique la forte connectivité du digraphe des cliques. Par conséquent, une valeur propre dominante existe et détermine le taux de croissance des monoïdes de traces. Dans notre travail, nous considérons les systèmes concurrents abstraits comme des actions de monoïdes sur un ensemble fini d'états. Ce paramètre englobe les réseaux de Petri à 1-bornés. Nous donnons deux interprétations à la mesure uniforme des exécutions pour les systèmes concurrents. La première interprétation donne la valeur de la measure uniforme sur les cylindres élémentaires du point de vue algébrique sur le monoïde de traces. Cette mesure uniforme est réalisée par une chaîne de Markov d'états-et-cliques. L'autre interprétation s'intéresse à la mesure de Parry sur le digraphe des états-et-cliques. La difficulté à étendre aux systèmes concurrents est que le théorème de Perron-Frobenius n'est pas applicable. Pour résoudre ce problème, nous avons trouvé la propriété spectrale des systèmes concurrents irréductibles. Cela nous permet de distinguer les principaux composants qui déterminent la racine caractéristique du système. Nous prouvons également l'unicité de cette mesure uniforme. La matrice de transition peut être obtenue soit à partir de la chaîne de Markov d'états-et-cliques, soit à partir de la mesure de Parry avec le rayon spectral des composantes dominantes
Concurrency has an important role in modern systems and programming. It reveals the phenomenon that multiple computations run simultaneously. These interleaved executions cause the so-called "State explosion problem". In this thesis, we aim at constructing a probabilistic framework on the executions of concurrent systems for the purpose of random generation. The uniform measure of executions is inspired by trace monoids defined on infinite traces. Trace theory has a strong combinatorial foundation around the Möbius polynomial. The irreducibility of trace monoids implies the strong connectivity of the digraph of cliques. Hence, a dominant eigenvalue exists and determines the growth rate of trace monoids. In our work, we view the abstract concurrent systems as monoid actions on a finite set of states. This setting encompasses 1-bounded Petri nets. We give two interpretations to a uniform measure of executions for concurrent systems. One is constructed by the elementary cylinders in trace monoids. This uniform measure is realized a Markov chain of states-and-cliques. The other is to study the Parry measure on the digraph of states-and-cliques. The difficulty to extend to concurrent systems is that the Perron-Frobenius theorem is not applicable. To resolve this problem, we found the spectral property of the irreducible concurrent systems. This allows us to distinguish the main components which determine the characteristic root of the system. We also prove the uniqueness of this uniform measure. The transition matrix can be obtained either from the Markov chain of states-and-cliques or from the Parry measure with the spectral radius of the dominant components

Cette thèse porte sur les monoi͏̈des partiellement commutatifs libres ou monoi͏̈des trace, qui constituent un des principaux modèles sémantiques du parallélisme. Les thèmes abordés sont essentiellement la reconnaissabilité des langages trace et le codage sur les monoi͏̈des trace. Pour ce qui concerne le premier thème, nous donnons une nouvelle preuve de la clôture par produit de la famille des langages trace reconnaissables. Notre approche utilise une décomposition du langage produit induite par un treillis associé au graphe des commutations. Cela fournit un algorithme effectif pour le calcul du produit de deux langages trace. Nous démontrons ensuite que dans un monoi͏̈de finiment engendre quelconque la famille des ensembles apériodiques est contenue (en général strictement) dans la famille des ensembles sans étoile, et nous étendons le théorème de Schitzenberger, établi sur les mots, aux traces: la famille des langages trace apériodiques coi͏̈ncide avec la famille des langages trace sans étoile. Avec l'idée d'étendre la notion de codage aux traces, nous étudions essentiellement le problème de l'existence d'un morphisme injectif entre monoi͏̈des trace. Pour cela nous introduisons la nouvelle notion de morphisme fort, qui impose que deux lettres indépendantes aient pour images des traces indépendantes

This paper deals with decision problems related to the star problem in trace monoids, which means to determine whether the iteration of a recognizable trace language is recognizable. Due to a theorem by Richomme from 1994[30,31], we know that the Star Problem is decidable in trace monoids which do not contain a C4-submonoid. The C4 is (isomorphic to) the Caresian Product of two free monoids over doubleton alphabets. It is not known, whether the Star Problem is decidable in C4 or in trace monoids containing a C4. In this paper, we show undecidability of some related problems: Assume a trace monoid which contains a C4. Then, it is undecidable whether for two given recognizable languages K and L, we have K ⊆ L*, although we can decide K* ⊆ L. Further, we can not decide recognizability of K ∩ L* as well as universality and recognizability of K U L*.

