Water Management in Cambodia Resources and Relations

In Cambodia, water has a special purpose as a source of life and livelihoods. Along with agriculture, fishing and forest use, industry, hydropower, navigation and tourism compete for the water resources. When rights and responsibilities related to essential and movable water are unclear, conflicts emerge easily. Therefore, water management is needed in order to plan and control the use of water resources. The international context is characterized by the Mekong River that flows through six countries. All of the countries by the river have very different roles and interests already depending on their geographical location. At the same time, water is also a tool for cooperation and peace. Locally, the water resources and related livelihoods create base for well-being, for economical and human resources in particular. They in turn are essential for the local people to participate and defend their rights to water use. They also help to construct the resource base of the state administration. Cambodia is highly dependent on the Mekong River. However, Cambodia has a volatile history whose effects can be seen for example in population structure, once suspended public institutions and weakened trust in the society. Relatively stable conditions came to the country as late as in the 1990s, therefore Cambodia for example has a weak status within the Mekong countries. This Master s thesis forms international, national and local interest groups of water use and analyzes their power relations and resources to affect water management. The state is seen as the salient actor as it has the formal responsibility of the water resources and of the coordination between the actions of different levels. In terms of water use this study focuses on production, in management on planning and in power relations on the resources. Water resources of Cambodia are seen consisting of the Mekong River and Tonle Sap Lake and the time span of the study is between the years 1991 and 2006. The material consists of semi-structured interviews collected during summer 2006 in Finland and in Cambodia as well as of literature and earlier studies. The results of the study show that the central state has difficulties to coordinate the actions of different actors because of its resource deficit and internal conflicts. The lessons of history and the vested interests of the actors of the state make it difficult to plan and to strengthen legislation. It seems that the most needed resources at the central state level are intangible as at the village level instead, the tangible resources (fulfilling the basic needs) are primarily important. The local decision-making bodies, NGOs and private sector mainly require legislation and legitimacy to support their role. However, the civil society and the international supporters are active and there are possibilities for new cooperation networks. Keywords: Water management, resources, participation, Cambodia, Mekong

Microbial life and deposits in paper machine circuits

Väitöskirjani käsittele mikrobien ja erilaisten kemikaalien rooleja saostumien ja biofilmien muodostumisessa paperi- ja kartonkikoneilla. "Saostuma" tässä työssä tarkoittaa kiinteän aineen kertymää konepinnoille tai rajapinnoille konekierroissa, jotka on tarkoitettu massasulppujen, lietteiden, vesien tai ilman kuljetukseen. Saostumasta tulee "biofilmi" silloin kun sen oleellinen rakennekomponentti on mikrobisolut tai niiden tuotteet. Väitöstyöni työhypoteesina oli, että i. tietämys saostumien koostumuksesta, sekä ii. niiden rakenteesta, biologisista, fysikaalis-kemiallisista ja teknisistä ominaisuuksista ohjaavat tutkijaa löytämään ympäristöä säästäviä keinoja estää epätoivottujen saostumien muodostus tai purkaa jo muodostuneita saostumia. Selvittääkseni saostumien koostumista ja rakennetta käytin monia erilaisia analytiikan työkaluja, kuten elektronimikroskopiaa, konfokaali-laser mikroskopiaa (CLSM), energiadispersiivistä röntgenanalyysiä (EDX), pyrolyysi kaasukromatografiaa yhdistettynä massaspektrometriaan (Py-GCMS), joninvaihtokromatografiaa, kaasukromatografiaa ja mikrobiologisia analyysejä. Osallistuin aktiivisesti innovatiivisen, valon takaisinsirontaan perustuvan sensorin kehittämistyöhön, käytettäväksi biofilmin kasvun mittaukseen suoraan koneen vesikierroista ja säiliöistä. Työni osoitti, että monet paperinvalmistuksessa käytetyistä kemikaaleista reagoivat keskenään tuottaen orgaanisia tahmakerroksia konekiertojen teräspinnoille. Löysin myös kerrostumia, jotka valomikroskooppisessa tarkastelussa oli tulkittu mikrobeiksi, mutta jotka elektronimikroskopia paljasti alunasta syntyneiksi, alumiinihydroksidiksi joka saostui pH:ssa 6,8 kiertokuitua käyttävän koneen viiravesistä. Monet paperintekijät käyttävät vieläkin alunaa kiinnitysaineena vaikka prosessiolot ovat muuttuneet happamista neutraaleiksi. Sitä pidetään paperitekijän "aspiriinina", mutta väitöstutkimukseni osoitti sen riskit. Löysin myös orgaanisia saostumia, joiden alkuperä oli aineiden, kuten pihkan, saippuoituminen (kalsium saippuat) niin että muodostui tahmankasvua ylläpitävä alusta monilla paperi- ja kartonkikoneilla. Näin solumuodoiltaan Deinococcus geothermalista muistuttavia bakteereita kasvamassa lujasti teräskoepalojen pintaan kiinnittyneinä pesäkkeinä, kun koepaloja upotettiin paperikoneiden vesikiertoihin. Nämä deinokokkimaiset pesäkkeet voivat toimia jalustana, tarttumisalustana muiden mikrobien massoille, joka selittäisi miksi saostumat yleisesti sisältävät deinokokkeja pienenä, muttei koskaan pääasiallisena rakenneosana. Kun paperikoneiden käyttämien vesien (raakavedet, lämminvesi, biologisesti puhdistettu jätevesi) laatua tutkitaan, mittausmenetelmällä on suuri merkitys. Koepalan upotusmenetelmällä todettu biofilmikasvu ja viljelmenetelmällä mitattu bakteerisaastuneisuus korreloivat toisiinsa huonosti etenkin silloin kun likaantumisessa oli mukana rihmamaiseti kasvavia bakteereja. Huoli ympäristöstä on pakottanut paperi- ja kartonkikoneiden vesikiertojen sulkemiseen. Vesien kierrätys ja prosessivesien uudelleenkäyttö nostavat prosessilämpötilaa ja lisäävät koneella kiertävien kolloidisten ja liuenneiden aineiden määriä. Tutkin kiertovesien pitoisuuksia kolmessa eriasteisesti suljetussa tehtaassa, joiden päästöt olivat 0 m3, 0,5 m3 ja 4 m3 jätevettä tuotetonnia kohden, perustuen puhdistetun jäteveden uudelleen käyttöön. Nollapäästöisellä tehtaalla kiertovesiin kertyi paljon orgaanisesti sidottua hiiltä (> 10 g L-1), etenkin haihtuvina happoina (maito-, etikka-, propioni- ja voi-). Myös sulfaatteja, klorideja, natriumia ja kalsiumia kertyi paljon, > 1 g L-1 kutakin. Pääosa (>40%) kaikista bakteereista oli 16S rRNA geenisekvenssianalyysien tulosten perusteella sukua, joskin etäistä (< 96%) ainoastaan Enterococcus cecorum bakteerille. 4 m3 päästävältä tehtaalta löytyi lisäksi Bacillus thermoamylovorans ja Bacillus coagulans. Tehtaiden saostumat sisälsivät arkkeja suurina pitoisuuksina, ≥ 108 g-1, mutta tunnistukseen riittävää sekvenssisamanlaisuutta löytyi vain yhteen arkkisukuun, Methanothrix. Tutkimustulokset osoittivat että tehtaan vesikiertojen sulkeminen vähensi rajusti mikrobiston monimuotoisuutta, muttei estänyt liuenneen aineen ja kiintoaineen mineralisoitumista.

