City meadows : Vitality from a living heritage

In the middle of the hustle and bustle of a city, you may find a city meadow. A city meadow refers to a green area situated in an urban setting, the management of which aims at maintaining meadow species and facilitating outdoor recreation for city residents. Some of these green areas situated in cities are managed in a detailed and planned manner, while others have been left untended and are now wild, overgrown and in some cases impenetrable. However, all these meadows share one similarity: they play an important role in producing ecosystem services. What, then, is meant by ecosystem services? The multitude of flowers that bloom during summer, recreational opportunities, maintaining nature’s diversity, as well as filtering urban runoff are some of the everyday “services” that city meadows provide for the urban environment and its residents. This publication covers several different points of view by numerous experts on the importance of green areas in cities. The message is clear: management of city meadows improves both natural and cultural environments in a cost-effective manner. City meadows also help improve the health and enjoyment of city residents. When a green area is well-managed, the reputation and image of the surrounding properties and neighbourhood will also improve, as will their financial value!

Energiapuun kastelu jätetäytön suotovedellä tuhkasta ja kompostista valmistetussa kasvualustassa

Tässä työssä tutkitaan suotoveden käsittelyä käyttämällä sitä kierrätysmateriaaleista valmistetussa tuhkamullassa loppusijoitusalueen päällä kasvatettavan energiapuukasvuston kasteluun. Kyseisen toimintamallin tarkoituksena on haihduttaa suotovettä energiapuiden avulla sekä sitouttaa ravinteita ja haitta-aineita sekä kasvustoon että kasvualustaan. Tavoitteena on selvittää toimintamallin hyödyntämiskelpoisuus ja tehokkuus suotovesien käsittelymenetelmänä sekä kastelun vaikutukset energiapuun kasvuun. Työssä suoritettiin kesän ja syksyn 2014 aikana energiapuun kastelukoe Mustankorkea Oy:n jätteenkäsittelykeskuksen alueella Jyväskylässä. Kokeessa loppusijoitusalueen päälle istutettuja eri kasvuvaiheissa olevia energiapajukasvustoja sekä hybridihaapakasvustoa kasteltiin jätetäytön suotovedellä. Kokeessa käytettiin kasvualustoina tuhkamultaa, joka oli valmistettu tuhkasta, kompostista ja ylijäämämaa- aineksesta, sekä kompostia. Kasteluveden, valumavesien, kasvualustojen ja pajukasvuston ominaisuuksia seurattiin kokeen aikana analyysien avulla. Lisäksi alueen vesitaseen selvittämiseksi suoritettiin lysimetrikokeet, joissa lysimetreihin istutettuja pajuja kasteltiin suotovedellä sekä hanavedellä. Tulosten perusteella suotovesikastelu lisäsi sekä pajun että haavan kasvua. Kastelu lisäsi pajun ravinnepitoisuuksia. Se myös heikensi hieman pajun poltto-ominaisuuksia. Kasvualustan ominaisuuksiin kastelulla ei havaittu olevan vaikutuksia. Kastelumäärä, jota voidaan käyttää ilman valumia, on kokeen perusteella n. 100–600 mm/kasvukausi käytetyllä kastelujärjestelmällä. Kastelujärjestelmää kehittämällä on kuitenkin luultavasti mahdollista lisätä haihduntaa ja siten kastelumäärää merkittävästi.

Peruskoulun yläkouluvalinnat Turussa. Perheiden yläkouluvalintojen rakentuminen äitien puheissa ja toimissa