This paper deals with decision problems related to the star problem in trace monoids, which means to determine whether the iteration of a recognizable trace language is recognizable. Due to a theorem by Richomme from 1994[30,31], we know that the Star Problem is decidable in trace monoids which do not contain a C4-submonoid. The C4 is (isomorphic to) the Caresian Product of two free monoids over doubleton alphabets. It is not known, whether the Star Problem is decidable in C4 or in trace monoids containing a C4. In this paper, we show undecidability of some related problems: Assume a trace monoid which contains a C4. Then, it is undecidable whether for two given recognizable languages K and L, we have K ⊆ L*, although we can decide K* ⊆ L. Further, we can not decide recognizability of K ∩ L* as well as universality and recognizability of K U L*.

This paper deals with a connection between two decision problems for recognizable trace languages: the star problem and the finite power property problem. Due to a theorem by Richomme from 1994 [26, 28], we know that both problems are decidable in trace monoids which do not contain a C4 submonoid. It is not known, whether the star problem or the finite power property are decidable in the C4 or in trace monoids containing a C4. In this paper, we show a new connection between these problems. Assume a trace monoid IM (Σ, I) which is isomorphic to the Cartesian Product of two disjoint trace monoids IM (Σ1, I1) and IM (Σ2, I2). Assume further a recognizable language L in IM (Σ, I) such that every trace in L contains at least one letter in Σ1 and at least in one letter in Σ2. Then, the main theorem of this paper asserts that L* is recognizable iff L has the finite power property.

In the last decade, some researches on the star problem in trace monoids (is the iteration of a recognizable language also recognizable?) has pointed out the interest of the finite power property to achieve partial solutions of this problem. We prove that the star problem is decidable in some trace monoid if and only if in the same monoid, it is decidable whether a recognizable language has the finite power property. Intermediary results allow us to give a shorter proof for the decidability of the two previous problems in every trace monoid without C4-submonoid. We also deal with some earlier ideas, conjectures, and questions which have been raised in the research on the star problem and the finite power property, e.g. we show the decidability of these problems for recognizable languages which contain at most one non-connected trace.

This paper deals with a connection between two decision problems for recognizable trace languages: the star problem and the finite power property problem. Due to a theorem by Richomme from 1994 [26, 28], we know that both problems are decidable in trace monoids which do not contain a C4 submonoid. It is not known, whether the star problem or the finite power property are decidable in the C4 or in trace monoids containing a C4. In this paper, we show a new connection between these problems. Assume a trace monoid IM (Σ, I) which is isomorphic to the Cartesian Product of two disjoint trace monoids IM (Σ1, I1) and IM (Σ2, I2). Assume further a recognizable language L in IM (Σ, I) such that every trace in L contains at least one letter in Σ1 and at least in one letter in Σ2. Then, the main theorem of this paper asserts that L* is recognizable iff L has the finite power property.

In the last decade, some researches on the star problem in trace monoids (is the iteration of a recognizable language also recognizable?) has pointed out the interest of the finite power property to achieve partial solutions of this problem. We prove that the star problem is decidable in some trace monoid if and only if in the same monoid, it is decidable whether a recognizable language has the finite power property. Intermediary results allow us to give a shorter proof for the decidability of the two previous problems in every trace monoid without C4-submonoid. We also deal with some earlier ideas, conjectures, and questions which have been raised in the research on the star problem and the finite power property, e.g. we show the decidability of these problems for recognizable languages which contain at most one non-connected trace.