Isotopic fingerprints in surficial waters : Stable isotope methods applied in hydrogeological studies

The driving force behind this study has been the need to develop and apply methods for investigating the hydrogeochemical processes of significance to water management and artificial groundwater recharge. Isotope partitioning of elements in the course of physicochemical processes produces isotopic variations to their natural reservoirs. Tracer property of the stable isotope abundances of oxygen, hydrogen and carbon has been applied to investigate hydrogeological processes in Finland. The work described here has initiated the use of stable isotope methods to achieve a better understanding of these processes in the shallow glacigenic formations of Finland. In addition, the regional precipitation and groundwater records will supplement the data of global precipitation, but as importantly, provide primary background data for hydrological studies. The isotopic composition of oxygen and hydrogen in Finnish groundwaters and atmospheric precipitation was determined in water samples collected during 1995 2005. Prior to this study, no detailed records existed on the spatial or annual variability of the isotopic composition of precipitation or groundwaters in Finland. Groundwaters and precipitation in Finland display a distinct spatial distribution of the isotopic ratios of oxygen and hydrogen. The depletion of the heavier isotopes as a function of increasing latitude is closely related to the local mean surface temperature. No significant differences were observed between the mean annual isotope ratios of oxygen and hydrogen in precipitation and those in local groundwaters. These results suggest that the link between the spatial variability in the isotopic composition of precipitation and local temperature is preserved in groundwaters. Artificial groundwater recharge to glaciogenic sedimentary formations offers many possibilities to apply the isotopic ratios of oxygen, hydrogen and carbon as natural isotopic tracers. In this study the systematics of dissolved carbon have been investigated in two geochemically different glacigenic groundwater formations: a typical esker aquifer at Tuusula, in southern Finland and a carbonate-bearing aquifer with a complex internal structure at Virttaankangas, in southwest Finland. Reducing the concentration of dissolved organic carbon (DOC) in water is a primary challenge in the process of artificial groundwater recharge. The carbon isotope method was used to as a tool to trace the role of redox processes in the decomposition of DOC. At the Tuusula site, artificial recharge leads to a significant decrease in the organic matter content of the infiltrated water. In total, 81% of the initial DOC present in the infiltrated water was removed in three successive stages of subsurface processes. Three distinct processes in the reduction of the DOC content were traced: The decomposition of dissolved organic carbon in the first stage of subsurface flow appeared to be the most significant part in DOC removal, whereas further decrease in DOC has been attributed to adsorption and finally to dilution with local groundwater. Here, isotope methods were used for the first time to quantify the processes of DOC removal in an artificial groundwater recharge. Groundwaters in the Virttaankangas aquifer are characterized by high pH values exceeding 9, which are exceptional for shallow aquifers on glaciated crystalline bedrock. The Virttaankangas sediments were discovered to contain trace amounts of fine grained, dispersed calcite, which has a high tendency to increase the pH of local groundwaters. Understanding the origin of the unusual geochemistry of the Virttaankangas groundwaters is an important issue for constraining the operation of the future artificial groundwater plant. The isotope ratios of oxygen and carbon in sedimentary carbonate minerals have been successfully applied to constrain the origin of the dispersed calcite in the Virttaankangas sediments. The isotopic and chemical characteristics of the groundwater in the distinct units of aquifer were observed to vary depending on the aquifer mineralogy, groundwater residence time and the openness of the system to soil CO2. The high pH values of > 9 have been related to dissolution of calcite into groundwater under closed or nearly closed system conditions relative to soil CO2, at a low partial pressure of CO2.

