Direct carbon fuel cell (DCFC) is a high temperature fuel cell (around 700 "C) that produces electrical energy from the direct conversion of the chemical energy of carbon. DCFC has a higher achievable efficiency of 80% compared to other fuel cells and the corresponding CO2 emission is very low compared to conventional coal-burning power plants. Moreover, a DCFC can use diversified fuel resources even waste material, which is advantageous compared to other types of fuel cells which are limited to specific fuels. DCFCs are still under development due to a number of fundamental and technological challenges such as the efficiency of carbon fuels and the effect of impurities on the performance and lifetime of the DCFC. These are key factors for the development and commercialization of these devices. In this study, three biochars obtained from the pyrolysis of poultry litters (PL) collected from Tunisian and US farmers, were characterized to see whether they can be potential anode fuels for DCFC or not. PL biochars have low fixed carbon contents (19-35 wt%) and high ash contents (32.5-63 wt%). These ashes contain around 40 wt% catalytic oxides for carbon oxidation reaction, however, these oxides have very low electrical conductivities, which resulted in the very low (negligible) electrical conductivity of the PL biochars (7.7x10-9-70.56x10-9 S/cm) at room temperature. Moreover, the high ash contents resulted in low surface areas (3.34-4.2 m"/g). These findings disqualified PL biochar from being a potential anode fuel for DCFCs. Chemical demineralization in the sequence HF/HCl followed by carbonization at 950" C of the PL biochars will result in higher fixed carbon content, higher surface area, and higher electrical conductivities. Moreover, the treated PL biochars would contain a potential catalyst (Calcium in the form of CaF2) for carbon oxidation. All these criteria would qualify the treated PL biochars to be potential fuels for DCFC. / Master of Science

Streams and terrestrial ecosystems are linked through allochthonous organic matter inputs from streamside vegetation. This allochthonous material makes up the energy base for forested aquatic food webs. Therefore, removal of riparian vegetation associated with agricultural land use affects stream ecosystem structure and function. The objectives of this study were to measure and compare allochthonous input and leaf breakdown rates along a gradient of agricultural land use in southern Appalachian streams. Study streams were placed into the following land use categories: forest and light, moderate, and heavy agriculture. Several physical, chemical, and biological parameters also were measured including discharge, temperature, nutrient concentrations, macroinvertebrate abundance and density, periphyton biomass, and chlorophyll a concentration. In forested, light agricultural, and moderate agricultural streams, the quantity and quality of allochthonous input were not significantly different. However, the timing and composition of allochthonous materials were related to land use. Chlorophyll a and periphyton biomass did not vary among land use types. Leaf breakdown rates were significantly faster in light and moderate agricultural streams in comparison to forested and heavy agricultural streams. Slow breakdown rates in forested streams resulted from low nutrient concentration and cool stream temperature. The scarcity of shredding macroinvertebrates and sedimentation probably limited leaf breakdown in heavy agricultural streams. Though limited riparian vegetation along agricultural streams resulted in an energy supply equivalent to forested streams, agricultural land use may still have long term impacts on stream structure including nutrient concentrations, temperature, macroinvertebrate community, and sedimentation thus affecting stream ecosystem function. / Master of Science

Some cattle producers have reported metabolic disturbances in beef cows fed high levels of broiler litter. Therefore, an experiment was conducted to evaluate mineral metabolism of beef cows fed different levels of broiler litter. Sixty Angus-Hereford crossbred cows ranging in age from 3 to 12 yr were blocked by age, BW, and stage of gestation, and randomly allotted within blocks to three diets: 1) mixed hay, full-fed; 2) 4.1 kg of a mixture of 80% broiler litter and 20% cornmeal plus mixed hay (low-litter diet); and 3) 8.2 kg of the 80% litter and 20% cornmeal mixture plus mixed hay (high-litter diet). Cows fed the litter diets were fed 57 g of magnesium oxide per head per day in the litter-corn mixture. Cows fed the three diets had access to a high-Mg mineral mixture. Experimental diets were fed from January 4, 1995 to April 19, 1995, and calving began on March 