Ce travail de thèse a permis le développement et la caractérisation d'instruments basés sur la technique "OF-CEAS" dans le moyen infrarouge pour la détection de traces dans différents mélanges en phase gazeuse. Le Laser à Cascades Inter-bandes (ICL) est la dernière innovation des lasers à semi-conducteurs dans cette zone spectrale. La compatibilité des ICL avec l'OF-CEAS ouvre la voie vers de nouvelles applications pour la réalisation d'instruments compacts et robustes avec un temps de réponse rapide tout en présentant une très bonne limite de détection.Une démonstration de la bonne sensibilité et stabilité des instruments OF-CEAS aété réalisé avec la mesure de continua d'absorption (de la vapeur d'eau et de l'azote). Mais également avec la détection d'une raie quadrupolaire de l'azote de très faible intensité (3x10-29 cm-1/(moléc cm-2). L'objectif principale de ces travaux consistait au développement d'un instrument dédié à la détection de monoxyde d'azote pour l'analyse du gaz exhalé. L'analyseur ainsi réalisé présente une sensibilité de 6x10-10 cm-1 en une acquisition de 180 ms. Sa limite de détection sur le NO est à l'état de l'art, avec à court terme (180 ms) un minimum de 50 ppt est atteint. Celui-ci parvient à un niveau sub-ppt (0.9 ppt) en 12 min d'intégration
This work of these has made it possible to develop and characterize the use of instruments on the "OF-CEAS" technique in the mid-infrared for traces' detection in different mixtures in the gas phase. Inter-band Cascade Laser (ICL) is the latest innovation in semiconductor lasers in this spectral region. Compatibility of ICL with OF-CEAS offers new applications for compact and robust instruments with fast response time and a low detection limit. A demonstration of the good sensitivity and stability of the OF-CEAS instruments was performed with continua absorption measurements (water vapor and nitrogen). But also with the detection of a very low intensity quadrupole line of nitrogen (3x10-29 cm-1/(moléc cm-2). The main objective of this work was to develop an instrument dedicated to nitrogen oxide detection for the analysis of exhaled breath. The analyzer is presented at the sensitivity of 6x10-10 cm-1 in an acquisition of 180 ms. Its limit of detection on NO is at the state of the art, with short term (180 ms) limit of 50 ppt. It reaches the sub-ppt level (0.9 ppt) with 12 min of integration

Pour quantifier l'influence des activités humaines sur le climat et en particulier sur la composition chimique de l'atmosphère, il est primordial de disposer de mesures continues et homogènes. C'est pourquoi l'objet de ce travail de thèse a consisté, dans un premier temps, à installer une nouvelle station d'observation (OASIS pour Observations Atmosphériques par Spectrométrie Infrarouge Solaire) sur le toit de l'Université Paris-Est à Créteil, pour mesurer des spectres d'absorption solaire dans l'infrarouge, en vue d'analyser les concentrations de gaz traces et leurs différentes variabilités temporelles. Cette étude est centrée sur deux molécules clés de l'atmosphère impliquées, à diverses échelles, dans les problèmes environnementaux actuels : l'ozone (O3) et le monoxyde de carbone (CO). Le développement de la méthode expérimentale et l'adaptation du code d'inversion (PROFFIT) a permis de restituer les colonnes totales et partielles de ces deux espèces. Pour valider les performances de cet instrument et de la méthode employée, les résultats des analyses de OASIS ont été comparés avec diverses données corrélatives provenant de mesures au sol (SAOZ pour l'O3), de satellites (IASI, GOME-2, OMI, pour l'O3, et MOPITT et IASI pour le CO) et de modèles globaux (REPROBUS pour l'O3 et MOCAGE pour le CO). Les résultats ont montré de très bons accords et prouvent la qualité du spectromètre à moyenne résolution, de la station OASIS, pour mesurer les concentrations de l'O3 et du CO atmosphérique. Une partie de ce travail a également concerné la validation des performances des instruments spatiaux actuels de détection de l'ozone atmosphérique, grâce à la campagne de mesures (avril-mai 2009) que j'ai réalisée à Izaña (Tenerife). Cette station, située en région sub-tropicale, à 2370 m d'altitude et en milieu non pollué, est intégrée dans le réseau NDACC, et possède un spectromètre à haute résolution spectrale. Les concentrations d'ozone issues des inversions de ses spectres ont été comparées aux données fournies par un instrument au sol (Brewer, situé sur le même site) et par plusieurs instruments satellitaires (IASI, OMI, GOME-2). Les résultats ont présenté d'excellents accords. Les diverses variabilités temporelles observées à Izaña et à Créteil (saisonnière, inter-journalière, diurne et événements extrêmes) ont été interprétées et les capacités respectives de ces instruments (haute et moyenne résolution spectrale) ont fait l'objet d'une discussion détaillée
In the frame of atmospheric composition change related to human activities, homogeneous and continuous atmospheric measurements have to be performed. This is why a new observatory (called OASIS for Observation of the Atmosphere by Solar occultation Infrared Spectroscopy) has been installed on the roof of the University of Paris-Est in order to analyze concentrations and variations of key atmospheric trace species, such as ozone and carbon monoxide. Development of experimental methodology and adaptation of inversion code (PROFFIT) allow to retrieved total and partial columns of these gases. Results are compared to different data from ground-based (SAOZ for O3), satellites (IASI, GOME-2, OMI, for O3, and IASI and MOPITT for CO) and from atmospheric model calculations (REPROBUS for O3 and MOCAGE for CO). Very good correlations were found, showing that a middle resolution instrument, such as OASIS is able to monitor atmospheric trace gases with a good accuracy. Then, thanks to a measurements campaign (April-May 2009), realized at Izaña (Tenerife, clear atmospheric conditions) observatory which is equipped with high resolution spectrometer, we provide valuable information about the performance of various total column ozone measuring instruments from ground (Brewer) and space (IASI, OMI, GOME-2). All temporal O3 and CO variabilities (seasonal, day-to-day, diurnal and extreme events) observed at both sites, such as respective high and middle resolution instruments capabilities were discussed in details

