Petusta pitsaan : Ruokahuollon järjestelyt kriisiaikojen Suomessa

From bark bread to pizza - Food and exceptional circumstances: reactions of Finnish society to crises of food supply This study on the food supply under exceptional circumstances lies within the nutritional, historical and social sciences. The perspective and questions come under nutrition science, but are part of social decision-making. The study focuses on the first and second world wars as well as on contemporary society at the beginning of the 21st century. The main purpose of this study is to explore how Finnish society has responded to crises and what measures it has taken to sustain institutional food services and the food supply of households. The particular study interests include the school catering and food services in hospitals during the world wars. The situation in households is reflected in the counseling work carried out by state-run or civic organisations. Interest also focuses on the action of the scientific community. The decisions made in Finland are projected onto the solutions developed in some other European countries. The study is based primarily on the archive documents and annual reports prepared by food and health care authorities. Major source materials include scientific and professional publications. The evaluation of the situation in contemporary Finnish society is based on corresponding emergency plans and guidelines. The written material is supplemented by discussions with experts. Food rationing during the WWI and WWII differed in extent, details and unity. The food intake of some population groups was occasionally inadequate both in quantity, quality and safety. The counseling of the public focused on promoting self-sufficiency, improving cooking skills and widening food habits. One of the most vulnerable groups in regard to nutrition was long-term patients in institutions. As for future development, the world wars were never-theless important periods for public food services and counseling practices. WWII was also an important period for product development in the food industry. Significant work on food substitutes was carried out by Professor Carl Tigerstedt during WWI. The research of Professors A. I. Virtanen and Paavo Simola during WWII focused on vitamins. Crises threatening societies now differ from those faced a hundred years ago. Finland is bet-ter prepared, but in many ways more vulnerable to and dependent on other actors. Food rationing is a severe means of handling the scarcity of food, which is why contemporary society relies primarily on preparedness planning. Civic organisations played a key role during the world wars, and establishing an emergency food supply remains on their agenda. Although the objective of protecting the population remains the same for nutrition, food production, and food consumption, threat scenarios and the knowledge and skill levels of citizens are constantly changing. Continuous monitoring and evaluation is therefore needed.

L-rhamnose-1-dehydrogenase gene and L-rhamnose catabolism in the yeast Pichia stipitis

The purpose of this work was to identify some of the genes of the catabolic route of L-rhamnose in the yeast Pichia stipitis. There are at least two distinctly different pathways for L-rhamnose catabolism. The one described in bacteria has phosphorylated intermediates and the enzymes and the genes of this route have been described. The pathway described in yeast does not have phosphorylated intermediates. The intermediates and the enzymes of this pathway are known but none of the genes have been identified. The work was started by purifying the L-rhamnose dehydrogenase, which oxidates L-rhamnose to rhamnonic acid-gamma-lactone. NAD is used as a cofactor in this reaction. A DEAE ion exchange column was used for purification. The active fraction was further purified using a non-denaturing PAGE and the active protein identified by zymogram staining. In the last step the protein was separated in a SDS-PAGE, the protein band trypsinated and analysed by MALDI-TOF MS. This resulted in the identification of the corresponding gene, RHA1, which was then, after a codon change, expressed in Saccharomyces cerevisiae. Also C- or N-terminal histidine tags were added but as the activity of the enzyme was lost or strongly reduced these were not used. The kinetic properties of the protein were analysed in the cell extract. Substrate specifity was tested with different sugars; L-rhamnose, L-lyxose and L-mannose were oxidated by the enzyme. Vmax values were 180 nkat/mg, 160 nkat/mg and 72 nkat/mg, respectively. The highest affinity was towards L-rhamnose, the Km value being 0.9 mM. Lower affinities were obtained with L-lyxose, Km 4.3 mM, and L-mannose Km 25 mM. Northern analysis was done to study the transcription of RHA1 with different carbon sources. Transcription was observed only on L-rhamnose suggesting that RHA1 expression is L-rhamnose induced. A RHA1 deletion cassette for P. stipitis was constructed but the cassette had integrated randomly and not targeted to delete the RHA1 gene. Enzyme assays for L-lactaldehyde dehydrogenase were done similarly to L-rhamnose dehydrogenase assays. NAD is used as a cofactor also in this reaction where L-lactaldehyde is oxidised to L-lactate. The observed enzyme activities were very low and the activity was lost during the purification procedures.