15. There were no physical signs of metabolic disturbances in any of the cattle. Blood serum Ca decreased and P levels increased in the cows fed both levels of broiler litter after the first 28 d on experiment. On d 28, average serum Ca values were 8.5 mg / dL for the cows fed hay, compared to 7.9 and 7.6 mg / dL for those fed the low and high levels of litter, respectively (P < .01). The average serum P values were 5.7, 8.2, and 9.1 mg/dL, respectively (P < .01). Generally, serum Ca remained lower and serum P remained higher for the cows fed broiler litter until the end of the winter feeding period (105 d). By mid-summer, serum Ca and P were similar (P > .05) for cows that had been fed the three diets. Serum Mg, Cu, and Zn were not affected by feeding litter. Urinary Ca and Mg, expressed as units per unit of creatinine, did not differ (P > .05) among treatments. Serum parathyroid hormone (PTH) was higher (P < .05) in cows fed the lower level of litter than those fed the higher level in April (105 d). Serum PTH values for cows fed hay were intermediate. Birth weights, rate of gain, and weaning weights of calves did not differ among the three diets. Feeding high levels of broiler litter to beef cows appears to affect serum Ca and P. / Master of Science

The study aimed at investigating the factors that affect the efficient management of wastes produced by food outlets in Pretoria, South Africa. This was with a view of providing empirical data and information with respect to the causative factors responsible for the visible environmental pollution by wastes and materials from food outlets. Data was gathered from a representative sample of 332 food outlets on socio-economic, demographic, environmental, sanitary and health related variables that are related to waste management and efficiency in the disposal of solid and liquid wastes. Data entry and analysis was performed using statistical procedures such as frequency tables, Pearson’s chi-square tests of association and binary logistic regression analysis in the statistical package STATA version 10. Odds ratios estimated from logistic regression analysis were used for identifying key factors that affect efficiency in the proper disposal of waste. Results obtained showed that 18 % of the 332 food outlets in the study were generally inefficient in waste disposal. Based on odds ratios estimated from binary logistic regression analysis, wrong perception (a factor of 10.88), failure to provide trash cans to customers (a factor of 3.15), the operation of food outlets by non-owners or managers (a factor of 2.33), and failure to practice source reduction of waste (a factor of 2.25) are the top 4 influential factors that affect the proper management of waste at the 332 food outlets in the study. / Environmental Sciences / M. Sc. (Environmental Management)

Jusqu’à présent, la dynamique des fractions végétales n’avait jamais été étudiée dans les estuaires macrotidaux en raison de leur faible quantité, par rapports aux fortes charges en matières en suspension fines, et du manque de protocoles d’étude et d’échantillonnage adéquats. Les débris végétaux sont toutefois à l’origine de perturbations d’activités économiques qui impliquent la filtration de larges volumes d’eau. L’objectif de cette thèse était ainsi de comprendre la dynamique d’apport et de transit de ces débris végétaux dans l’estuaire de la Gironde par la mise en oeuvre d’un suivi spatio-temporel de leur distribution et de techniques nouvelles pour un tel estuaire hyper-turbide (incubations in-situ litter-bag, caractérisation biogéochimique, identification des sources). Les résultats principaux sont la mise en évidence du contrôle du régime hydrologique sur leur distribution et la détermination des échelles de temps de leur persistance dans l’estuaire de la Gironde. / Up to now, vegetal fraction dynamics has not been studied in macrotidal estuaries, due to its low quantity in comparison to the strong charge of suspended particulate matter, and due to the lack of appropriate protocols to sample and examine it. Nevertheless, vegetal debris have been identified as a factor able to disrupt a wide range of stakeholder activities that require huge volumes of water to filter. The objective of this PhD was to understand the input and transfer dynamics of vegetal debris in the Gironde Estuary by the implementation of a spatiotemporal btrack of their distribution and by the development of new techniques for this hyper-turbide estuary (in situ litter-bag incubations, biogeochemical characterization, and identification of the sources). Mean results highlight the influence of the hydrological regime in their distribution and reveal time scales of their persistence in the Gironde Estuary.