Understanding future climate requires observations of trace species that can significantly influence the chemical or radiative properties of the atmosphere. The development of optical instruments, utilizing laser-systems as high-resolution light sources, for making in situ observations of trace species from either airborne- or ground-based platforms and results from field campaigns are presented. Glyoxal, the smallest \(\alpha\)-dicarbonyl, is a common product during the oxidation of volatile organic compounds. An instrument using the technique of laser-induced phosphorescence was developed to measure glyoxal at the part per trillion by volume (pptv) level from a tower in a forest canopy. The instrument was deployed as part of the Community Atmosphere-Biosphere INteractions EXperiment. The instrumental limit of detection is 3 pptv with a 1-minute acquisition time. Nearly continuous measurements of glyoxal ranging between 5 – 75 pptv were acquired throughout the campaign and vertical gradients in the forest canopy were found to be driven by elevated temperature. A sensitive instrument using laser-induced fluorescence detection was developed and deployed into remote marine environments to measure iodine monoxide (IO) where the mixing ratio is on the order of 1 – 5 pptv. The challenges and solutions of operating in this environment and results from the field and laboratory are discussed. Laboratory experiments show that IO can be generated from Laminaria digitata, a subtidal kelp species, in the presence of ozone. Observations of the isotopic composition of condensed and vapor water above a large summertime tropical convective system obtained by Hoxotope and ICOS instruments during the TC4 campaign are used to analyze the role of convection in the lower tropical transition layer (TTL). Regions of ice that are characteristic of either convective lofting or in situ condensation are encountered above an active deep tropical convective system. Ice is an important component of water transport models in the TTL, yet its isotopic composition is a relatively unconstrained parameter. The implications from the direct observations of the isotopic composition of ice during convection is explored with respect to transport models of water in the TTL.
Chemistry and Chemical Biology

This paper deals with decision problems related to the star problem in trace monoids, which means to determine whether the iteration of a recognizable trace language is recognizable. Due to a theorem by G. Richomme from 1994 [32, 33], we know that the star problem is decidable in trace monoids which do not contain a submonoid of the form {a,c}* x {b,d}*. Here, we consider a more general problem: Is it decidable whether for some recognizable trace language and some recognizable or finite trace language P the intersection R ∩ P* is recognizable? If P is recognizable, then we show that this problem is decidale iff the underlying trace monoid does not contain a submonoid of the form {a,c}* x b*. In the case of finite languages P, we show several decidability and undecidability results.