Tutkimuksessa tarkastellaan peruskoulun yläkouluvalintoja Turussa. Tarkastelun keskiössä ovat vuonna 1997 syntyneiden turkulaislasten vanhempien yläkouluvalintaa koskeva yleinen sekä omaan lapseen kiinnittyvä puhe ja toimijuus paikallisessa institutionaalisessa kouluvalintatilassa sekä vanhempien lapsen koulutukseen ja kouluvalintaan liittämät perustelut, merkitykset, arvot ja arvostukset. Tämän lisäksi tutkimuksessa tarkastellaan puheesta ja toimista rakentuvia perheiden kouluvalintastrategioita, joita peilataan äitien koulutuksellisiin ja sosiaalisiin resursseihin sekä paikalliseen toimintapolitiikkaan. Tutkimus ei kerro ainoastaan paikallisessa kontekstissa tapahtuvista kouluvalinnoista, vaan laajemmin yhteiskunnassa vallitsevista hierarkioista ja arvoista sekä koulutukseen ja sosioekonomiseen asemaan linkittyvistä normatiivisista toimintatavoista. Tutkimuksessa käytetään haastattelu- ja kyselyaineistoja. Aineistot kerättiin osana kahta laajempaa Suomen Akatemian rahoittamaa Helsingin ja Turun yliopistojen kanssa yhteistyössä tehtyä tutkimusprojektia Vanhemmat ja kouluvalinta – Perheiden koulutusstrategiat, eriarvoistuminen ja paikalliset koulupolitiikat suomalaisessa peruskoulussa (VAKOVA) 2009–2012 sekä Parents and School Choice. Family Strategies, Segregation and School Policies in Chilean and Finnish Basic Schooling (PASC) 2010–2013. Tutkimusaineistot koostuvat 87 turkulaisäidin haastattelusta ja kyselyaineistosta. Kyselyaineiston analyysissä on käytetty kuvailevia tilastollisia menetelmiä, ja sitä käytetään ensisijaisesti taustoittamaan haastatteluaineistoa. Haastatteluaineiston analyysi perustuu pääasiallisesti teema-analyysiin, mutta toimija-asema-analyysin osalta myös diskursiiviseen lähestymistapaan. Haastatteluaineiston pohjalta esiin nousseiden lasten koulutusta ja kouluvalintoja koskevien kuvausten perusteella perheiden yläkouluvalinnat jaettiin kolmeen erityyppiseen valintastrategiaan: perinteiseen lähikouluvalintastrategiaan (n=41), ambivalenttiseen kouluvalintastrategiaan (n=23) ja päämäärätietoiseen kouluvalintastrategiaan (n=23). Jokainen kolmesta strategiasta piti sisällään kahdenlaista toimijuutta kouluvalintakentällä. Ryhmittely kouluvalintastrategioittain ja toimija-asemittain perustui äitien puhetapaan kouluvalinnoista ja yleisemmin koulutukseen liitetyistä merkityksistä ja arvoista sekä konkreettiseen toimintaan kouluvalinnan suhteen. Lähikouluvalintastrategiaa suosivien jälkeläiset siirtyivät koulunsa yleisluokalle. Perheet toimivat valintakentällä kaupungin rajaavan toimintapolitiikan ohjaamina, jolloin kouluvalinta näytti passiiviselta. Osoitteenmukaiseen kouluun siirtymistä perusteltiin praktisilla syillä; koulumatkan pituudella, kulkuyhteyksillä ja lapsen kaverisuhteilla. Hyvinvointivaltion edellytykseksi nähtiin kaikille taattu samanvertainen koulutus ja edelleen luotettiin perinteistä peruskoulua määrittävään mahdollisuuksien tasa-arvoon. Koulutuksen yhdeksi tärkeäksi tehtäväksi nähtiin lapsen kasvattaminen hyvinvoivaksi ja onnelliseksi. Vanhempien toiminta oli perinteisen kouluvalintastrategian mukaista. Ambivalenttista kouluvalintastrategiaa käyttävistä perheistä toiminta kouluvalintakentällä oli kahtalaista. Äidit joko harkitsivat kouluvalintoja tai vertailivat kouluja ja niihin pääsymahdollisuuksia realistisesti tasapainoillen ohjaavan ja mahdollistavan toimintapolitiikan välimaastossa. Tärkeintä oli olla tietoinen kaupungin kouluvalintapolitiikasta sekä siitä, että valinnoilla voi olla merkitystä jälkikasvun koulupolulle. Eri vaihtoehtojen punnitsemisen jälkeen päädyttiin useimmin lähikoulun painotettuun opetukseen. Lapsen peruskoulutusta haluttiin rikastaa painotetulla opetuksella ja hänen toivottiin pääsevän motivoituneeseen ja oppimismyönteiseen koululuokkaan. Valintoja tehtiin paikallisen toimintapolitiikan puitteissa lapsen parasta toivoen. Koulutuksen tehtäväksi nähtiin lapsen intellektuaalinen kasvu kiedottuna koulutuksen tuottamaan hyvinvointiin ja onnellisuuteen. Perheiden valintastrategiaksi muodostui ambivalenttinen strategia motivoituneen oppimisympäristön löytämiseksi. Päämäärätietoista kouluvalintastrategiaa käyttävät vanhemmat hyödynsivät aktiivisesti erilaisia reittejä tiettyihin yläkouluihin pääsemiseksi. Ennakoivien perheiden lapset olivat opiskelleet sellaisessa alakoulussa, joka ei kuulunut yläkoulun oppilasalueelle, mutta takasi lapselle reitin suosittuun yläkouluun. Määrätietoisten perheissä havahduttiin valintoihin puolestaan yläkouluun siirryttäessä, jolloin koulupaikkaa haettiin sopivimman painotetun opetuksen ja koulun maineen mukaan pois lähiyläkoulusta. Lähikoulu -periaate koettiin epäoikeudenmukaiseksi, sillä lapsella tulee olla oikeus toteuttaa omia kykyjään ja lahjakkuuttaan valikoidussa oppilasryhmässä ja perheillä mahdollisuus valita lapsen koulu. Paikallinen toimintapolitiikka ei näyttänyt rajaavan vanhempien kouluvalintoja. Koulutuksen tarkoitukseksi nähtiin intellektuaalinen kasvu ja akateemissivistävä tehtävä. Päämäärätietoisen kouluvalintavalintastrategian tavoitteena oli perheelle sopivan habituksen takaaminen. Paikallinen toimintapolitiikka mahdollisti vanhempien erilaisten kouluvalintastrategioiden rakentumisen ohjaten ensisijaisesti lähiyläkouluun, mutta samalla mahdollistaen koulun valinnan toissijaisen haun kriteerein. Kouluvalintastrategioihin ja toimintatapaan kouluvalintakentällä kytkeytyi vanhempien koulutukseen liittämät arvot sekä kulttuuriset ja sosiaaliset resurssit ja se, miten niitä käytettiin.