Biomassan energia-arvon nostaminen sekundäärilämmöllä kuivaamalla

Viime aikoina ilmastonmuutos, fossiilisten polttoaineiden väheneminen ja niiden hinnan nousu ovat lisänneet merkittävästi maailmanlaajuista kiinnostusta uusiutuviin energiavaroihin. Suomessa uusiutuvien energialähteiden käytössä on jo pitkään panostettu metsäteollisuuden sivutuotevirtana tuottamaan puuperäiseen biomassaan, jota metsäteollisuus käyttää energiantuotantoonsa. Metsäteollisuuden jätevesien käsittelyssä syntyy erilaisia lietteitä, jotka joko uusiokäytetään tai hävitetään polttamalla tai sijoittamalla kaatopaikalle. Erityisesti biolietteiden uusiokäyttö on hankalaa ja kaatopaikkasijoitus tulevaisuudessa mahdotonta tai ainakin kustannuksiltaan kohtuutonta. Käytännössä liete hävitetään polttamalla ja kuivaamalla siitä tulee polttoaine. Lietteiden energiakäyttö on järkevin tapa hävittää jäteliete. Lietteiden korkean vesipitoisuuden vuoksi ne tulee kuitenkin kuivata ennen polttoa. Lietteen kuivaaminen sekundäärienergiavirralla eli metsäteollisuusprosesseissa sivutuotteena muodostuvalla ns. hukkalämmöllä lisää lietteen poltosta saatavaa energiamäärää ja korvaa fossiilisten polttoaineiden käyttöä. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää lietteen kuivaukseen optimaalisin kuoren ja lietteen seossuhde eri kuivausparametrejä vaihdellen. Kokeellinen työ aloitettiin rakentamalla energiatekniikan koehalliin laboratoriokokoluokan kiintopetikuivuri, jossa kuivumista tutkittiin puhaltamalla polttoainepedin läpi lämmitettyä ilmaa. Kuivattavina polttoaineina olivat kuoren ja lietteen seos tai pelkkä kuori ja liete erilaisilla massoilla ja erilaisilla prosenttisilla suhteilla ja erilaisissa lämpötiloissa. Kuivumiskäyrien määritys perustui massanmuutokseen. Koelaitteessa olivat anturit lämpötilan mittausta varten, jotta lämpötila saatiin säädettyä ja seurattua kokeen edellyttämällä tavalla. Lämpötilat ja painonmuutokset tallentuivat koetta tehdessä tietokoneelle. Kuivauskokeet osoittivat, että liete-kuori seos kuivuu hyvin kiintopedissä kun lietteen massaosuus seoksessa on korkeintaan 50 %. Lietteen massaosuuden ollessa tätä suurempi kuivaaminen ei enää ole tehokasta, mikä johtuu luultavasti ilman suuresta kanavoitumisesta kuivauspedissä. Kuorta kuivatessa lämpötilan nosto 50 °C:stä 70 °C:een oli huomattavasti tehokkaampaa kuin 70 °C:stä 90 °C:een, ajallisesti ero oli noin kaksinkertainen.

Jäteveden kemiallisen puhdistuksen teoriaa. Jäteveden kemiallisia puhdistuskokeita ferrikloridilla ja kalkilla

Theory of chemical waste water treatment. Pilot plant tests on chemical precipitation with ferric chloride and lime.

Teollisuusjätevesien sadetustyöryhmän loppuraportti

Spray irrigation of industrial waste water.

Jätevesilietteen raskasmetalleista ja hygieenisistä määrityksistä Suomessa

On heavy metals and hygienic determinations of waste water sludges in Finland.

Jätevesien vaikutus järvien rehevöittäjänä

Engl. summary: The effect of waste water on lake recipient

Teollisuuden jätevedet

Engl. summary: Industrial waste water

Tutkimuksia jätevesilietteen kunnostuksesta ja koneellisesta kuivauksesta

Engl. summary: Studies on conditioning and mechanical dewatering of waste water sludge