Thesis (Ph. D.) -- University of Maryland, College Park, 2005.
Thesis research directed by: Geography. Title from t.p. of PDF. Includes bibliographical references. Published by UMI Dissertation Services, Ann Arbor, Mich. Also available in paper.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:49:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0
Made available in DSpace on 2014-10-09T14:02:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 10427.pdf: 11180152 bytes, checksum: f8294650781a8994bcbc91409d2cadb8 (MD5)
Tese (Doutoramento)
IPEN/T
Intituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares, IPEN/CNEN-SP

This paper deals with decision problems related to the star problem in trace monoids, which means to determine whether the iteration of a recognizable trace language is recognizable. Due to a theorem by G. Richomme from 1994 [32, 33], we know that the star problem is decidable in trace monoids which do not contain a submonoid of the form {a,c}* x {b,d}*. Here, we consider a more general problem: Is it decidable whether for some recognizable trace language and some recognizable or finite trace language P the intersection R ∩ P* is recognizable? If P is recognizable, then we show that this problem is decidale iff the underlying trace monoid does not contain a submonoid of the form {a,c}* x b*. In the case of finite languages P, we show several decidability and undecidability results.

La diffusion du cobalt, du nickel, du calcium et du chrome, aux joints de grains du monoxyde de cobalt coO, est étudiée à l'aide de traceurs radioactifs. Il est montré que le chrome et le calcium manifestent une importante ségrégation aux joints de grains avec un facteur de ségrégation supérieur à 10. Les coefficients de diffusion aux joints de grains des 4 éléments ont été estimés. Le facteur d'accélération entre la diffusion en volume et la diffusion aux joints de grains est de l'ordre de 10#5 - 10#6. Les propriétés électriques (conductivité, pouvoir thermoélectrique) de films minces de coO déposés sur un support inerte de beO ont été étudiées. Il est montre qu'en ce qui concerne la structure de défauts de la couche frontière de coO, il faut prendre en compte, à la fois, la formation de donneurs tels que les ions cobalt en position interstitielle et des interactions plus fortes entre les défauts que celles existantes dans le volume, entrainant la formation de défauts complexes sous forme d'amas de type 4:1. L'étude du rôle du chrome sur les propriétés électriques de coO a mis en évidence la modification de la mobilité des porteurs. Il est établi l'existence de deux domaines distincts de la pression partielle d'oxygène pour la structure des défauts: au-dessous de 1 pa les défauts majoritaires sont des lacunes de cobalt isolées. Aux pressions d'oxygène plus élevées, l'interaction entre les défauts entraine la formation d'amas de type 4:1

Nous avons étudié les potentialités de pollens comme bioindicateurs de pollution atmosphérique. Deux espèces ont été étudiées : le bouleau (Betula verrucosa Ehrh. ) et le dactyle (Dactylis glomerata L. ). Ces deux espèces sont responsables de plus de 95% des cas d'allergies au pollen en Europe. Des échantillons de pollen ont été exposés à différentes concentrations de monoxyde d'azote marqué à l'azote 15 ou de monoxyde de carbone marqué à l'oxygène 18. Ceci nous a permis de localiser les cibles cellulaires de chaque gaz en utilisant la microscopie d'émission d'ions secondaires (SIMS). Une analyse par microscopie électronique à balayage (MEB) et à transmission (MET) a été réalisée sur les différents échantillons de pollens pour étudier les éventuelles altérations structurales et stéréostructurales. En parallèle, une analyse électrophorétique et biochimique des échantillons de pollens exposés au NOx ou au CO a été réalisée pour étudier l'effet de ces deux gaz sur le contenu protéinique et allergénique des pollens étudiés. De par sa nature radicalaire, probablement, le NO présente d'importants effets sur les deux espèces de pollens étudiés. La microscopie SIMS a révélé que le NO s'accumule dans le sporoderme et dans des inclusions cytoplasmiques comparables aux globoïdes des graines. Au contraire, le CO ne se fixe pas dans les pollens comme l'ont montré les analyses par SIMS. La MEB a révélé que le NO altère le sporoderme des deux espèces de pollens étudiés. Des fissures et des trous apparaissent rapidement et se propagent à la surface des grains. Le CO ne semble pas induire de fragilisation du sporoderme comme l'a montré la MEB, ce qui est en accord avec nos analyses SIMS. Des dosages protéiques réalisés sur les extraits de pollens exposes aux NOx ou au CO ont montré une chute du taux de protéines extractibles en fonction de la dose de gaz utilisée. Les analyses électrophorétiques ont montré que les deux gaz étudiés avaient un effet important sur les protéines des pollens étudiés, ainsi que sur la reconnaissance des allergènes par des sérums de patients allergiques. Les analyses électrophorétiques ont mis en évidence une sensibilité plus faible du pollen de dactyle. Nos analyses ont mis en évidence une certaine sensibilité des pollens étudiés aux NOx et au CO tant au niveau structural que métabolique. Néanmoins, des analyses complémentaires sont nécessaires afin de qualifier plus finement les cibles des deux gaz étudiés, notamment par l'utilisation des doses plus faibles. Une étude de terrain est actuellement en cours afin de comparer nos résultats de laboratoire à des résultats obtenus en sites urbains.