Suomen maatalouden tuottamat kasvihuonekaasujen päästöt eri politiikkaskenaarioissa

Climate change is the single biggest environmental problem in the world at the moment. Although the effects are still not fully understood and there is considerable amount of uncertainty, many na-tions have decided to mitigate the change. On the societal level, a planner who tries to find an eco-nomically optimal solution to an environmental pollution problem seeks to reduce pollution from the sources where reductions are most cost-effective. This study aims to find out how effective the instruments of the agricultural policy are in the case of climate change mitigation in Finland. The theoretical base of this study is the neoclassical economic theory that is based on the assumption of a rational economic agent who maximizes his own utility. This theoretical base has been widened towards the direction clearly essential to the matter: the theory of environmental eco-nomics. Deeply relevant to this problem and central in the theory of environmental economics are the concepts of externalities and public goods. What are also relevant are the problems of global pollution and non-point-source pollution. Econometric modelling was the method that was applied to this study. The Finnish part of the AGMEMOD-model, covering the whole EU, was used for the estimation of the development of pollution. This model is a seemingly recursive, partially dynamic partial-equilibrium model that was constructed to predict the development of Finnish agricultural production of the most important products. For the study, I personally updated the model and also widened its scope in some relevant matters. Also, I devised a table that can calculate the emissions of greenhouse gases according to the rules set by the IPCC. With the model I investigated five alternative scenarios in comparison to the base-line scenario of Agenda 2000 agricultural policy. The alternative scenarios were: 1) the CAP reform of 2003, 2) free trade on agricultural commodities, 3) technological change, 4) banning the cultivation of organic soils and 5) the combination of the last three scenarios as the maximal achievement in reduction. The maximal achievement in the alternative scenario 5 was 1/3 of the level achieved on the base-line scenario. CAP reform caused only a minor reduction when com-pared to the base-line scenario. Instead, the free trade scenario and the scenario of technological change alone caused a significant reduction. The biggest single reduction was achieved by banning the cultivation of organic land. However, this was also the most questionable scenario to be real-ized, the reasons for this are further elaborated in the paper. The maximal reduction that can be achieved in the Finnish agricultural sector is about 11 % of the emission reduction that is needed to comply with the Kyoto protocol.

Puutarhakasvien talvehtiminen Manner-Suomen ilmastossa - nyt ja tulevaisuudessa

Tämä työ käsittelee Suomen ilmastoa puutarhakasvien näkökulmasta painopisteen ollessa lämpöilmastollisissa piirteissä ja kasvien talvehtimiseen liittyvissä tekijöissä. Työssä esitellään puutarhakasvien, erityisesti monivuotisten puuvartisten kasvien selviytymiseen vaikuttavia tekijöitä, ja näiden pohjalta kartoitetaan ilmastollisia olosuhteita eri puolilla Suomea viimeisen noin viiden vuosikymmenen ajalta. Lisäksi pyritään arvioimaan tuleville vuosikymmenille ennustetun lämpenemisen aiheuttamia muutoksia Suomen puutarhatuotannon menestymismahdollisuuksissa. Nykyilmaston osalta tarkastelu perustuu vuosien 1960-2006 päivittäisiin lumi- ja lämpötilahavaintoihin kymmenellä havaintopaikalla lounaisrannikolta Koillismaalle. Puutarhakasvien kannalta hyödyllisiä ja haitallisia ilmaston piirteitä pyrittiin kuvaamaan erilaisilla indekseillä, ns. kynnystapahtumien ajankohdilla ja erinäisten raja-arvojen ylittymisillä. Tulevaisuuden jaksojen 2010-39 ja 2040-69 osalta tilannetta tarkasteltiin A2- ja B1-skenaariossa. Työssä käytettiin ns. delta-menetelmää, missä 19 ilmastomallin keskiarvona saadut arviot kuukausikeskilämpötilojen noususta lisättiin havaintopaikkojen päivittäisiin vuosien 1971-2000 lämpötilahavaintoihin. Olosuhteet puutarhakasvien menestymiselle vaihtelevat paljon tarkastelussa olleella kolmelle kasvimaantieteelliselle vyöhykkeelle sijoittuvalla alueella. 1990-luvun alusta lisääntyneet leudot talvet näkyvät hyvin talvehtimisoloja kuvaavissa muuttujissa. Toisaalta havaintopaikkojen pienilmastolliset tekijät korostuvat erityisesti alueiden hallatilanteita tarkasteltaessa. Tulevaisuuden osalta monien puutarhakasvien talven selviytymisedellytyksiin vaikuttavien tekijöiden voidaan odottaa yleisesti parantuvan ilmaston lämmetessä, tosin Suomen ilmastossa pakkasvahinkojen riski on silti olemassa. Toisaalta entisestään leudontuvat talvet lämpöjaksoineen tulevat lisäämään mahdollisuutta kasvien kylmänkestävyyden heikkenemisestä aiheutuville ongelmille. Myöhäisten hallojen esiintymisen aiheuttamat vahingot riippuvat niitä edeltäneen ajan kasvuolosuhteista. Tällöin kasvukauden alun ajankohdassa, sen alkupuolen lämpimyydessä ja hallojen esiintymisen ajankohdassa tapahtuvien muutosten nettovaikutus ratkaisee myöhäisten hallatilanteiden kukinnalle muodostavan riskin tulevaisuudessa. Tästä ei saatu yksiselitteisiä tuloksia tämän tutkimuksen puitteissa, sillä hallariskiä kuvaavan indeksin käyttäytyminen oli varsin epämääräistä.

