Microclimate and gas emissions in dairy buildings : Instrumentation, theory and measurements

The aim of this thesis was to develop measurement techniques and systems for measuring air quality and to provide information about air quality conditions and the amount of gaseous emissions from semi-insulated and uninsulated dairy buildings in Finland and Estonia. Specialization and intensification in livestock farming, such as in dairy production, is usually accompanied by an increase in concentrated environmental emissions. In addition to high moisture, the presence of dust and corrosive gases, and widely varying gas concentrations in dairy buildings, Finland and Estonia experience winter temperatures reaching below -40 ºC and summer temperatures above +30 ºC. The adaptation of new technologies for long-term air quality monitoring and measurement remains relatively uncommon in dairy buildings because the construction and maintenance of accurate monitoring systems for long-term use are too expensive for the average dairy farmer to afford. Though the documentation of accurate air quality measurement systems intended mainly for research purposes have been made in the past, standardised methods and the documentation of affordable systems and simple methods for performing air quality and emissions measurements in dairy buildings are unavailable. In this study, we built three measurement systems: 1) a Stationary system with integrated affordable sensors for on-site measurements, 2) a Wireless system with affordable sensors for off-site measurements, and 3) a Mobile system consisting of expensive and accurate sensors for measuring air quality. In addition to assessing existing methods, we developed simplified methods for measuring ventilation and emission rates in dairy buildings. The three measurement systems were successfully used to measure air quality in uninsulated, semi-insulated, and fully-insulated dairy buildings between the years 2005 and 2007. When carefully calibrated, the affordable sensors in the systems gave reasonably accurate readings. The spatial air quality survey showed high variation in microclimate conditions in the dairy buildings measured. The average indoor air concentration for carbon dioxide was 950 ppm, for ammonia 5 ppm, for methane 48 ppm, for relative humidity 70%, and for inside air velocity 0.2 m/s. The average winter and summer indoor temperatures during the measurement period were -7º C and +24 ºC for the uninsulated, +3 ºC and +20 ºC for the semi-insulated and +10 ºC and +25 ºC for the fully-insulated dairy buildings. The measurement results showed that the uninsulated dairy buildings had lower indoor gas concentrations and emissions compared to fully insulated buildings. Although occasionally exceeded, the ventilation rates and average indoor air quality in the dairy buildings were largely within recommended limits. We assessed the traditional heat balance, moisture balance, carbon dioxide balance and direct airflow methods for estimating ventilation rates. The direct velocity measurement for the estimation of ventilation rate proved to be impractical for naturally ventilated buildings. Two methods were developed for estimating ventilation rates. The first method is applicable in buildings in which the ventilation can be stopped or completely closed. The second method is useful in naturally ventilated buildings with large openings and high ventilation rates where spatial gas concentrations are heterogeneously distributed. The two traditional methods (carbon dioxide and methane balances), and two newly developed methods (theoretical modelling using Fick s law and boundary layer theory, and the recirculation flux-chamber technique) were used to estimate ammonia emissions from the dairy buildings. Using the traditional carbon dioxide balance method, ammonia emissions per cow from the dairy buildings ranged from 7 g day-1 to 35 g day-1, and methane emissions per cow ranged from 96 g day-1 to 348 g day-1. The developed methods proved to be as equally accurate as the traditional methods. Variation between the mean emissions estimated with the traditional and the developed methods was less than 20%. The developed modelling procedure provided sound framework for examining the impact of production systems on ammonia emissions in dairy buildings.

Italian ja Veneton läänin kolmas sektori. Maaraportti maaseutualueiden palvelutuotannon haasteista ja hyvistä käytännöistä.