Le rôle clef du fer dans le cycle biogéochimique du carbone et de l’azote dans l’océan a été mis en évidence au cours de la dernière décennie. Une des découvertes majeures récentes en océanographie biologique est la limitation de la croissance du phytoplancton par la disponibilité en fer dans au moins 40% de l’océan mondial. Or, la chimie de cet élément dans l’océan est particulièrement complexe et la forme sous laquelle il est disponible pour le phytoplancton reste encore mal connue. Plusieurs mécanismes sont utilisés par le phytoplancton marin pour améliorer la solubilité du fer en eau de mer et parvenir à absorber les quantités suffisantes en fer nécessaires à leur survie. Un de ces mécanismes implique la production de radicaux superoxyde en milieu extracellulaire, ce qui accroît la bio-disponibilité du fer en eau de mer en réduisant la forme Fe(III) sous forme Fe(II), plus bio-disponible aux cellules de phytoplancton. Les objectifs principaux de ce travail étaient de i) développer une méthode appropriée pour détecter la production de superoxyde en milieu extracellular par n’importe quelle cellule de phytoplancton marin, et ii) examiner la relation entre la production extracellulaire de superoxyde et l’absorption du fer par la cyanobactérie Trichodesmium erythraeum IMS101. Une méthode de détection du superoxyde a été développée, qui utilise du red-CLA ou du MCLA, deux sondes chimiluminescentes spécifiques à la détection du superoxyde, qui ont donné des résultats fiables, même sur de très faibles quantités d’échantillons. En effet, comparée aux autres méthodes employées, la détection de la production du superoxyde par microplaques permet de réduire le volume d’échantillon par 10, et de réduire le temps d’analyse de tréplicats d’un échantillon, d’un blanc et de trois standards à 10 minutes. De plus, cette méthode présente une large gamme de travail avec une limite de détection de 0,076 pmol/s, ce qui lui confère un grand avantage pour le travail sur le phytoplancton marin. Les taux de production de superoxyde en milieu extracellulaire par la cyanobatérie Trichodesmium erythraeum ont été mesurés en condition de laboratoire et allaient de 0,93 à 16,21 pmol/trichome/h. La limitation en fer des cellules de Trichodesmium résultat en une augmentation de ce taux de production, qui a été multiplié par un facteur 2,9 entre les cellules non limitées et les cellules limitées en fer. Il a aussi été montré que la production de superoxyde suivait un rythme diurne avec une forte augmentation du taux de production en milieu du cycle « jour», spécialement marqué pour les cultures maintenues en milieu pauvre en fer. Les taux de production extracellulaire de superoxyde et d’absorption du fer par Trichodesmium ont été mesurés simultanément sur des cultures pré-limitées ou non limitées en fer. Les taux d’absorption étaient 10 fois plus élevés pour les cultures non limitées, sauf lorsqu’un composé réducteur (acide ascorbique) était ajouté. Dans ce cas, les taux d’absorption des deux cultures étaient similaires. De plus, les deux cultures ont montré une plus grande aptitude à absorber le fer lié à des ligands faibles comme le citrate. Dans l’ensemble, les résultats ont montré une relation entre la production de superoxyde et l’absorption de fer par Trichodesmium, mais aucune influence directe entre ces deux processus n’a pu être démontrée. La méthode de détection du superoxyde par microplaque a été utilisée lors de campagnes sur la Grande Barrière de corail en Australie. L’analyse de deux blooms de Trichodesmium a montré de forts taux de production de superoxyde, en cohérence avec les analyses effectuées au laboratoire. De plus, l’utilisation de cette méthode (entre