Korean music

Digitoitu 31. 12. 2008

Biotransformation and endocrine disruptive effects of contaminants in ringed seals - implications for monitoring and risk assessment

Marine mammals are exposed to persistent organic pollutants (POPs), which may be biotransformed to metabolites some of which are highly toxic. Both POPs and their metabolites may lead to adverse health effects, which have been studied using various biomarkers. Changes in endocrine homeostasis have been suggested to be sensitive biomarkers for contaminant-related effects. The overall objective of this doctoral thesis was to investigate biotransformation capacity of POPs and their potential endocrine disruptive effects in two contrasting ringed seal populations from the low contaminated Svalbard area and from the highly contaminated Baltic Sea. Biotransformation capacity was studied by determining the relationships between congener-specific patterns and concentrations of polychlorinated biphenyls (PCBs), organochlorine pesticides (OCPs), polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) and their hydroxyl (OH)- and/or methylsulfonyl (MeSO₂)-metabolites, and catalytic activities of hepatic xenobiotic-metabolizing phase I and II enzymes. The results suggest that the biotransformation of PCBs, PBDEs and toxaphenes in ringed seals depends on the congener-specific halogen-substitution pattern. Biotransformation products detected in the seals included OH-PCBs, MeSO₂-PCBs and –DDE, pentachlorophenol, 4-OHheptachlorostyrene, and to a minor extent OH-PBDEs. The effects of life history state (moulting and fasting) on contaminant status and potential biomarkers for endocrine disruption, including hormone and vitamin homeostasis, were investigated in the low contaminated ringed seal population from Svalbard. Moulting/fasting status strongly affected thyroid, vitamin A and calcitriol homeostasis, body condition and concentrations of POPs and their OH-metabolites. In contrast, moulting/fasting status was not associated with variations in vitamin E levels. Endocrine disruptive effects on multiple endpoints were investigated in the two contrasting ringed seal populations. The results suggest that thyroid, vitamin A and calcitriol homeostasis may be affected by the exposure of contaminants and/or their metabolites in the Baltic ringed seals. Complex and non-linear relationships were observed between the contaminant levels and the endocrine variables. Positive relationships between circulating free and total thyroid hormone concentration ratios and OH-PCBs suggest that OH-PCBs may mediate the disruption of thyroid hormone transport in plasma. Species differences in thyroid and bone-related effects of contaminants were studied in ringed and grey seals from low contaminated references areas and from the highly contaminated Baltic Sea. The results indicate that these two species living at the same environment approximately at the same trophic level respond in a very different way to contaminant exposure. The results of this thesis suggest that the health status of the Baltic ringed seals has still improved during the last decade. PCB and DDE levels have decreased in these seals and the contaminant-related effects are different today than a decade ago. The health of the Baltic ringed seals is still suggested to be affected by the contaminant exposure. At the present level of the contaminant exposure the Baltic ringed seals seem to be at a zone where their body is able to compensate for the contaminant-mediated endocrine disruption. Based on the results of this thesis, several recommendations that could be applied on monitoring and assessing risk for contaminant effects are provided. Circulating OH-metabolites should be included in monitoring and risk assessment programs due to their high toxic potential. It should be noted that endogenous variables may have complex and highly variable responses to contaminant exposure including non-linear responses. These relationships may be further confounded by life history status. Therefore, it is highly recommended that when using variables related to endocrine homeostasis to investigate/monitor or assess the risk of contaminant effects in seals, the life history status of the animal should be carefully taken into consideration. This applies especially when using thyroid, vitamin A or calcitriolrelated parameters during moulting/fasting period. Extrapolations between species for assessing risk for contaminant effects in phocid seals should be avoided.