Satelliitti-instrumentti IASI ja sen sovellukset sääpalvelulle

IASI on vuodesta 2007 käytössä ollut satelliitti-instrumentti Metop-polaarisatelliitissa. IASI-mittauksista johdettuja lopputuotteita ovat mm. lämpötilan ja kosteuden pystyprofiilit, pilven ylärajan lämpötila ja paine sekä eri hivenkaasujen pitoisuudet. Tämä työ on alkua IASI:n käyttöönotolle Ilmatieteen laitoksella. Työssä selvitetään IASI:n lämpötilaprofiileiden ja pilven ylärajan paineen soveltuvuutta sääpalvelulle vertailemalla niitä jo käytössä oleviin sääpalvelun työkaluihin. IASI-mittauksista johdettuja lämpötilaprofiileita verrataan Ilmatieteen laitoksen operatiivisiin pintaluotauksiin. Lisäksi tarkastellaan IASI:n lämpötilaprofiileiden vaikutusta paikallisen analyysi- ja ennustustyökalu LAPS:in lämpötila-analyysiin. IASI:n pilven ylärajan lämpötiloja verrataan AVHRR-radiometrista johdettuihin pilven ylärajan lämpötiloihin. IASI:sta ja AVHRR:stä johdetut keskimääräiset lämpötilat olivat lähes samat alapilville. Yläpilville ja osittain läpinäkyville cirrus-pilville lämpötilaero oli noin 5 Celsius-astetta. IASI:n lämpötilaluotaukset osoittautuivat käyttökelpoisiksi etenkin keski- ja ylätroposfäärissä (350 - 600 hPa), jossa IASI:n antama lämpötila erosi pintaluotauksen lämpötilasta vain noin +-1 Celsius-astetta. IASI:n lämpötilaluotausten suurin ongelma on mittausten katkeaminen pilven ylärajaan. IASI-luotauksilla oli suuri vaikutus LAPS-lämpötila-analyysiin mallin koko alueella, mutta vertailuaineiston puutteessa ei voida varmasti sanoa onko vaikutus positiivinen vai negatiivinen. Tulokset ovat lupaavia. IASI:n lämpötilaluotaukset ja pilven ylärajan lämpötila vaikuttavat käyttökelpoisilta sääpalvelun tarpeisiin.