autres) a permis de démontrer une accumulation d’espèces Fe(II) en concentrations biologiquement significatives, quand la concentration en superoxyde dans l’eau de mer était inférieure à 1 nM. Par contre, lorsque cette concentration se trouvait supérieure à 1nM, la plupart des espèces réduites (Fe(II)) étaient réoxidées, ce qui résultait en un fort taux de production de peroxyde d’hydrogène du à la dismutation du superoxyde. Dans l’ensemble, cette étude a permis le développement d’une méthode de détection de la production de superoxyde par le phytoplancton marin en milieu extracellulaire qui peut être utilisée au laboratoire ou en conditions d’étude sur le terrain. Nous avons aussi démontré que les cellules de Trichodesmium erythraeum IMS101 produisent de grandes quantités de superoxyde, en particulier lorsqu’elles sont limitées en fer. L’étude des taux d’absorption du fer par ces même cellules a démontré une forte relation entre ce processus et la production de superoxyde par les cellules: ces résultats sont en accord avec l’hypothèse que le modèle d’absorption du fer par le phytoplancton marin «Fe’» serait fortement influencé par ce type d’organisme capable de modifier l’équilibre redox du milieu présent à la surface des cellules
It is hypothesised that, under iron limitation, phytoplankton cells develop biochemical mechanisms to increase their iron uptake efficiency with one of these mechanisms involving the production of superoxide in the extracellular environment that increases the bioavailability of iron in seawater by reducing Fe(III) to the more soluble Fe(II). The main objectives of this work were 1) to develop an appropriate method to detect extracellular production of superoxide by marine phytoplankton, and 2) to examine the relationship between extracellular production of superoxide and iron acquisition by Trichodesmium erythraeum. A method to measure superoxyde production is described using red-CLA and MCLA probes, yielding considerable improvement for analysis compared to other available methods. Extracellular superoxide production and iron uptake rates were measured simultaneously on iron replete and iron deplete Trichodesmium erythraeum IMS 101 laboratory cultures : iron starvation leads to a 2. 9-fold increase in superoxide production rate and 10-fold decrease in the iron uptake rate (except when a reducing compound was added) compared to iron replete cultures. Extracellular superoxide production shows a pronounced circadian rythm in iron deplete cultures, but less so in iron replete cultures. Overall, no direct impact of extracellular superoxide production by Trichodesmium is observed, but both processes are shown to be related. Both iron deplete and iron replete cultures demonstrate greater ability to uptake iron bound to weaker iron-binding ligands such as citrate. Application of the method to field studies in the Great Barrier Reef lagoon showed an accumulation of biologically significant concentrations of reduced trace metals including Fe(II) when the concentration of superoxide was lower than 1 nM. When the concentration of superoxide was higher than 1 nM, most of the reduced species were oxidised resulting in high rates of hudrogen peroxide production rates, consistent with laboratory studies. Overall, this thesis permitted the development of a method to detect superoxide production rates by marine phytoplankton cells that could be used routinely in field studies. The observations are in accord with the conclusion that fit the ongoing hypothesis that the extablished Fe' uptake model for phytoplankton would be strongly influenced by such organisms that are able to modify the redox equilibrium of the solution at their cells surface