Työterveys- ja työturvallisuusriskienhallinnan kehittäminen

Työturvallisuuslaki (738/2002) asettaa vaatimuksia yrityksen suorittamalle työterveys- ja työturvallisuusriskienhallinalle ja TTT-toiminnan kehittämiselle. Organisaation tulee tunnistaa järjestelmällisesti työympäristön vaarat ja hallita niiden aiheuttamia riskejä. Taatakseen TTT-toiminnan jatkuvan kehittämisen ja lakisääteisten vaatimuksien täyttymisen organisaatiot laativat turvallisuusjohtamisjärjestelmä spesifikaatio OHSAS 18001 mukaisen TTT-järjestelmän ohjaamaan toimintaa. Työssä selvitetään, miten eräs suomalainen suuryritys on suoriutunut OHSAS 18001:fi mukaisen TTT-riskienhallintatoiminnan implementoinnista ja, mitkä ovat toiminnan suurimmat haasteet ja ongelmat. Työ pyrkii luomaan tietoa yrityksen TTT-toiminnan kehittämisen tueksi ja esittämään kehitysehdotukset toiminnassa ilmenneiden ongelmien korjaamiseksi. Teoreettisena lähtökohtana on käytetty yrityksen TTT-riskinarvioinnin ohjeistamiseksi laadittua kirjallisuutta sekä pohdittu riskienhallinnan ja turvallisuuskulttuurin vuorovaikutusta. Riskinarviointi edistää organisaation avointa raportointikulttuuria, joka on edellytys hyvän turvallisuuskulttuurin muodostumiselle. Selvityksessä havaittiin, että vastuiden ja valtuuksien epäselvyys organisaatioyksiköiden välillä ja sisällä vaikuttaa merkittävästi riskienhallinnan tehokkuuteen. Lisäksi riskinarviointitoiminta on edelleen irrallinen kokonaisuus organisaation jokapäiväisistä toiminnoista, mikä heikentää riskinarvioinnin tuloksien siirtymistä kenttätasolle.

DPS-Like Peroxide Resistance Protein: Structural and Functional Studies on a Versatile Nanocontainer

Oxidative stress is a constant threat to almost all organisms. It damages a number of biomolecules and leads to the disruption of many crucial cellular functions. It is caused by reactive oxygen species (ROS), such as hydrogen peroxide (H2O₂), superoxide (•O₂ -), and hydroxyl radical (•OH). The most harmful of these compounds is •OH, which is only formed in cells in the presence of redox-cycling transition metals, such as iron and copper. Bacteria have developed a number of mechanisms to cope with ROS. One of the most widespread means employed by bacteria is the DNA-binding proteins from starved cells (Dps). Dps proteins protect the cells by binding and oxidizing Fe2+, thus greatly reducing the production of •OH. The oxidized iron is stored inside the protein as an iron core. In addition, Dps proteins bind directly to DNA forming a protective coating that shields DNA from harmful agents. Moreover, Dps proteins have been found to elicit other protective functions in cells and to participate in bacterial virulence. Dps proteins are of special importance to Streptococci owing to the lack of catalase in this genus of bacteria.This study was focused on structural and functional characterization of streptococcal Dpslike peroxide resistance (Dpr) proteins. Initially, crystal structures of Streptococcus pyogenes Dpr were determined. The data confirmed the presence of a di-metal ferroxidase center (FOC) in Dpr proteins and revealed the presence of a novel N-terminal helix as well as a surface metal-binding site. The crystal structures of Streptococcus suis Dpr complexed with transition metals demonstrated the metal specificity of the FOC. Solution binding studies also indicated the presence of a di-metal FOC. These results suggested a possible role for Dpr in the detoxification of various metals. Iron was found to mineralize inside the protein as ferrihydrite based on X-ray absorption spectroscopy data. The iron core was found to exhibit clear superparamagnetic behaviour using magnetic and Mössbauer measurements. The results from this study are expected to further increase our understanding on the binding, oxidation, and mineralization of iron and other metals in Dpr proteins. In particular, the structural and magnetic properties of the iron core can form a basis for potential new applications in nanotechnology. From the streptococcal viewpoint, the results would help in understanding better the complicated picture of bacterial pathogenesis. Dpr proteins may also provide a novel target for drug design due to their tight involvement in bacterial virulence.