Im Abstrom von Uranbergbauobjekten (Sachsen, Deutschland) wurden Uran, Radium-226 und Arsen in unterschiedlichen Feuchtgebieten untersucht. Dabei wurden Wasser (vor¬wiegend neutrale bis leicht basische pH-Werte), Sedimente und im Wasser befindlicher Bestandesabfall (CPOM) beprobt. Zur Klärung der Genese der Urangehalte im Sediment erfolgten Untersuchungen an Pb-Isotopen. Sie zeigen u. a., dass das Uran in den obersten Zentimetern des Sediments (organische Auflage) aus der wässrigen Phase und nicht von ca. 300 Millionen Jahre alten Erzteilchen stammt. Für die Verlagerung von Radionukliden und Arsen aus dem Wasserkörper in das Sediment wird ein neuer Weg aufgezeigt. Eine Fixierung dieser Stoffe an Bestandesabfällen (plant litter) ist möglich. Allochthoner Bestandesabfall (Blätter, Früchte, Zweige von Alnus spec. und Quercus spec.) weist nach Kontakt mit kontaminiertem Wasser (ca. 100 - 300 µgU L-1) Urangehalte von 50 - 2.000 µgU g-1 auf. Im Vergleich zu Uran sind Ra-226 und Arsen labiler am Bestandesabfall gebunden. Für die Genese der Gehalte in den subhydrischen Auflagen sind die Herkunft des (autochthonen bzw. allochthonen) Bestandesabfalls und der Abbau eine entscheidende Rolle. Sedimente aus leicht abbaubaren Bestandesabfällen (z.B. Lemna spec., Algen) weisen im Vergleich mit allochthonen Bestandesabfällen (von Bäumen) deutlich geringere Urangehalte auf. Exemplarisch wurde für einen aus allochthonen Bestandesabfällen bestehenden Sedimentkern mittels Cs-137-Bestimmung eine maximale Uranfestlegung von 1 – 2 g m-² a-1 ermittelt. Neben allochthonem Bestandesabfall führen Eisen- und Manganhydroxide, die unmittelbar an den Sickerwasseraustrittstellen ausfallen, bei relativ geringen Arsen- und Radiumkon¬zentrationen im Wasser zu hohen Arsen- bzw. Radiumgehalten im Sediment (As ≤ 5 mg g-1; Ra-226 ≤ 25 Bq g-1). Unter reduktiven Bedingungen werden Ra-226 und Arsen jedoch leicht freigesetzt. Ausgehend von den Untersuchungsergebnissen wird eine mögliche Anordnung für eine naturnahe passive Sickerwasserbehandlung vorgeschlagen.

In den meisten Ländern Mitteleuropas gilt weniger als ein Prozent des verbleibenden Laubwaldes als ungestört und temperierte Wälder sind Herausforderungen wie Arteninvasion, Klimawandel und steigender Stickstoff(N)-Deposition ausgesetzt. In der Vergangenheit wurde gezeigt, dass hohe N-Einträge N-Limitierungen verringern, Phosphor(P)aufnahme behindern und P-Mängel in der Buche auslösen können. Die Artendiversität von Bäumen kann die Bestandsproduktivität durch die Prozesse Komplementarität und Facilitation (Wachstumserleichterung) erhöhen, wenn diese einen wachstumslimitierenden Nährstoff betreffen. Ein Schlüsselprozess im Nährstoffkreislauf ist der Weg von Nährstoffen durch die mikrobielle Biomasse während der Dekomposition. Es wurde gezeigt, dass die mikrobielle Biomasse um N bspw. mit Buchen und um P mit tropischen Moorpflanzen konkurriert. Die Buche ist eine sehr konkurrenzfähige Baumart in temperierten Waldökosystemen aber kann von der Eiche in trockenen Bereichen übertrumpft werden, während Hainbuche und Linde eine geringere Rolle spielen. Eichen erfahren jedoch in der jüngsten Vergangenheit in europäischen Wäldern einen Rückgang, der womöglich auf hohe N-Einträge zurückzuführen ist. Für diese Arbeit untersuchten wir die Nährstoff-, Konkurrenz- und strukturelle Dynamik eines unbewirtschafteten, sehr naturnahen Laubwaldes in Mitteldeutschland, der aus Buche (Fagus sylvatica), Eiche (Quercus petraea und Quercus robur), Hainbuche (Carpinus betulus) und Linde (Tilia cordata und Tilia platyphyllus) aufgebaut ist. Unsere Ziele waren (1) zu erforschen, ob Komplementarität und/oder Facilitation die Produktivität in diesem Waldökosystem erhöht, (2) festzustellen, ob es Konkurrenz um die Nährstoffe N, P und K zwischen Bäumen und mikrobieller Biomasse gibt und, (3) die Nachbarschaftsdynamik der genannten Baumarten zu untersuchen und herauszufinden, ob der