Tiivistelmä Maaraportin tavoitteena on luoda yleiskatsaus Italian kolmanteen sektoriin ja tutkimus kohdistuu erityisesti Pohjois-Italiassa sijaitsevan Veneton läänin kolmannen sektorin palvelutuotantoon. Raportissa tarkastellaan erityisesti kolmannen sektorin ja julkisen palvelutuotantosektorin sekä julkishallinnon toiminnallisia suhteita. Kolmannen sektorin mahdollisuuksia vastata maaseutualueiden palvelujen tarjonnan haasteisiin on pyritty analysoimaan. Italia on julkishallinnon ja kolmannen sektorin palvelutuotannon kannalta tarkasteltuna nykytilanteessa mielenkiintoinen testilaboratorio koko Euroopan mittakaavassa johtuen maan historiallisista, kulttuuri-sista, kieli- ja maantieteellisistä sekä itse väestöpohjan tarjoamista haasteista. Italiasta ei voida puhua yhden homogeenisen valtiokäsitteen alla, koska maa toimii kulttuurisista perinteistään johtuen kolmella eri nopeudella. Itse valtio käsitettäkin tulkitaan Italiassa monin eri tavoin pohjautuen ”valtiona” nähdyn organisaation käytännön funktioon sitoutuneena alueellisiin ja kulttuurisiin tekijöihin. Teollinen, dynaaminen yritysten varakas Pohjois-Italia henkilöityneenä Milanoon, hallinnon ja kulttuurin leimaama Keski-Italia kiteytyneenä ikuiseen kaupunkiin Roomaan ja Napolin alapuolinen Etelä-Italia, joka painii ”järjestelmässä sisällä olevan järjestelmänsä” kanssa eivät ole koskaan muodos-taneet oikeasti yhtenäistä Italian valtiota. Italiassa erillisinä itsehallinnollisina alueina toimivat lääneiksi luettavat Sisilia, Trentino Alto-Adige, Val di Aosta, Sardegna ja Friuli-Venezia Giulia, mikä lisää hallinnollista kirjavuutta. Viimeisten vuosien aikana Italian julkishallinto on ollut jatkuvassa transitiotilassa yrittäessään kohdata uudistumisen vaateita globalisoituvassa maailmassa. Italiassa on meneillään hidas siirtyminen liittovaltiomaiseen järjestelmään ja jopa syvempään paikallisuuteen. Massiivinen ja raskas julkishallintokoneisto neljällä eri tasolla (valtio - lääninhallinnolliset alueet - vahvat maakunnat - kunnat) on erittäin hankalasti modernisoitavissa, mutta poliittinen tahtotila on vaihtumassa klassista vahvaa keskushallintoa kannattavasta ajattelutavasta hyväksymään federalistisia, alueellisia hallintoratkaisuja. Italiassa on herätty havaitsemaan, että ongelmien ratkaisu täytyy viedä itse alueille ja niiden ihmisille, koska unilateraalinen keskushallinnointitapa ei enää vastaa monikerroksisiin, moniulotteisiin alueellisiin haasteisiin. Jokaisella alueella on erilaiset lähtökohdat ongelmien ratkaisuihin myös globalisoitumisen asettamissa yhteisissä haasteissa. Kolmannen sektorin asema arvostettuna italialaisten kansalaispalvelujen täydentäjänä ja tuottajana alkaa olla nykypäivää. Kolmannen sektorin elintärkeä osuus uusien palvelutarpeiden tunnistamisessa on jo yleisesti tunnustettu tosiasia Italiassa. Vapaaehtoisjärjestöt toimivat eturivissä kansalaisten arkipäivässä ja pystyvät näin kanavoimaan ensimmäisinä sosiaalista kehityskulkua ja kohottamaan esiin erilaisia marginaalistenkin ryhmien tarpeita sekä vastaamaan niihin. Kolmas sektori laajentaa, tuottaa ja paikkaa paikallista julkista palvelutuotantoa. Ratkaiseva askel lainsäädännölliseltä kannalta on ollut rahoitusvirtojen ohjaaminen kolmannen sektorin ns. ONLUS-organisaatioille ja ONLUS-statuksen perustaminen vuonna 1997. Italiassa on 60 231.214 asukasta (31.7.2009) ja se on hallinnollisesti jakaantuneena 8 100 kuntaan. Suomessa vastaavat luvut ovat 5 350 712 asukasta ja 348 kuntaa (11/2009). Maantieteelliseltä kooltaan Italia ei eroa 301 338 km2:n pinta-alallaan paljonkaan Suomesta (338 424 km2). Väestömäärän erojen vuoksi Italiassa on keskimäärin 199,9 asukasta neliökilometrillä ja Suomessa 17,1. Maiden välinen suora vertailu ei ollut mittakaavaerojen vuoksi järkevää. Kuntien hallinnollinen rooli on Italiassa painotukseltaan erilainen kuin Suomessa. Suomessa kuntien vastuulla oleva sosiaali-, terveydenhuolto- ja koulutoimi eivät ole samassa laajuudessa italialaisten kuntien vastuulla vaan näiden toimialojen vastuulliset tahot ovat läänit terveydenhoitopiireineen sekä maakuntahallinto koulupiirien osalta. Italialaisten kuntien vastuualueet voivat myös vaihdella mittavasti perustuslaissa määriteltyjen perustoimien lisäksi. Tutkimuksen kohteeksi on rajattu Koillis-Italiassa sijaitseva Veneton läänin alue, koska se on väkimäärältään lähes yhtä suuri kuin Suomi, 4 893 309 asukasta (31.3.2009). Kuntien lukumäärä on huimaava 581 kpl. Veneto on maantieteelliseltä alueeltaan pieni ja harvaan asuttua maaseutua on pinta-alasta melko niukasti. Pohjoisen osan vuoristoalueet karuine olosuhteineen muodostavat palvelutuotannollisesti haas-teellisen ympäristön, joka on verrattavissa suomalaisten maaseutualueiden tilanteeseen. Venetossa on omaksuttu Italian mittakaavassa innovatiivisia ratkaisuja julkishallinnon palvelutuotannon ja kolmannen sektorin toiminnan osalta. Veneton alue on luokiteltu maailman pienyritysintensiivisimmäksi alueeksi, mikä heijastuu myös alueen palvelutuotantoratkaisuissa. Raportti esittelee ensin Italian hallintoa, keskushallinnon, paikallishallinnon ja tutkimuksen asettelulle olennaisten kolmannen sektorin toimijoiden osalta. Tämä on välttämätöntä, sillä kolmannen sektorin toiminta on Italiassa hyvin pitkälle lainsäädännöllä ohjattua ja rajattua. Kolmannen sektorin käsitteistöä, toimijoita, järjestäytymistä ja sen toimintaa säätelevää lainsäädäntöä esitellään tarkemmin. Veneton läänin osalta kolmanteen sektoriin perehdytään sekä hallinnon että toimijakentän näkökulmia tulkiten. Raportin lopussa esitellään kolmannen sektorin palvelutuotantoon ja hallinnointiin liittyviä case-esimerkkitapauksia.