Kloorifenoleja sisältävien jätevesien AOP-käsittely

Kirjallisuustyössä tutkittiin tehostetun hapetuksen menetelmiä (engl. Advanced Oxidation Processes, AOPs) kloorifenolien käsittelyssä. Tutkittava aine valittiin US EPA:n (United States Environmental Protection Agency) ympäristölle haitallisten aineiden listalta. Työssä tutkitut AOP-menetelmät olivat otsonointi kasvatetussa pH:ssa, O3/H2O2-prosessi, fotolyyttinen otsonointi (O3/UV), H2O2/UV-prosessi ja Fenton-prosessi (H2O2+Fe2+). AOP-käsittelyssä OH-radikaalien oletetaan pääosin aiheuttavan epäpuhtauksien hapettumisen. Kirjallisuustyössä tutkittiin OH-radikaaleihin vaikuttavien parametrien, kuten pH:n, lämpötilan sekä hapettimien ja hapetettavan aineen konsentraatioiden vaikutusta kloorifenolien hapetusprosessissa. Työn tarkoituksena oli selvittää tehokkain AOP-käsittely kloorifenoleja sisältävien jätevesien käsittelylle. AOP-käsittelyjen tehokkuutta verrattiin hajoamisnopeusvakioiden, puoliintumisaikojen sekä hapettimen kemikaalikulutuksen ja kustannuksen perusteella. Fenton-prosessin ja otsonoinnin pH:ssa 9 todettiin olevan tehokkaimpia menetelmiä kloorifenolien hapetuksessa. Fenton-prosessin hapetusnopeus oli tehokkaampaa 4-CP:n ja 2,4-DCP:n hapetuksessa, kun taas otsonointi pH:ssa 9 hapetti nopeammin 2,3,4,6-TeCP:n ja 2,4,6-TCP:n. Kustannustehokkuuden perusteella Fenton-prosessi oli otsonointia tehokkaampi. Parhaan menetelmän valinta kloorifenoleiden poistamiseksi oli vaikeaa, sillä useissa tutkimuksissa oli tutkittu vain yhtä menetelmää. Lisäksi eri tutkimuksissa käytetyt prosessiolosuhteet olivat erilaiset, joka hankaloitti tutkimusten vertailua. Lopullinen AOP-menetelmän valinta tulisikin suorittaa vasta laboratoriotutkimusten jälkeen.

Electroactive ion exchange membranes based on conducting polymers

Ion exchange membranes are indispensable for the separation of ionic species. They can discriminate between anions and cations depending on the type of fixed ionic group present in the membrane. These conventional ion exchange membranes (CIX) have exceptional ionic conductivity, which is advantageous in various electromembrane separation processes such as electrodialysis, electrodeionisation and electrochemical ion exchange. The main disadvantage of CIX membranes is their high electrical resistance owing to the fact that the membranes are electronically non conductive. An alternative can be electroactive ion exchange membranes, which are ionically and electronically conducting. Polypyrrole (PPy) is a type of electroactive ion exchange material as well as a commonly known conducting polymer. When PPy membranes are repeatedly reduced and oxidised, ions are pumped through the membrane. The main aim of this thesis was to develop electroactive cation transport membranes based on PPy for the selective transport of divalent cations. Membranes developed composed of PPy films deposited on commercially available support materials. To carry out this study, cation exchange membranes based on PPy doped with immobile anions were prepared. Two types of dopant anions known to interact with divalent metal ions were considered, namely 4-sulphonic calix[6]arene (C6S) and carboxylated multiwalled carbon nanotubes (CNT). The transport of ions across membranes containing PPy doped with polystyrene sulphonate (PSS) and PPy doped with para-toluene sulphonate (pTS) was also studied in order to understand the nature of ion transport and permeability across PPy(CNT) and PPy(C6S) membranes. In the course of these studies, membrane characterisation was performed using electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM) and scanning electron microscopy (SEM). Permeability of the membranes towards divalent cations was explored using a two compartment transport cell. EQCM results demonstrated that the ion exchange behaviour of polypyrrole is dependent on a number of factors including the type of dopant anion present, the type of ions present in the surrounding medium, the scan rate used during the experiment and the previous history of the polymer film. The morphology of PPy films was found to change when the dopant anion was varied and even when the thickness of the film was altered in some cases. In nearly all cases the permeability of the membranes towards metal ions followed the order K+ > Ca2+ > Mn2+. The one exception was PPy(C6S), for which the permeability followed the order Ca2+ ≥ K+ > Mn2+ > Co2+ > Cr3+. The above permeability sequences show a strong dependence on the size of the metal ions with metal ions having the smallest hydrated radii exhibiting the highest flux. Another factor that affected the permeability towards metal ions was the thickness of the PPy films. Films with the least thickness showed higher metal ion fluxes. Electrochemical control over ion transport across PPy(CNT) membrane was obtained when films composed of the latter were deposited on track-etched Nucleopore® membranes as support material. In contrast, the flux of ions across the same film was concentration gradient dependent when the polymer was deposited on polyvinylidene difluoride membranes as support material. However, electrochemical control over metal ion transport was achieved with a bilayer type of PPy film consisting of PPy(pTS)/PPy(CNT), irrespective of the type of support material. In the course of studying macroscopic charge balance during transport experiments performed using a two compartment transport cell, it was observed that PPy films were non-permselective. A clear correlation between the change in pH in the receiving solution and the ions transported across the membrane was observed. A decrease in solution pH was detected when the polymer membrane acted primarily as an anion exchanger, while an increase in pH occurred when it functioned as a cation exchanger. When there was an approximately equal flux of anions and cations across the polymer membrane, the pH in the receiving solution was in the range 6 - 8. These observations suggest that macroscopic charge balance during the transport of cations and anions across polypyrrole membranes was maintained by introduction of anions (OH-) and cations (H+) produced via electrolysis of water.