Eichenrückgang mit hoher N-Deposition einhergeht. In Beständen einer Art sowie verschiedenen Mischbeständen aus je drei Arten ermittelten wir Biomasseproduktion und Nährstoffverfügbarkeit. Nährstoffnutzungseffizienzkurven (Nährstoffnutzungseffizienz = Biomasseproduktion pro verfügbare Nährstoffe) wurden genutzt um festzustellen, ob ein bestimmter Nährstoff das Baumwachstum limitiert. Die jährliche Netto-Nährstoffveränderung wurde in einer Laubbeutel-Studie als Differenz zwischen ursprünglichem und verbleibendem Nährstoffgehalt des sich zersetzenden Laubfalls nach einem Jahr kalkuliert. Die Nährstoffresorptionseffizienz berechneten wir über die Ermittlung der N-, P- und Kalium(K)-Konzentrationen in sonnenexponierten Blättern und im gefallenen Laub. Die Nachbarschaftsdynamik von Bäumen wurde über die Durchmesserverteilung, überirdische Holzbiomasse für jede Artenkombination sowie eine Polygon-Abschätzung von Wachstumsräumen erforscht. Zusätzlich wurde eine durchmesserbasierte nearest neighbor(nächster-Nachbar)-Analyse für Baumpaare durchgeführt. Ein Geographisches Informationssystem (GIS) wurde genutzt um Wachstumsraum-Polygone zu erstellen und nächste Nachbarn zu bestimmen. Auf Einzelbaum-Level, ermittelt durch einen Nachbarschaftsansatz, waren relative Wachstumsraten von Buchen im Einzelbestand geringer als in der Mischung mit Linde und Hainbuche während das Wachstum von Linde im Einzelbestand größer war als in Mischung mit Buche und Eiche. Die Nährstoffnutzungseffizienzkurve für Buche zeigte optimale P- und K-Nutzungseffizienz für die Art in Mischbeständen, während sie in Einzelbeständen  P- und K-limitiert war. Während die jährliche Netto-Nährstoffveränderung in sich zersetzendem Blattlaub die Verfügbarkeit von P und K im Boden beeinflusste, war dies für N nicht der Fall. Resorptionseffizienzen von N, P und K hingen negativ mit der jährlichen Netto-Nährstoffveränderung zusammen. In unserer Studie zur Nachbarschaftsdynamik von Bäumen fanden wir heraus, dass intraspezifische nearest neighbors gleiche Durchmesser aufwiesen und ihren Durchmesser gleichzeitig mit dem des Nachbarn vergrößerten. Im Gegensatz dazu waren die Durchmesser von interspezifischen nearest neighbors im Allgemeinen unterschiedlich und der Durchmesser des Nachbarn verringerte sich mit zunehmendem Durchmesser des Zielbaums. Eichen konnten ihren Wachstumsraum mit zunehmendem Durchmesser nicht vergrößern, aber dominierten ihre nearest neighbor über die Größe. Unsere Ergebnisse zeigten, dass im untersuchten Waldökosystem Nährstofflimitierungen artabhängig waren und dass die Nutzung von Nährstoffnutzungseffizienz und Nachbarschaftsansatz geeignete Mittel sind, den Einfluss einzelner Baumarten auf die Produktivität einer Art im Rein- und Mischbestand zu ermitteln – so wie die beobachtete Facilitation der Buche im Mischbestand. Diese Werkzeuge stellen eine wichtige Basis zur verbesserten Bewirtschaftung typischer temperierter Mischwälder dar. Wir schlussfolgerten weiterhin, dass Konkurrenz zwischen mikrobieller Biomasse und Bäumen für P und K hoch, aber für N weniger bedeutend war, was wahrscheinlich in hoher N-Deposition in diesem Waldökosystem begründet liegt, welche den internen N-Kreislauf entkoppelte. Die hohe N-Deposition trug wahrscheinlich auch zu geringer Verjüngung der Eiche bei, während ältere Eichen in unserem Untersuchungsgebiet im Wettbewerb um Licht erfolgreich waren. Die Bestandsstruktur war charakterisiert durch stärkere interspezifische verglichen mit intraspezifischer Konkurrenz. Daraus resultierend bildeten Reinbestände aus Buche, Eiche und Linde Klimaxbestände hoher Biomasse innerhalb eines sich verändernden, kleinskaligen Mosaiks verschiedener Artenzusammensetzungen. In Reaktion auf neue Bewirtschaftungsanforderungen des Globalen Wandels sind weiterführende Forschungen zu Nutzungseffizienz unterschiedlicher Ressourcen für Baumarten in verschiedenen Zusammensetzungen empfehlenswert.

