Continuous queries are persistent queries that allow users to receive new results when they become available. While continuous query systems can transform a passive web into an active environment, they need to be able to support millions of queries due to the scale of the Internet. No existing systems have achieved this level of scalability. NiagaraCQ addresses this problem by grouping continuous queries based on the observation that many web queries share similar structures. Grouped queries can share the common computation, tend to fit in memory and can reduce the I/O cost significantly. Furthermore, grouping on selection predicates can eliminate a large number of unnecessary query invocations. Our grouping technique is distinguished from previous group optimization approaches in the following ways. First, we use an incremental group optimization strategy with dynamic re-grouping. New queries are added to existing query groups, without having to regroup already installed queries. Second, we use a query-split scheme that requires minimal changes to a general-purpose query engine. Third, NiagaraCQ groups both change-based and timer-based queries in a uniform way. To insure that NiagaraCQ is scalable, we have also employed other techniques including incremental evaluation of continuous queries, use of both pull and push models for detecting heterogeneous data source changes, and memory caching. This paper presents the design of NiagaraCQ system and gives some experimental results on the system's performance and scalability.

Lead phytoextraction, using plants to extract Pb from contaminated soils, is an emerging technology. Calculations of soil Pb mass balance suggest that this technology will be economically feasible only if systems can be developed to employ high biomass plants that can accumulate greater than 1% Pb in their shoots. In this study, we investigated the potential of adding chelates to Pb-contaminated soils to increase Pb accumulation in plants. The addition of chelates to a Pb-contaminated soil (total soil Pb 2500 mg kg-1) increased shoot Pb concentrations of corn (Zea mays L. cv. Fiesta) and pea (Pisum sativum L. cv. Sparkle) from less than 500 mg kg-1 to more than 10000 mg kg-1. The surge of Pb accumulation in these plants was associated with the surge of Pb level in the soil solution due to the addition of chelates to the soil. For the chelates tested, the order of the effectiveness in increasing Pb desorption from the soil was EDTA > HEDTA > DTPA > EGTA >EDDHA. We also found that EDTA significantly increased Pb translocation from roots to shoots. Within 24 h after applying EDTA solution [1.0 g of EDTA (kg soil)-1] to the contaminated soil, Pb concentration in the corn xylem sap increased 140-fold, and net Pb translocation from roots to shoots increased 120-fold as compared to the control (no EDTA). These results indicate that chelates enhanced Pb desorption from soil to soil solution, facilitated Pb transport into the xylem, and increased Pb translocation from roots to shoots. Results from this study suggest that with careful management, chelate-assisted Pb phytoextraction may provide a cost-effective soil decontamination strategy.

This work explored the potential application of an engineered biochar prepared from Mg-enriched tomato tissues to reclaim and reuse phosphate (P) from aqueous solution. Findings from batch sorption experiments suggested that, although sorption of P on the biochar was controlled by relatively slow kinetics, the maximum P sorption capacity of the biochar could reach >100 mg·g–1. Mathematical modeling and postsorption characterization results indicated that the sorption was mainly controlled by two mechanisms: precipitation of P through chemical reaction with Mg particles and surface deposition of P on Mg crystals on biochar surfaces. Most of the P retained in the engineered biochar was bioavailable and could be released equally at multiple successive extractions. In addition, the P-laden biochar significantly stimulated grass seed germination and growth. These results suggested the postsorption biochar can be cycled back directly to soils as an effective slow-release P-fertilizer.

Abstract. China has been experiencing severe air pollution in recent decades. Although an ambient air quality monitoring network for criteria pollutants has been constructed in over 100 cities since 2013 in China, the temporal and spatial characteristics of some important pollutants, such as particulate matter (PM) components, remain unknown, limiting further studies investigating potential air pollution control strategies to improve air quality and associating human health outcomes with air pollution exposure. In this study, a yearlong (2013) air quality simulation using the Weather Research and Forecasting (WRF) model and the Community Multi-scale Air Quality (CMAQ) model was conducted to provide detailed temporal and spatial information of ozone (O3), total PM2.5, and chemical components. Multi-resolution Emission Inventory for China (MEIC) was used for anthropogenic emissions and observation data obtained from the national air quality monitoring network were collected to validate model performance. The model successfully reproduces the O3 and PM2.5 concentrations at most cities for most months, with model performance statistics meeting the performance criteria. However, overprediction of O3 generally occurs at low concentration range while underprediction of PM2.5 happens at low concentration range in summer. Spatially, the model has better performance in southern China than in northern China, central China, and Sichuan Basin. Strong seasonal variations of PM2.5 exist and wind speed and direction play important roles in high PM2.5 events. Secondary components have more boarder distribution than primary components. Sulfate (SO42−), nitrate (NO3−), ammonium (NH4+), and primary organic aerosol (POA) are the most important PM2.5 components. All components have the highest concentrations in winter except secondary organic aerosol (SOA). This study proves the ability of the CMAQ model to reproduce severe air pollution in China, identifies the directions where improvements are needed, and provides information for human exposure to multiple pollutants for assessing health effects.