Opetuksen monimuotoistaminen Raja- ja merivartiokoululla : kouluttajien käsityksiä oppimisesta, opettajuudesta, opiskelijoiden valmiuksista ja koulutuksen kehittämisestä

Vanhojen koulutusmallien toimimattomuus tai heikko vastauskyky nopeasti muuttuviin työelämän vaatimuksiin on pakottanut opettajat ja koulutuksen suunnittelijat luomaan uusia koulutuskäytäntöjä. Näitä ovat verkkotuettu monimuoto-opetus luokkaopetuksen sijaan, muutokset oppimisympäristöissä ja verkostoituminen sekä työelämään että ympäröivään maailmaan. Raja- ja merivartiokoulun pyrkimyksenä on saada verkkotuettu monimuoto-opetus osaksi kaikkea perus-, jatko- ja täydennyskoulutusta. Tämä asettaa haasteita niin kouluttajille kuin koko koulutusjärjestelmälle. Tutkimuksen tarkoituksena on kuvata monimuoto-opetuksen nykytilaa Raja- ja merivartiokoululla ja selvittää Raja- ja merivartiokoulun kouluttajien käsitysten perusteella, miten opetuksen monimuotoistamista Raja- ja merivartiokoululla tulisi kehittää. Tutkimus on luonteeltaan kuvaileva laadullinen tutkimus. Tutkimuksen empiirisen osan tutkimusongelmiksi muodostuivat: - Millaisia käsityksiä kouluttajilla on oppimisesta ja opettajuudesta? -Millaisia käsityksiä kouluttajilla on opiskelijoiden valmiuksista monimuoto-opiskeluun? -Miten kouluttajien käsitysten mukaan koulutuksen monimuotoistamista tulisi kehittää? Tutkimuksen teoreettisessa osuudessa tarkastelen monimuoto-opetuksen nykytilaa Raja- ja merivartiokoululla, oppimista, aikuista opiskelijana ja opettajuutta sekä monimuoto- opetusta. Empiirisessä osuudessa tarkastelen aihetta Raja- ja merivartiokoulun kouluttajien käsitysten kautta. Suoritin tutkimuksen aineiston keruun teemahaastatteluna ja keräämäni tekstiaineiston analysoin fenomenografisella tutkimusotteella. Esitin tulokset fenomenografisesti jäsennettyinä ja ryhmiteltyinä merkityskategorioihin, jotka edustivat kouluttajien käsityksiä oppimisesta, opettajuudesta, opiskelijoiden valmiuksista, oh- jaamisesta sekä oppimisympäristöjen ja koulutuksen kehittämisestä. Kouluttajien käsitykset oppimisesta ja opettajuudesta olivat suhteellisen nykyaikaisia. Kouluttajat näkivät oppimisen tiedon ymmärtämisenä, rakentumisena ja aikaisempien käsitysten muokkaamisena. Käsityksissä tulivat esille myös opiskelijan oman motivaation merkitys ja osallistuminen omaan oppimisprosessiin. Opettaja kuvataan ohjaajaksi, joka luo oppimistilanteen ja johdattelee opetusta. Tärkeäksi koettu opetuksen sitominen työelämään edellyttää opettajalta vankkaa ajan tasalla olevaa ammatillista osaamista. Opiskelijoiden valmiudet monimuoto-opiskeluun nähtiin hyvinä. Käsitysten mukaan osalla opiskelijoista oli vaikeuksia tekstin tuottamisessa. Monimuoto-opetus on saattanut tulla monelle opiskelijalle yllätyksenä tai ainakin uutena tapana opiskella. Kouluttajien mielestä monimuoto-opiskelun ohjaukseen tulisi panostaan kurssin aloitusvaiheessa. Käsitysten mukaan nuoret haluavat selkeitä malleja selviytyäkseen työelämässä, kun taas vanhemmilla, jo pidempään työelämässä olleilla, opiskelijoilla on paremmat valmiudet niin monimuoto-opiskeluun kuin työssä oppimiseenkin. Käsityksissä koulutuksen kehittämisestä esille nousivat fyysisten ja sosiaalisten oppimisympäristöjen kehittäminen. Kehityksen esteiksi koetaan näkemyserot koulutuksen toteuttamisesta, jotka heijastuvat muun muassa kouluttajaresursseihin, opetusryhmien kokoihin ja mahdollisuuksiin valita erilaisia opetusmenetelmiä.