碩士
國立陽明大學
生物醫學影像暨放射科學系
100
Carbon monoxide (CO) intoxication is an unexpected condition. Patients have several symptoms include neurological sequelae, neurobehavioral changes, and cognitive impairments. After acute CO intoxication, part of patients may develop progressive chronic CO intoxication and the others appear delayed syndrome by probability effect. Evidence suggests that the white matter (WM) demyelination caused by CO intoxication may lead to functional disintegration of neurocognitive networks due to disconnection between cortex areas. Diffusion tensor imaging (DTI) is a noninvasive method to intercepted information about the anatomy of WM pathways and provides advantage for clinical diagnosis. In this study, we used pre-created WM parcellation atlas-based probabilistic maps of 11 major WM tracts in FSL to quantify and evaluate WM tract damages in patients with CO intoxication.

An in-house developed method is presented for the purity analysis of nitrogen (N2) built-in purifier (BIPTM)) gas for the trace contaminant gases carbon dioxide (CO2), oxygen (O2)) and carbon monoxide (CO), using gas chromatography with a pulsed discharge helium ionisation detector (GC-PDHID). Nitrogen BIPTM gas is used as a “matrix” gas or diluent gas for the gravimetric preparation of binary reference materials of CO, CO2), sulphur dioxide (SO2)) and nitric oxide (NO) at the CSIR NML gas metrology laboratory. Purity analysis of nitrogen BIPTM is required to decrease the measurement uncertainty of the calculated gravimetric concentrations of the gaseous reference materials produced. The aim of the research was to find a method where amounts <0.25 x 10-6 mol•mol-1 of CO2), O2) and CO could be simultaneously analysed in high purity nitrogen within a short time, with minimum cost and on a routine basis. Gas mixtures of trace amounts of CO2), O2) and CO in N2) were separated and quantified using a parallel dual capillary column configuration with temperature and pressure programming and a pulsed discharge helium ionisation detector (PDHID). The detection limits were 9 x 10-9 mol•mol-1 for CO2), 7 x 10-9 mol•mol-1 for O2) and 37 x 10-9 mol•mol-1 for CO with repeatability precision of 1% for carbon dioxide, 1% for oxygen and 10% for carbon monoxide for a 0.2 x 10-6 mol•mol-1 standard. The detection limits obtained were lower than those reported previously by other investigators for similar methods and the validation for the method as set out in this investigation seems to be the first for trace amounts of CO2), O2) and CO in nitrogen. The method was validated by comparison of the CO2) and CO results with results obtained using a flame ionisation detector and methanisation. The technique of sequence reversal was used to improve the peak shape of CO but there was no improvement on the results obtained with temperature and pressure programming. Although no helium purging was used to reduce atmospheric contamination, it was shown that the main source of contamination from the air was through the sampling system which was reduced to a level of ± 20 x 10-9 mol•mol-1 oxygen simply by using a higher sample flow rate. It was also found that even when large amounts of CO2) were adsorbed onto the molecular sieve column, this made no difference to the column performance at trace levels. The method has also been validated for the analysis of nitrogen in high purity oxygen and may also be used to analyse carbon dioxide and carbon monoxide in oxygen as well.
Dissertation (MSc (Chemistry))--University of Pretoria, 2008.
Chemistry
unrestricted

Convective and long-range transport of air mass controls the global distributions and impacts of the pollutants generated in limited source regions. However, an observational characterization of such transport based on long-term satellite data has been difficult in part because adequate satellite measurements were not available until recent years and lack of an automated method for identifying the transport pathways. My dissertation addresses this problem through three steps: First, I developed a method to automate the identification of two pathways that are responsible for the transport of biomass burning generated tracers from the surface to the upper troposphere (UT). I focused on carbon monoxide (CO) because it has a relatively long lifetime in the atmosphere, and thus it is commonly used as a tracer of convective and long-range mass transport. Next, I applied this method to investigate the relative importance of the two pathways in determining the seasonal pattern of UT CO distribution. Results show that the seasonality of CO concentrations in the tropical UT mainly reflects the seasonality of the “local convection” pathway, because the “local convection” pathway typically transports significantly more CO to the UT than the “advection within the lower troposphere followed by convective transport” pathway. Then, I investigated the impacts of transport pathways on the interannual variation of tropical UT CO concentration. Results show that the interannual variation of CO in the tropical UT is dominated by UT CO anomaly over Southeast Asia related to the El Niño-Southern Oscillation, and the average mass of CO transported per event of “local convection” is the factor that accounts for the UT CO difference between two El Niño periods. After that, I began to address the transport of more complex pollutants such as aerosols. First, the seasonal and diurnal variations of the vertical distributions of aerosol properties were characterized through a statistical analysis of aerosol profile data. Then, the transport pathways associated with the aerosol layer at the tropopause level over Asian area during boreal summer were investigated through back-trajectory model analyses. Three major pathways were found and the occurrence frequency of each pathway was analyzed and discussed.
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