Suomessa esiintyvien lämpötilan ääriarvojen mallintaminen yksidimensioisilla ilmakehämalleilla

Tässä Pro Gradu -tutkielmassa oli tarkoitus määrittää ne lämpötilan ääriarvojen maksimi ja minimi arvot, jotka ovat vielä fysikaalisesti mahdollisia Suomen ilmastossa. Työssä käytettiin hyväksi kahta eri yksidimensioista ilmakehämallia, 1D-H634 sekä 1D-RCA3. Ensiksi mainittu pohjaa HIRLAM 6.3.4- malliin. Jälkimmäisessä mallissa HIRLAMin pintaprosessit on korvattu ruotsalaisen Rossby-keskuksen RCA3 -mallin fysiikalla. Tutkimukseen otettiin mukaan kaikki kolme luotausasemaa Suomesta (Jokioinen, Jyväskylä ja Sodankylä). Työ aloitettiin poimimalla Ilmatieteen laitoksen ilmastotietokannasta ne ajankohdat, joina kahden metrin lämpötila on ylittänyt kesällä +30°C ja alittanut talvella -35°C. Seuraavaksi etsittiin näitä ajanjaksoja vastaavat luotaustiedot. Luotauksia tutkimalla pyrittiin selvittämään mitkä tekijät vaikuttivat äärilämpötilojen esiintymiseen. Tämän jälkeen nämä luotaustiedot interpoloitiin vastaamaan mallin 40 vertikaalitasoa. Nämä tiedot syötettiin malleille yhdessä päivämäärän, kellonajan sekä koordinaattien kanssa ja tulokseksi saatiin vuorokauden kahden metrin lämpötilakäyrät. Koska yksidimensioiset mallit eivät ota huomioon lämmön advektiota, laskettiin Euroopan keskipitkien sääennusteiden keskuksen (ECMWF) ERA40-uusanalyysien pohjalta kyseisiä ajanhetkiä vastaavat lämmön advektiot. Lisäksi laskettiin keskimääräiset advektion vuorokausirytmit kesällä (kesä-heinä-elo) ja talvella (tammi-helmi). Suomesta saatujen luotaustietojen pohjalta tehtyjen ajojen kahden metrin lämpötilat eivät kesätilanteessa kyenneet ylittämään Turussa vuonna 1914 mitattua lämpötilaennätystä +35,9°C. Verrattaessa kuitenkin malliajojen tuloksia tehtyihin havaintoihin, voitiin kesätilanteissa todeta mallin antavan jopa 5°C lämpimämpiä arvoja kuin kyseisissä tilanteissa on mitattu. Lopuksi päätettiin tehdä malliajo, jossa luotaus otettiin Tallinnan lentoasemalta elokuulta 1992. Tämän luotaustiedon pohjalta tehdyn ajon tulos (+36,4°C) ylitti Suomessa havaitun lämpötilaennätyksen. Talvitilanteissa 1D-H634-malli ei puolestaan kyennyt saavuttamaan Suomen pakkasennätystä (-51,5°C), joka mitattiin Kittilässä vuonna 1999. Mallitetut pakkaslukemat olivat kuitenkin suurimmassa osassa ajoja kireämpiä kuin mitä kyseisten tilanteiden havainnot kertovat. Käytettäessä 1D-RCA3-mallia päästiin pakkasissa -53,8°C:seen ja pakkaslukemat olivat muutenkin paljon alhaisempia verrattuna 1D-H634- mallin tuloksiin.

Syntheses and Self-Assembling Characteristics of Amphiphilic Star Diblock Copolymers

Uusien polymeeripohjaisten teknologioiden ja materiaalien myötä räätälöityjen polymeerien tarve on kasvanut. Viime vuosituhannen lopussa kehitetyt kontrolloidut polymerointimenetelmät ovat avanneet uusia mahdollisuuksia paitsi monimutkaisten polymeerien synteesiin, myös itsejärjestyvyyteen perustuvien funktionaalisten nanorakenteiden suunnitteluun ja valmistukseen. Nämä voivat jäljitellä luonnossa esiintyviä rakenteita, joita muodostavat esimerkiksi lipidit ja proteiinit. Itsejärjestyvät molekyylit ovat usein amfifiilisiä eli ne koostuvat hydrofiilisistä ja hydrofobisista osista ja polymeereissä nämä osat voivat olla omina lohkoinaan, jolloin puhutaan amfifiilisistä lohko- tai blokkikopolymeereistä. Riippuen järjestyneiden rakenteiden koostumuksesta ja muodosta, amfifiilisiä blokkikopolymeerejä on tutkittu tai jo käytetty nanoteknologiassa, elastomeereissä, voiteluaineissa, pinta-aktiivisina aineina, lääkkeenannostelussa, maaleissa, sekä elektroniikka-, kosmetiikka- ja elintarviketeollisuudessa. Tavallisimmin käytetyt amfifiiliset blokkikopolymeerit ovat olleet lineaarisia, mutta viime aikoina tutkimus on suuntautunut kohti monimutkaisempia rakenteita. Tällaisia ovat esimerkiksi tähtipolymeerit. Tähtimäisissä polymeereissä miselleille tyypillinen ydin-kuori-rakenne säilyy hyvin alhaisissakin polymeerikonsentraatioissa, koska polymeeriketjut ovat kiinni toisissaan yhdessä pisteessä. Siten ne ovat erityisen kiinnostavia tutkimuskohteita erilaisten hydrofobisten orgaanisten yhdisteiden sitomiseksi ja vapauttamiseksi. Tässä työssä on tarkasteltu amfifiilisten tähtipolymeerien itsejärjestymistä vesiliuoksissa sekä kokeellisesti ja tietokonesimulaatioin. Työ koostuu kahdesta osasta: tähtipolymeerien synteesistä makrosyklisillä initiaattoreilla ja amfifiilisten tähtimäisten blokkikopolymeerien ominaisuuksien tutkimisesta.