Suoritustasomittauksista saatujen havaintojen hyödyntäminen koulutuksen suunnittelussa ja kehittämisessä Karjalan prikaatin Huolto- ja kuljetuskomppaniassa

Suoritustasomittauksia tehdään joukkotuotettaville joukoille saapumiserien koulutuksen loppuvaiheessa. Suoritustasomittauksissa verrataan joukon toimintaa niille asetettuihin suorituskykyvaatimuksiin. Suoritustasomittauksista saatuja tuloksia hyödynnetään joukkojen sodanajan sijoittamisessa, koulutuksen seurannassa ja jatkokoulutuksen suunnittelussa kertausharjoituksia varten. Arvioitava joukko koulutetaan perusyksikössä, joka vastaa sodanajan joukon tuottamisesta. Tällöin joukon saavuttama suorituskyky ja mittaustulos ovat osaltaan perusyksikössä annetun koulutuksen tulosta. Tämä joht aa myös siihen, että suoritustasomittauksista saatua palautetta tulisi voida hyödyntää perusyksikön koulutuksen kehittämisessä. Tutkimuksessa tarkastellaan, kuinka suorituskykymittauksista saatua palautetta ja tehtyjä havaintoja hyödynnetään koulutuksen kehittämiseksi perusyksikössä yksikön henkilöstön mielestä. Tutkimuksen tehtävänä on selvittää, kuinka Huolto- ja kuljetuskomppaniassa kehitetään koulutusta hyödyntämällä suoritustasomittauksista saatuja havaintoja ja palautteita. Tutkimus- ongelma on, miten suorituskykymittauksissa ja arvioinneissa saatuja h avaintoja hyödynnetään perusyksikön koulutuksen suunnittelussa ja kehittämisessä Karjalan prikaatin Huolto- ja kuljetuskomppaniassa? Tutkimus on laadullinen eli kvalitatiivinen tutkimus. Tutkimusmenetelmä on tapaustutkimus, jolle on tyypillistä kohteen kokonaisvaltainen tarkastelu. Olennaista tapaustutkimuk sessa on sen kohdistuminen nykyhetkeen, rajattuun tapaukseen ja todelliseen tilanteeseen, jota ei voida järjestää kokeelliseksi asetelmaksi. Tiedonhankintamenetelmänä on käytetty teemahaastattelua. Teemahaastattelu on puolistrukturoitu haastattelumenetelmä, jossa haastattelun aihepiirit, eli teema-alueet ovat ennalta suunniteltuja. Haastatteluaineiston analysointimene telmänä on käytetty teemoittelua. Se perustuu teemahaastattelu ssa muodostettujen teemojen hyödyntämiseen. Teemoittelulla tarkoitetaan että analyysivaiheessa tarkastellaan sellaisia aineistosta nousevia piirteitä ja teemoja, jotka ovat yhteisiä use alle haastateltavalle. Analyysissa käytettyä päättelyä voidaan kuvailla teorialähtöiseksi, eli abduktiiviseksi. Tutkimusilmiötä tarkastellaan sotilaspedagogiikan näkökulmasta. Tutkimuksen keskeisimmät lähteet ovat pedagogiikkaa ja koulusta käsittelevä kirjallisuus, Puolustusvoimien ja Karjalan prikaatin koulutusta käsittelevät asiakirjat, sekä Huolto- ja kuljetuskomppanian henkilökunnan haastattelut. Tutkimusta varten haastateltiin yksikön päällikkö, varapäällikköä ja kahta kouluttajaa. Tutkimuksen tuloksena muodostui kuvaus suorituskykymittausten toteutuksesta ja siitä saatujen tulosten hyödyntämisestä osana Huolto- ja kuljetuskomppanian koulutuksen suunnittelua ja kehittämistä. Tutkimuksessa selvisi myös yksikön koulutuksessa käytettävien epävirallistenhuoltokomppanian taktiikkaa ja taistelutekniikka oh jaavien asiakirjojen ja tuotettavan sodanajanjoukon päällikön vaikutus koulutukseen. Tutkimuksen keskeisimpänä johtopäätöksenä on tutkijan tekemä havainto epävirallisten käy- täntöjen ja koulutuskulttuurin vaikutuksesta koulutuksen kehittämisessä. Erityisesti koulutustapahtumien kehittämisessä korostuu yksikön henkilökunnan tekemät havainnot, ei niinkään mittaustulokset tai harjoitusraportit. Mittaustuloksia ja harjoitusraportteja hyödynnetään seuraavan saapumiserän koulutuksen läpivientejä suunniteltaessa ja tarkennettaessa koulutuksen painopistettä.