Spatial modeling techniques for mapping and characterization of acid sulfate soils

Acid sulfate (a.s.) soils constitute a major environmental issue. Severe ecological damage results from the considerable amounts of acidity and metals leached by these soils in the recipient watercourses. As even small hot spots may affect large areas of coastal waters, mapping represents a fundamental step in the management and mitigation of a.s. soil environmental risks (i.e. to target strategic areas). Traditional mapping in the field is time-consuming and therefore expensive. Additional more cost-effective techniques have, thus, to be developed in order to narrow down and define in detail the areas of interest. The primary aim of this thesis was to assess different spatial modeling techniques for a.s. soil mapping, and the characterization of soil properties relevant for a.s. soil environmental risk management, using all available data: soil and water samples, as well as datalayers (e.g. geological and geophysical). Different spatial modeling techniques were applied at catchment or regional scale. Two artificial neural networks were assessed on the Sirppujoki River catchment (c. 440 km2) located in southwestern Finland, while fuzzy logic was assessed on several areas along the Finnish coast. Quaternary geology, aerogeophysics and slope data (derived from a digital elevation model) were utilized as evidential datalayers. The methods also required the use of point datasets (i.e. soil profiles corresponding to known a.s. or non-a.s. soil occurrences) for training and/or validation within the modeling processes. Applying these methods, various maps were generated: probability maps for a.s. soil occurrence, as well as predictive maps for different soil properties (sulfur content, organic matter content and critical sulfide depth). The two assessed artificial neural networks (ANNs) demonstrated good classification abilities for a.s. soil probability mapping at catchment scale. Slightly better results were achieved using a Radial Basis Function (RBF) -based ANN than a Radial Basis Functional Link Net (RBFLN) method, narrowing down more accurately the most probable areas for a.s. soil occurrence and defining more properly the least probable areas. The RBF-based ANN also demonstrated promising results for the characterization of different soil properties in the most probable a.s. soil areas at catchment scale. Since a.s. soil areas constitute highly productive lands for agricultural purpose, the combination of a probability map with more specific soil property predictive maps offers a valuable toolset to more precisely target strategic areas for subsequent environmental risk management. Notably, the use of laser scanning (i.e. Light Detection And Ranging, LiDAR) data enabled a more precise definition of a.s. soil probability areas, as well as the soil property modeling classes for sulfur content and the critical sulfide depth. Given suitable training/validation points, ANNs can be trained to yield a more precise modeling of the occurrence of a.s. soils and their properties. By contrast, fuzzy logic represents a simple, fast and objective alternative to carry out preliminary surveys, at catchment or regional scale, in areas offering a limited amount of data. This method enables delimiting and prioritizing the most probable areas for a.s soil occurrence, which can be particularly useful in the field. Being easily transferable from area to area, fuzzy logic modeling can be carried out at regional scale. Mapping at this scale would be extremely time-consuming through manual assessment. The use of spatial modeling techniques enables the creation of valid and comparable maps, which represents an important development within the a.s. soil mapping process. The a.s. soil mapping was also assessed using water chemistry data for 24 different catchments along the Finnish coast (in all, covering c. 21,300 km2) which were mapped with different methods (i.e. conventional mapping, fuzzy logic and an artificial neural network). Two a.s. soil related indicators measured in the river water (sulfate content and sulfate/chloride ratio) were compared to the extent of the most probable areas for a.s. soils in the surveyed catchments. High sulfate contents and sulfate/chloride ratios measured in most of the rivers demonstrated the presence of a.s. soils in the corresponding catchments. The calculated extent of the most probable a.s. soil areas is supported by independent data on water chemistry, suggesting that the a.s. soil probability maps created with different methods are reliable and comparable.