Aspects and Applications of Pulse Sequence Design for Solution-State Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy

NMR spectroscopy enables the study of biomolecules from peptides and carbohydrates to proteins at atomic resolution. The technique uniquely allows for structure determination of molecules in solution-state. It also gives insights into dynamics and intermolecular interactions important for determining biological function. Detailed molecular information is entangled in the nuclear spin states. The information can be extracted by pulse sequences designed to measure the desired molecular parameters. Advancement of pulse sequence methodology therefore plays a key role in the development of biomolecular NMR spectroscopy. A range of novel pulse sequences for solution-state NMR spectroscopy are presented in this thesis. The pulse sequences are described in relation to the molecular information they provide. The pulse sequence experiments represent several advances in NMR spectroscopy with particular emphasis on applications for proteins. Some of the novel methods are focusing on methyl-containing amino acids which are pivotal for structure determination. Methyl-specific assignment schemes are introduced for increasing the size range of 13C,15N labeled proteins amenable to structure determination without resolving to more elaborate labeling schemes. Furthermore, cost-effective means are presented for monitoring amide and methyl correlations simultaneously. Residual dipolar couplings can be applied for structure refinement as well as for studying dynamics. Accurate methods for measuring residual dipolar couplings in small proteins are devised along with special techniques applicable when proteins require high pH or high temperature solvent conditions. Finally, a new technique is demonstrated to diminish strong-coupling induced artifacts in HMBC, a routine experiment for establishing long-range correlations in unlabeled molecules. The presented experiments facilitate structural studies of biomolecules by NMR spectroscopy.

Sources and concentrations of volatile organic compounds

Volatile organic compounds (VOCs) have a great influence on tropospheric chemistry; they affect ozone formation and they or their reaction products are able to take part in secondary organic aerosol formation; some of the VOCs are themselves toxic. Knowing the concentrations and sources of different reactive volatile organic compounds is essential for the development of ozone control strategies and for studies of secondary organic aerosol formation. The objective of this work was to study volatile organic compounds in urban air, develop and validate determination methods for them, characterize their concentrations and estimate the contributions of different VOC sources. Of the different compound groups detected in the urban air of Helsinki, alkanes were found to have the highest concentrations, but when the concentrations were scaled against the reactivity with hydroxyl radicals (OH), aromatic hydrocarbons and alkenes were found to have the greatest effect on local chemistry. Comparisons with rural sites showed that concentrations at Utö and Hyytiälä were generally lower than those in Helsinki, especially for the alkenes and aromatic hydrocarbons, but concentrations of halogenated hydrocarbons at Utö and carbonyls at Hyytiälä were at the same level as in Helsinki. Most halogenated hydrocarbons do not have any significant sources in Helsinki, and carbonyls are formed in the atmosphere in the reactions of other VOCs, and are therefore also produced in other than urban areas. At Hyytiälä carbonyls were found to have an important role in the local chemistry. The contribution of carbonyls as an OH sink was higher than that of the monoterpenes and aromatic hydrocarbons. Based on the emission profile and concentration measurements, the contributions of different sources were estimated at urban (Helsinki) and residential (Järvenpää) sites using a chemical mass balance (CMB) receptor model. It was shown that it is possible to apply CMB in the case of a large number of different compounds with different properties. According to the CMB analysis, the major sources for these VOCs in Helsinki were traffic and distant sources. At the residential site in Järvenpää, the contribution due to traffic was minor, while distant sources, liquid gasoline and wood combustion made higher contributions. It was also shown that wood combustion can be an important source at some locations of VOCs usually considered as traffic-related compounds (e.g., benzene).