Pulsed corona discharge as an advanced oxidation process for degradation of organic

Advanced oxidation processes (AOPs) have been studied and developed to suffice the effective removal of refractory and toxic compounds in polluted water. The quality and cost of wastewater treatment need improvements, and electric discharge technology has a potential to make a significant difference compared to other established AOPs based on energy efficiency. The generation of active oxidant species such as ozone and hydroxyl radicals by high voltage discharge is a relatively new technology for water treatment. Gas-phase pulsed corona discharge (PCD), where a treated aqueous solution is dispersed between corona-producing electrodes free of the dielectric barriers, was developed as an alternative approach to the problem. The short living radicals and ozone formed in the gas phase and at the gas-liquid interface react with dissolved impurities. PCD equipment has a relatively simple configuration, and with the reactor in an enclosed compartment, it is insensitive towards gas humidity and does not need the gas transport. In this thesis, PCD was used to study and evaluate the energy efficiency for degrading various organic compounds, as well as the chemistry of the oxidation products formed. The experiments investigate the aqueous oxidation of phenol, humic substances, pharmaceutical compounds (paracetamol, ibuprofen, indomethacin, salicylic acids, -estradiol), as well as lignin degradation and transformation to aldehydes. The study aims to establish the influence of initial concentration of the target pollutant, the pulsed discharge parameters, gas phase composition and the pH on the oxidation kinetics and the efficiency. Analytical methods to measure the concentrations of the target compounds and their by-products include HPLC, spectrophotometry, TOC and capillary electrophoresis. The results of the research included in this summary are presented in the attached publications and manuscripts accepted for publication. Pulsed corona discharge proved to be highly effective in oxidizing each of the target compounds, surpassing the closest competitor, conventional ozonation. The increase in oxidation efficiencies for some compounds in oxygen media and at lower pulse repetition frequencies shows a significant role of ozone. The role of the ·OH radicals was established in the surface reactions. The main oxidation products, formation of nitrates, and the lignin transformation were quantified. A compound specific approach is suggested for optimization of the PCD parameters that have the most significant impact on the oxidation energy efficiency because of the different characteristics and responses of the target compound to the oxidants, as well as different admixtures that are present in the wastewater. Further studies in the method’s safety (nitration and nitrosation of organic compounds, nitrite and nitrate formation enhancement) are needed for promoting the method.

Magnesium hydroxide-based peroxide bleaching of high-brightness mechanical pulps

A high final brightness is desired in most paper and board products. This requires bleaching processes that are able to produce high-brightness pulps. Mechanical pulps are widely bleached for high brightness using alkaline hydrogen peroxide with traditional sodium hydroxide and sodium silicate as additives. With high doses however, peroxide bleaching causes high organic loads in the mill effluent and anionic trash carry-over to papermaking. To alleviate the problems that arise from the use of sodium-based additives in peroxide bleaching, interest in the use of alternative magnesium-based chemicals has increased. In this study, a new, technical high-purity magnesium hydroxide-based bleaching additive was evaluated on laboratory-scale, pilot-scale and mill-scale experiments and trials for its ability to produce a high brightness in peroxide bleaching without the known problems of sodium-based chemicals. The key findings of this study include: a high brightening potential of peroxide bleaching using the Mg(OH)2-based additive, significant reductions (40-70%) in all categories of environmental load, and cationic demand lowered by 60-70% in bleached pulp with no loss in strength properties or in sheet bulk. When used in TMP refiner bleaching, the Mg(OH)2-based additive resulted in savings in specific energy consumption and provided a good bleaching response.

Towards optimal fractionation of lignocellulosic biomass using switchable ionic liquids