Therapeutic change in interaction

A process of change within a single case of cognitive-constructivist therapy is analyzed by means of conversation analysis (CA). The focus is on a process of change in the sequences of interaction, which consist of the therapist’s conclusion and the patient’s response to it. In the conclusions, the therapist investigates and challenges the patient’s tendency to transform her feelings of disappointment and anger into self-blame. Over the course of the therapy, the patient’s responses to these conclusions are recast: from the patient first rejecting the conclusion, to then being ambivalent, and finally to agreeing with the therapist. On the basis of this case study, we suggest that an analysis that focuses on sequences of talk that are interactionally similar offers a sensitive method to investigate the manifestation of therapeutic change. It is suggested that this line of research can complement assimilation analysis and other methods of analyzing changes in a client’s talk.

The role of policy in forest resource development.

XVIII IUFRO World Congress, Ljubljana 1986.

Use of wetland buffer areas to reduce nitrogen transport from forested catchments: Retention capacity, emissions of N2O and CH4 and vegetation composition dynamics

The use of buffer areas in forested catchments has been actively researched during the last 15 years; but until now, the research has mainly concentrated on the reduction of sediment and phosphorus loads, instead of nitrogen (N). The aim of this thesis was to examine the use of wetland buffer areas to reduce the nitrogen transport in forested catchments and to investigate the environmental impacts involved in their use. Besides the retention capacity, particular attention was paid to the main factors contributing to the N retention, the potential for increased N2O emissions after large N loading, the effects of peatland restoration for use as buffer areas on CH4 emissions, as well as the vegetation composition dynamics induced by the use of peatlands as buffer areas. To study the capacity of buffer areas to reduce N transport in forested catchments, we first used large artificial loadings of N, and then studied the capacity of buffer areas to reduce ammonium (NH4-N) export originating from ditch network maintenance areas in forested catchments. The potential for increased N2O emissions were studied using the closed chamber technique and a large artificial N loading at five buffer areas. Sampling for CH4 emissions and methane-cycling microbial populations were done on three restored buffer areas and on three buffers constructed on natural peatlands. Vegetation composition dynamics was studied at three buffer areas between 1996 and 2009. Wetland buffer areas were efficient in retaining inorganic N from inflow. The key factors contributing to the retention were the size and the length of the buffer, the hydrological loading and the rate of nutrient loading. Our results show that although the N2O emissions may increase temporarily to very high levels after a large N loading into the buffer area, the buffer areas in forested catchments should be viewed as insignificant sources of N2O. CH4 fluxes were substantially higher from buffers constructed on natural peatlands than from the restored buffer areas, probably because of the slow recovery of methanogens after restoration. The use of peatlands as buffer areas was followed by clear changes in plant species composition and the largest changes occurred in the upstream parts of the buffer areas and the wet lawn-level surfaces, where the contact between the vegetation and the through-flow waters was closer than for the downstream parts and dry hummock sites. The changes in the plant species composition may be an undesired phenomenon especially in the case of the mires representing endangered mire site types, and therefore the construction of new buffer areas should be primarily directed into drained peatland areas.