Epimedium L. is a phylogenetically and economically important genus in the family Berberidaceae. We here sequenced the complete chloroplast (cp) genomes of four Epimedium species using Illumina sequencing technology via a combination of de novo and reference-guided assembly, which was also the first comprehensive cp genome analysis on Epimedium combining the cp genome sequence of E. koreanum previously reported. The five Epimedium cp genomes exhibited typical quadripartite and circular structure that was rather conserved in genomic structure and the synteny of gene order. However, these cp genomes presented obvious variations at the boundaries of the four regions because of the expansion and contraction of the inverted repeat (IR) region and the single-copy (SC) boundary regions. The trnQ-UUG duplication occurred in the five Epimedium cp genomes, which was not found in the other basal eudicotyledons. The rapidly evolving cp genome regions were detected among the five cp genomes, as well as the difference of simple sequence repeats (SSR) and repeat sequence were identified. Phylogenetic relationships among the five Epimedium species based on their cp genomes showed accordance with the updated system of the genus on the whole, but reminded that the evolutionary relationships and the divisions of the genus need further investigation applying more evidences. The availability of these cp genomes provided valuable genetic information for accurately identifying species, taxonomy and phylogenetic resolution and evolution of Epimedium, and assist in exploration and utilization of Epimedium plants.

Sesuvium portulacastrum L. is a flowering succulent halophyte in the ice plant family Aizoaceae. There are various ecotypes distributed in sandy coastlines and salty marshlands in tropical and subtropical regions with the common name of sea purslane. These plants are tolerant to salt, drought, and flooding stresses and have been used for the stabilization of sand dunes and the restoration of coastal areas. With the increased salinization of agricultural soils and the widespread pollution of toxic metals in the environment, as well as excessive nutrients in waterbodies, S. portulacastrum has been explored for the desalination of saline soils and the phytoremediation of metals from contaminated soils and nitrogen and phosphorus from eutrophic water. In addition, sea purslane has nutraceutical and pharmaceutical value. Tissue analysis indicates that many ecotypes are rich in carbohydrates, proteins, vitamins, and mineral nutrients. Native Americans in Florida eat it raw, pickled, or cooked. In the Philippines, it is known as atchara after being pickled. S. portulacastrum contains high levels of ecdysteroids, which possess antidiabetic, anticancer, and anti-inflammatory activities in mammals. In this review article, we present the botanical information, the physiological and molecular mechanisms underlying the tolerance of sea purslane to different stresses, its nutritional and pharmaceutical value, and the methods for its propagation and production in saline soils and waterbodies. Its adaptability to a wide range of stressful environments and its role in the production of valuable bioactive compounds suggest that S. portulacastrum can be produced in saline soils as a leafy vegetable and is a valuable genetic resource that can be used for the bioremediation of soil salinity and eutrophic water.

Plant small molecules, such as nitric oxide (NO) and melatonin (MN) as natural and human health-friendly compounds, play important roles in the mitigation of abiotic stresses in plants. Heavy metals such as chromium (Cr) are hazardous for the survival of ornamentals, especially edible flowers. This study evaluated the effects of NO (50 µM; sourced as sodium nitroprusside) and MN (50 µM) applied two times through foliar spraying at 1-week intervals on alleviating Cr (120 μM; K2Cr2O7)-induced oxidative stress in edible flowers of Calendula officinalis cv. Orange King. Cr stress decreased plant dry mass, leaf SPAD values, net photosynthetic rates, and the maximum photochemical quantum yield (Fv/Fm), and increased the oxidative stress markers. The individual application of NO or MN significantly mitigated the adverse effects, and the combined application of NO and MN synergistically enhanced plant tolerance to Cr stress, including increased activities of antioxidant enzymes in plants and concentrations of carbohydrate, ascorbic acid, sugar, total protein, as well as ash contents of edible flowers. The co-application also significantly elevated the concentrations of total phenolics, flavonoids, free reducing power, antioxidant capacity DPPH, and total carotenoids in Cr-treated plants compared with those in Cr-stressed plants. Additionally, the essential oil contents in flowers increased in response to the signaling molecule treatment under Cr stress. Compared with individual applications, the co-application of NO and MN had more significant effects. Our results indicate that the combination of signaling molecules, such as MN and NO, can not only increase the biomass of edible calendula plants but also improve flower quality for use as a novel food.

Developing novel sorbents for effective removal of heavy metals and organic dyes from industrial wastewater remains a central theme for water research. We modified hydrochar derived from the hydrothermal carbonization of wheat straw at 180 °C with 3-Aminopropyl triethoxysilane (APTES) to enhance its versatile adsorption of Pb(II), Cu(II), methylene blue (MB), and reactive red (Red). Pristine and modified hydrochar (HyC and APTES-HyC) were characterized and tested for sorption performance. Characterization results revealed an enriched presence of N-functional groups, mainly -NH2 and C-N, on APTES-HyC, in addition to an increased specific surface area from 1.14 m2/g (HyC) to 4.51 m2/g. APTES-HyC exhibited a faster adsorption rate than HyC, reaching equilibrium approximately 4 h after initiation. The Langmuir adsorption capacities of APTES-HyC were 49.6, 14.8, 31.7, and 18.3 mg/g for Pb(II), Cu(II), MB, and Red, respectively, about 8.5, 5.0, 1.3, and 9.5 times higher than for HyC. The enhanced adsorption performance of APTES-HyC is attributed to the increased N-functional groups, which facilitated adsorption mechanisms specific to the pollutant of concern such as formation of frustrated Lewis pairs and cation–π interactions for metal ions and π–π interactions and hydrogen bond for dyes. This study offers a novel and facile approach to the synthesis of N-doped carbon materials for practical applications.