En ny familj av reversibla (switchable) joniska vätskor (SIL) innehållande 1,8-diazobicyklo-[5.4.0]-undek-7-en (DBU), en molekyl innehållande en eller flera hydroxyl- grupper (t.ex. glycerol) och en sur gas (CO2, SO2) syntetiserades via en enkel procedur samt karakteriserades. [DBU][karbonat] eller [sulfonat] bildades ur en respektive icke-jonisk blandning av en molekylär, organisk polyol (eller ennan molekyl innehållande en OH-grupp) och en amidinbas under bubblandet av en sur gas. Därtill kunde den joniska vätskan omvandlas tillbaka till sina beståndsdelar med hjälp av att upphetta och/eller bubbla en inert gas såsom kväve genom vätskan. SIL- strukturerna kartlades med bl.a. NMR- och FTIR- spektroskopi. Omvandlingen från lågpolära (molekylära) vätskor till högpolära joniska vätskor (SIL) bekräftades även genom att observera förändringar i deras fysikaliska egenskaper, såsom viskositet och färg. Nedbrytningstemperaturerna hos SILs bestämdes med hjälp av termogravimetrisk analys (TGA) som antydde att nedbrytningstemperaturen hos de syntetiserade föreningarna log mellan 50 och 200oC. De nya joniska vätskorna uppvisade högre nedbrytningstemperaturer jämfört med i litteraturen tidigare förekommande exempel och kunde därför tillämpas på flera ändamål. Därtill, reversibla (switchable) joniska vätskor uppbyggda av bl.a. alkoholer, antingen hexanol eller butanol, och CO2 samt en amidin (DBU) användes vid upplösning och fraktionering av ved. Joniska vätskor syntetiserade ur glycerol och sura gaser tillsammans med amidiner användes även för fraktionering av andra lignocellulosor såsom färsk björk (Betula pendula). Björkflis utsattes för behandling, för en period på en till fem dagar vid 100oC och under atmosfäriskt tryck. Alla syntetiserade joniska vätskor visade sig vara relativt neutrala i avseende på upplösning och avlägsnandet av lignin. Slutligen, optimala fraktioneringprocessbetingelser för ved med reversibla joniska vätskor kartlades. Fraktionering av vedbiomassa med dessa joniska vätskor uppvisade sig att vara en selektiv och effektiv metod för extraktion av olika komponenter från lignocellulosa. Den olösta fraktionen hos en vedflis, närmast cellulosa, fibrillerades. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Tässä työssä kehitettiin perhe uuden tyyppisiä, reversiibeleitä (switchable) ioninesteitä ( SIL ) joka koostuvat orgaanisesta super-emäksestä kuten 1,8- diatsabisyklo [ 5.4.0] undek- 7-eeni (DBU ) ja yhden tai useampia hydroksyyliryhmiä sisältältävästä molekyylistä (esim. glyseroli) ja happamasta kaasusta (CO2 , SO2) yksinkertaisen menetelmän avulla. [DBU] [ karbonaatti] tai [sulfonaatti] syntetisoitiin kunkin lähtöaineen seoksista kuplittamalla seosta happamalla kaasulla jolloin eksoterminen reaktio tapahtui ja ioninen neste syntyi. Ioniset nesteet voitiin palauttaa takaisin lähtöaineseokseksi kuumentamalla ja/tai kuplittamalla neutraalia kaasua (esim. typpi) seoksen läpi. SIL rakenteet määritettiin ja niiden ominaisuudet kartoitettiin eri menetelmillä, mukaan lukien NMR- ja FTIR -spektroskopia. Ionisen, korkeapoläärisen nesteen syntyminen todennettiin myös viskositeettimittauksilla ja värinmuutoksilla käyttäen hyväksi polariteetti-indikaattoria (Nile red). Myös hajoamislämpötilat määritettiin termogravimetrisellä analyysillä (TGA) ja todettiin että syntetisoitujen yhdisteiden hajoamislämpötila oli välillä 50 ja 200oC . Näiden uusien reversiibeleiden ioninesteiden hajoamisämpötilat olivat korkeammat verrattuna kirjallisuudessa aikaisemmin mainittuihin esimerkkeihin joten niitä voidaan soveltaa useisiin tarkoituksiin. Myös ioninesteitä jotka sisälsivät primäärejä alkoholeja rakennusaineina syntetisoitiin ja hyödynnettiin puun fraktioinnissa. Männyn ja kuusen lisäksi tuoreita koivulastuja onnistuttiin fraktioimaan miedoissa olosuhteissa. Kaikkien syntetisoitujen ioninesteiden todettiin olevan suhteellisen neutraaleja ligniinin liuotuksen suhteen. Vielä, optimaaliset fraktiointiolosuhteet määritettiin ryhmälle reversiibeleitä ioninesteitä ja näiden uudenlaisten ioninesteiden todettiin olevan tehokkaita puun ja muiden lignoselluloosien eri fraktioiden liuotuksessa. Liukenematon osa puulastua joka oli lähinnä selluloosaa fibrilloitui.