The kinetics and reactivity of several polyatomic free radicals in reactions with NO2, O2, Cl2, and HCl

In this thesis, the kinetics of several alkyl, halogenated alkyl, and alkenyl free radical reactions with NO2, O2, Cl2, and HCl reactants were studied over a wide temperature range in time resolved conditions. Laser photolysis photoionisation mass spectrometer coupled to a flow reactor was the experimental method employed and this thesis present the first measurements performed with the experimental system constructed. During this thesis a great amount of work was devoted to the designing, building, testing, and improving the experimental apparatus. Carbon-centred free radicals were generated by the pulsed 193 or 248 nm photolysis of suitable precursors along the tubular reactor. The kinetics was studied under pseudo-first-order conditions using either He or N2 buffer gas. The temperature and pressure ranges employed were between 190 and 500 K, and 0.5 45 torr, respectively. The possible role of heterogeneous wall reactions was investigated employing reactor tubes with different sizes, i.e. to significantly vary the surface to volume ratio. In this thesis, significant new contributions to the kinetics of carbon-centred free radical reactions with nitrogen dioxide were obtained. Altogether eight substituted alkyl (CH2Cl, CHCl2, CCl3, CH2I, CH2Br, CHBr2, CHBrCl, and CHBrCH3) and two alkenyl (C2H3, C3H3) free radical reactions with NO2 were investigated as a function of temperature. The bimolecular rate coefficients of all these reactions were observed to possess negative temperature dependencies, while pressure dependencies were not noticed for any of these reactions. Halogen substitution was observed to moderately reduce the reactivity of substituted alkyl radicals in the reaction with NO2, while the resonance stabilisation of the alkenyl radical lowers its reactivity with respect to NO2 only slightly. Two reactions relevant to atmospheric chemistry, CH2Br + O2 and CH2I + O2, were also investigated. It was noticed that while CH2Br + O2 reaction shows pronounced pressure dependence, characteristic of peroxy radical formation, no such dependence was observed for the CH2I + O2 reaction. Observed primary products of the CH2I + O2 reaction were the I-atom and the IO radical. Kinetics of CH3 + HCl, CD3 + HCl, CH3 + DCl, and CD3 + DCl reactions were also studied. While all these reactions possess positive activation energies, in contrast to the other systems investigated in this thesis, the CH3 + HCl and CD3 + HCl reactions show a non-linear temperature dependency on the Arrhenius plot. The reactivity of substituted methyl radicals toward NO2 was observed to increase with decreasing electron affinity of the radical. The same trend was observed for the reactions of substituted methyl radicals with Cl2. It is proposed that interactions of frontier orbitals are responsible to these observations and Frontier Orbital Theory could be used to explain the observed reactivity trends of these highly exothermic reactions having reactant-like transition states.

Studies on metal complex formation of environmentally friendly aminopolycarboxylate chelating agents