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The aim of the thesis was to reveal reserves for improving the piglets breeding and to reduce losses by death. The highest number of all (13.52 pcs) and live born (11.88 pcs) piglets were achieved in gilts embedded in more than 247 days of age. Gilts covered within 224 days of age showed the lowest average number of piglets born (13.13 pcs). Statistically, however, has not been demonstrated difference (p > 0.05) between age groups of gilts during the first recess in the number of piglets born. Effect of order of litter on litter size was found to be statistically highly significant (p < 0.01), especially between the first and third parturition. The highest number of born piglets was found on the third litter (14.95 pcs) and lowest in the first litter (13.3 pcs). Most live piglets born were at the second litter (14.03 pcs) and least live born piglets were found on the 5th and higher litter (11.57 pcs). Among the number of piglets born alive in the individual litters was also evaluated statistically highly significant difference (p < 0.01). In assessing the impact on the duration of labor litter size was found to be a higher number of piglets born at night on average by 0.33 piglet more, but the number of piglets born alive was found higher in childbirth during the day (childbirth with assist). During statistical evaluation was not demonstrabled difference between the number of all even in the case of piglets born alive in viewpoint of the time of birth. From the perspective of the impact of the length of the interval from weaning to sows on litter size was found to be a higher number of all (14.83 pcs) and live (12.79 pcs) piglets born of sows recessed for more than 6 days after weaning. From the viewpoint of the impact sequence of litter for childbirth was detected statistically detectable difference (p > 0.05). In each of the litters was observed an average of 75 % births through the day. When evaluating the number of live births, depending on the number of piglets, born piglets showed a statistically highly significant relationship (p < 0.01) with high tightness on dependence (R = 0.83). Between the number of all born piglets and born alive was found a direct correlation.

The study aimed at investigating the factors that affect the efficient management of wastes produced by food outlets in Pretoria, South Africa. This was with a view of providing empirical data and information with respect to the causative factors responsible for the visible environmental pollution by wastes and materials from food outlets. Data was gathered from a representative sample of 332 food outlets on socio-economic, demographic, environmental, sanitary and health related variables that are related to waste management and efficiency in the disposal of solid and liquid wastes. Data entry and analysis was performed using statistical procedures such as frequency tables, Pearson’s chi-square tests of association and binary logistic regression analysis in the statistical package STATA version 10. Odds ratios estimated from logistic regression analysis were used for identifying key factors that affect efficiency in the proper disposal of waste. Results obtained showed that 18 % of the 332 food outlets in the study were generally inefficient in waste disposal. Based on odds ratios estimated from binary logistic regression analysis, wrong perception (a factor of 10.88), failure to provide trash cans to customers (a factor of 3.15), the operation of food outlets by non-owners or managers (a factor of 2.33), and failure to practice source reduction of waste (a factor of 2.25) are the top 4 influential factors that affect the proper management of waste at the 332 food outlets in the study. / Environmental Sciences / M. Sc. (Environmental Management)