Geochemistry and water quality of Lake Qarun, Egypt

Water geochemistry is a very important tool for studying the water quality in a given area. Geology and climate are the major natural factors controlling the chemistry of most natural waters. Anthropogenic impacts are the secondary sources of contamination in natural waters. This study presents the first integrative approach to the geochemistry and water quality of surface waters and Lake Qarun in the Fayoum catchment, Egypt. Moreover, geochemical modeling of Lake Qarun was firstly presented. The Nile River is the main source of water to the Fayoum watershed. To investigate the quality and geochemistry of this water, water samples from irrigation canals, drains and Lake Qarun were collected during the period 2010‒2013 from the whole Fayoum drainage basin to address the major processes and factors governing the evolution of water chemistry in the investigation area. About 34 physicochemical quality parameters, including major ions, oxygen isotopes, trace elements, nutrients and microbiological parameters were investigated in the water samples. Multivariable statistical analysis was used to interpret the interrelationship between the different studied parameters. Geochemical modeling of Lake Qarun was carried out using Hardie and Eugster’s evolutionary model and a model simulated by PHREEQC software. The crystallization sequence during evaporation of Lake Qarun brine was also studied using a Jänecke phase diagram involving the system Na‒K‒Mg‒ Cl‒SO4‒H2O. The results show that the chemistry of surface water in the Fayoum catchment evolves from Ca- Mg-HCO3 at the head waters to Ca‒Mg‒Cl‒SO4 and eventually to Na‒Cl downstream and at Lake Qarun. The main processes behind the high levels of Na, SO4 and Cl in downstream waters and in Lake Qarun are dissolution of evaporites from Fayoum soils followed by evapoconcentration. This was confirmed by binary plots between the different ions, Piper plot, Gibb’s plot and δ18O results. The modeled data proved that Lake Qarun brine evolves from drainage waters via an evaporation‒crystallization process. Through the precipitation of calcite and gypsum, the solution should reach the final composition "Na–Mg–SO4–Cl". As simulated by PHREEQC, further evaporation of lake brine can drive halite to precipitate in the final stages of evaporation. Significantly, the crystallization sequence during evaporation of the lake brine at the concentration ponds of the Egyptian Salts and Minerals Company (EMISAL) reflected the findings from both Hardie and Eugster’s evolutionary model and the PHREEQC simulated model. After crystallization of halite at the EMISAL ponds, the crystallization sequence during evaporation of the residual brine (bittern) was investigated using a Jänecke phase diagram at 35 °C. This diagram was more useful than PHREEQC for predicting the evaporation path especially in the case of this highly concentrated brine (bittern). The predicted crystallization path using a Jänecke phase diagram at 35 °C showed that halite, hexahydrite, kainite and kieserite should appear during bittern evaporation. Yet the actual crystallized mineral salts were only halite and hexahydrite. The absence of kainite was due to its metastability while the absence of kieserite was due to opposed relative humidity. The presence of a specific MgSO4.nH2O phase in ancient evaporite deposits can be used as a paleoclimatic indicator. Evaluation of surface water quality for agricultural purposes shows that some irrigation waters and all drainage waters have high salinities and therefore cannot be used for irrigation. Waters from irrigation canals used as a drinking water supply show higher concentrations of Al and suffer from high levels of total coliform (TC), fecal coliform (FC) and fecal streptococcus (FS). These waters cannot be used for drinking or agricultural purposes without treatment, because of their high health risk. Therefore it is crucial that environmental protection agencies and the media increase public awareness of this issue, especially in rural areas.