Aminopolykarboksyylaatteja, kuten etyleenidiamiinitetraetikkahappoa (EDTA), on käytetty useiden vuosikymmenien ajan erinomaisen metalli-ionien sitomiskyvyn vuoksi kelatointiaineena lukuisissa sovelluksissa sekä analytiikassa että monilla teollisisuuden aloilla. Näiden yhdisteiden biohajoamattomuus on kuitenkin herättänyt huolta viime aikoina, sillä niiden on havaittu olevan hyvin pysyviä luonnossa. Tämä työ on osa laajempaa tutkimushanketta, jossa on tavoitteena löytää korvaavia kelatointiaineita EDTA:lle. Tutkimuksen aiheena on kuuden kelatointiaineen metalli-ionien sitomiskyvyn kartoitus. EDTA:a paremmin luonnossa hajoavina nämä ovat ympäristöystävällisiä ehdokkaita korvaaviksi kelatointiaineiksi useisiin sovelluksiin. Työssä tutkittiin niiden kompleksinmuodostusta useiden metalli-ionien kanssa potentiometrisella titrauksella. Metalli-ionivalikoima vaihteli hieman kelatointiaineesta riippuen sisältäen magnesium-, kalsium-, mangaani-, rauta-, kupari-, sinkki-, kadmium-, elohopea-, lyijy- ja lantaani-ionit. Tutkittavat metallit oli valittu tähtäimessä olevien sovellusten, synteesissä ilmenneiden ongelmien tai ympäristönäkökohtien perusteella. Tulokset osoittavat näiden yhdisteiden metallinsitomiskyvyn olevan jonkin verran heikompi kuin EDTA:lla, mutta kuitenkin riittävän useisiin sovelluksiin kuten sellunvalkaisuprosessiin. Myrkyllisten raskasmetallien, kadmiumin, elohopen ja lyijyn kohdalla EDTA:a heikompi sitoutuminen on eduksikin, koska se yhdistettynä parempaan biohajoavuuteen saattaa alentaa tutkittujen yhdisteiden kykyä mobilisoida kyseisiä metalleja sedimenteistä. Useimmilla tutkituista yhdisteistä on ympäristönäkökulmasta etuna myös EDTA:a pienempi typpipitoisuus.

Composition operators, Aleksandrov measures and value distribution of analytic maps in the unit disc

A composition operator is a linear operator that precomposes any given function with another function, which is held fixed and called the symbol of the composition operator. This dissertation studies such operators and questions related to their theory in the case when the functions to be composed are analytic in the unit disc of the complex plane. Thus the subject of the dissertation lies at the intersection of analytic function theory and operator theory. The work contains three research articles. The first article is concerned with the value distribution of analytic functions. In the literature there are two different conditions which characterize when a composition operator is compact on the Hardy spaces of the unit disc. One condition is in terms of the classical Nevanlinna counting function, defined inside the disc, and the other condition involves a family of certain measures called the Aleksandrov (or Clark) measures and supported on the boundary of the disc. The article explains the connection between these two approaches from a function-theoretic point of view. It is shown that the Aleksandrov measures can be interpreted as kinds of boundary limits of the Nevanlinna counting function as one approaches the boundary from within the disc. The other two articles investigate the compactness properties of the difference of two composition operators, which is beneficial for understanding the structure of the set of all composition operators. The second article considers this question on the Hardy and related spaces of the disc, and employs Aleksandrov measures as its main tool. The results obtained generalize those existing for the case of a single composition operator. However, there are some peculiarities which do not occur in the theory of a single operator. The third article studies the compactness of the difference operator on the Bloch and Lipschitz spaces, improving and extending results given in the previous literature. Moreover, in this connection one obtains a general result which characterizes the compactness and weak compactness of the difference of two weighted composition operators on certain weighted Hardy-type spaces.

Finitary Abstract Elementary Classes

The research in model theory has extended from the study of elementary classes to non-elementary classes, i.e. to classes which are not completely axiomatizable in elementary logic. The main theme has been the attempt to generalize tools from elementary stability theory to cover more applications arising in other branches of mathematics. In this doctoral thesis we introduce finitary abstract elementary classes, a non-elementary framework of model theory. These classes are a special case of abstract elementary classes (AEC), introduced by Saharon Shelah in the 1980's. We have collected a set of properties for classes of structures, which enable us to develop a 'geometric' approach to stability theory, including an independence calculus, in a very general framework. The thesis studies AEC's with amalgamation, joint embedding, arbitrarily large models, countable Löwenheim-Skolem number and finite character. The novel idea is the property of finite character, which enables the use of a notion of a weak type instead of the usual Galois type. Notions of simplicity, superstability, Lascar strong type, primary model and U-rank are inroduced for finitary classes. A categoricity transfer result is proved for simple, tame finitary classes: categoricity in any uncountable cardinal transfers upwards and to all cardinals above the Hanf number. Unlike the previous categoricity transfer results of equal generality the theorem does not assume the categoricity cardinal being a successor. The thesis consists of three independent papers. All three papers are joint work with Tapani Hyttinen.

Tietokoneavusteinen arviointi kurssilla Diskreetin matematiikan perusteet

Matematiikan opetuksen kehittämiseen korkeakoulutasolla on monia tapoja. Tavoitteena on parantaa opiskelijoiden opiskelukokemuksia, jotta he oppisivat paremmin. Oppimisen arvioinnin on todettu vaikuttavan oppimiseen merkittävästi. Arviointi tapahtuu yleensä sen perusteella, kuinka hyvin opiskelija menestyy kokeissa. Näihin kokeisiin liittyy kuitenkin useita ongelmia; ne koostuvat usein muutamasta tehtävästä, eivätkä siten kata koko koealuetta. Lisäksi perinteinen koetilanne on kaukana siitä ympäristöstä, jossa opittuja taitoja on tarkoitus käyttää. Tässä työssä tutkittiin Aalto-yliopiston Teknillisen korkeakoulun kurssin Diskreetin matematiikan perusteet (DMP) arviointikäytännön uudistamista. Kurssi toteutettiin sulautuvan oppimisen mallin mukaisesti osin verkossa. Arvioinnissa painotettiin jatkuvaa harjoitustehtävien tekemistä ja suurin osa näistä tehtävistä toteutetiin tietokoneavusteisina verkkotehtävinä. Käytössä oli automaattisen tarkistamisen mahdollistava STACK-järjestelmä. Työ jakaantui kahteen osaan: arvioinnissa käytettävien STACK-tehtävien laatimiseen ja empiiriseen osuuteen, jossa tutkittiin kurssin onnistumista. Tutkimuksessa keskityttiin toisaalta siihen, miten käytetty arviointimenetelmä toimi ja toisaalta siihen, millaiseksi opiskelijat menetelmän kokivat. Kurssia varten toteutettiin yhteensä 67 STACK-tehtävää, joista 46 oli käytössä kurssilla. Lisäksi kurssilla oli 26 perinteistä kirjallista tehtävää. Käytetyn arviointimenetelmän toimivuutta tutkittiin vertaamalla kurssin tuloksia vuosien 2008 ja 2009 DMP-kurssien tuloksiin. Vertailun perusteella huomattiin, että opiskelijat olivat vuonna 2010 ratkaisseet selvästi enemmän harjoitustehtäviä kuin edellisinä vuosina. Myös arvosanan 0 prosentuaalinen osuus suhteessa kaikkiin annettuihin arvosanoihin pieneni. Opiskelijoiden kokemuksien tutkimista varten laadittiin kurssikokemuskysely. Kyselyssä esitettiin väittämiä liittyen STACK-tehtävien laatuun, tavoitteiden ja vaatimusten selkeyteen, arvioinnin asianmukaisuuteen, työmäärän asianmukaisuuteen, opiskelijoiden sitoutuneisuuteen, käytännön järjestelyihin ja sulautuvaan oppimiseen liittyen. Tulokset olivat erittäin positiivisia. Kaikenkaikkiaan kokeilukurssi sujui hyvin; arvointimenetelmä toimi ja opiskelijat olivat tyytyväisiä. Vertailun ja kyselyn perusteella tärkeimmiksi kehityksen kohteiksi nousivat STACK-tehtävien automaattinen palaute, perinteisten tehtävien pisteyttäminen ja jako perinteisten tehtävien ja STACK-tehtävien välillä.

Matrix Decomposition Methods for Data Mining : Computational Complexity and Algorithms

Matrix decompositions, where a given matrix is represented as a product of two other matrices, are regularly used in data mining. Most matrix decompositions have their roots in linear algebra, but the needs of data mining are not always those of linear algebra. In data mining one needs to have results that are interpretable -- and what is considered interpretable in data mining can be very different to what is considered interpretable in linear algebra. --- The purpose of this thesis is to study matrix decompositions that directly address the issue of interpretability. An example is a decomposition of binary matrices where the factor matrices are assumed to be binary and the matrix multiplication is Boolean. The restriction to binary factor matrices increases interpretability -- factor matrices are of the same type as the original matrix -- and allows the use of Boolean matrix multiplication, which is often more intuitive than normal matrix multiplication with binary matrices. Also several other decomposition methods are described, and the computational complexity of computing them is studied together with the hardness of approximating the related optimization problems. Based on these studies, algorithms for constructing the decompositions are proposed. Constructing the decompositions turns out to be computationally hard, and the proposed algorithms are mostly based on various heuristics. Nevertheless, the algorithms are shown to be capable of finding good results in empirical experiments conducted with both synthetic and real-world data.