Quantification of Toxin Biosynthesis Genes In Cyanobacteria and Dinoflagellates - Genetic Factors as Predictors of Toxin Production in the Environment

Harmful algal blooms (HABs) are events caused by the massive proliferation of microscopic, often photosynthetic organisms that inhabit both fresh and marine waters. Although HABs are essentially a natural phenomenon, they now cause worldwide concern. Recent anthropogenic effects, such as climate change and eutrophication via nutrient runoff, can be seen in their increased prevalence and severity. Cyanobacteria and dinoflagellates are often the causative organisms of HABs. In addition to adverse effects caused by the sheer biomass, certain species produce highly potent toxic compounds: hepatotoxic microcystins are produced exclusively by cyanobacteria and neurotoxic saxitoxins, also known as paralytic shellfish toxins (PSTs), by both cyanobacteria and dinoflagellates. Specific biosynthetic genes in the cyanobacterial genomes direct the production of microcystin and paralytic shellfish toxins. Recently also the first paralytic shellfish toxin gene sequences from dinoflagellate genomes have been elucidated. The public health risks presented by HABs are evident, but the monitoring and prediction of toxic events is challenging. Characterization of the genetic background of toxin biosynthesis, including that of microcystins and paralytic shellfish toxins, has made it possible to develop highly sensitive molecular tools which have shown promise in the monitoring and study of potentially toxic microalgae. In this doctoral work, toxin-specific genes were targeted in the developed PCR and qPCR assays for the detection and quantification of potentially toxic cyanobacteria and dinoflagellates in the environment. The correlation between the copy numbers of the toxin biosynthesis genes and toxin production were investigated to assess whether the developed methods could be used to predict toxin concentrations. The nature of the correlation between gene copy numbers and amount of toxin produced varied depending on the targeted gene and the producing organism. The combined mcyB copy numbers of three potentially microcystin-producing cyanobacterial genera showed significant positive correlation to the observed total toxin production. However, the presence of PST-specific sxtA, sxtG, and sxtB genes of cyanobacterial origin was found to be a poor predictor of toxin production in the studied area. Conversely, the dinoflagellate sxtA4 was a good qualitative indicator of a neurotoxic bloom both in the laboratory and in the field, and population densities reflected well the observed toxin concentrations. In conclusion, although the specificity of each potential targeted toxin biosynthesis gene must be assessed individually during method development, the results obtained in this doctoral study support the use of quantitative PCR -based approaches in the monitoring of toxic cyanobacteria and dinoflagellates.