BigTac-ilmataistelusimulointi häivetekniikan hyötyjen tutkimisessa

Ilmavoimat pohtii uuden hävittäjäkaluston ostamista 2020-luvulla poistuvan F-18 Hornetin tilalle. Uusien hävittäjien kasvaneet hankintahinnat herättävät keskustelua niiden Stealth- eli häiveominaisuuksien välttämättömyydestä. Vastakkain asettuvat häivetekniikan tuottama operatiivinen suorituskyky ja suorituskyvyn hinta. Häivetekniikan tuomista mahdollisuuksista ei ole riittävän perusteltua tietoa. Tutkielman tavoitteena on luoda perusta häivetekniikan kustannustehokkuuden tarkastelulle taktiikan näkökulmasta. Tulevien hankintakustannusten tarkastelun perustaksi tarvitaan tietoa siitä, miten BigTac-simulointia voidaan käyttää ilmasotataktiikan tutkimisen työkaluna määritel-lyssä skenaariossa, jossa käytetään häivetekniikkaa. Tämän kysymyksen vastauksena on tar-koitus tuottaa ohjeistus, jonka perusteella häivetekniikan tuomia hyötyjä voidaan tutkia Big-Tac-simuloinnilla. Tässä tutkielmassa tarkastellaan kohteen tutkapoikkipinta-alan vaikutusta uhkajärjestelmien tutkien havaintoetäisyyteen sekä ammuntaetäisyyteen. Tutkielmassa testataan kokein tut-kayhtälön ilmenemistä BigTac-simulaatiossa muutettaessa kohteen tutkapoikkipinta-alaa, ja uhkajärjestelmän päätöksentekoetäisyyden muutosta vaihdettaessa kohteen tutkapoikkipinta-alaa. Näiden kokeiden jälkeen suoritettaan skenaariotarkastelu kahdella eri tutkapoikkipinta-alalla. Ilmasotataktiikan onnistumisen mittaamiseksi skenaariossa mitataan kolmea ominai-suutta, lentoturvallisuutta, selviytymistä ja tehtävän toteutumista. Eri tutkapoikkipinta-aloilla saatuja tuloksia vertaillaan erojen löytämiseksi. Ensimmäisen kokeen tuloksen perusteella ensimmäinen hypoteesi todettiin vääräksi. Hypo-teesissa ilmakehän vaimennus määriteltiin läpäisykerroinvakioksi. Kun läpäisykerroinvakio muutettiin eksponentiaalisesti kasvavaksi vaimennukseksi, tutkayhtälö toteutui BigTac-simulaatiossa. Toisen kokeen tuloksen perusteella toinen hypoteesi osoitettiin todeksi. Uhka ampui aina samalla viiveellä kohteen havaitsemisen jälkeen. Viive esiintyi riippumatta siitä miltä etäisyydeltä uhkan tutka havaitsi kohteen. Kahden kokeen perusteella todettiin, että kohteen tutkapoikkipinta-ala vaikutti oletetusti uhkajärjestelmän tutkan havaintoetäisyyteen ja ammuntaetäisyyteen. Tutkielman skenaariossa tutkapoikkipinta-alan pienentäminen vaikutti ainoastaan kohteiden selviytymiseen. BigTac ei sellaisenaan tarjoa työkalua häivetekniselle tarkastelulle. Jotta tutkimuksesta saadaan vertailukelpoisia tuloksia, on käytettävä asiantuntijaa skenaarion alus-tuksen ja kohteiden toimintatapojen muokkaamiseksi. Skenaarion perusteella esitettiin oh-jeistus BigTacin käyttöohjeeksi tuleville tutkimuksille.

Influence of reactant absorption and dissolution in heterogeneous precipitation processes

In this research work, the aim was to investigate the volumetric mass transfer coefficient [kLa] of oxygen in stirred tank in the presence of solid particle experimentally. The kLa correlations as a function of propeller rotation speed and flow rate of gas feed were studied. The O2 and CO2 absorption in water and in solid-liquid suspensions and heterogeneous precipitation of MgCO3 were thoroughly examined. The absorption experiments of oxygen were conducted in various systems like pure water and in aqueous suspensions of quartz and calcium carbonate particles. Secondly, the precipitation kinetics of magnesium carbonate was also investigated. The experiments were performed to study the reactive crystallization with magnesium hydroxide slurry and carbon dioxide gas by varying the feed rates of carbon dioxide and rotation speeds of mixer. The results of absorption and precipitation are evaluated by titration, total carbon (TC analysis), and ionic chromatrography (IC). For calcium carbonate, the particle concentration was varied from 17.4 g to 2382 g with two size fractions: 5 µm and 45-63 µm sieves. The kLa and P/V values of 17.4 g CaCO3 with particle size of 5µm and 45-63 µm were 0.016 s-1 and 2400 W/m3. At 69.9 g concentration of CaCO3, the achieved kLa is 0.014 s-1 with particle size of 5 µm and 0.017 s-1 with particle size of 45 to 63 µm. Further increase in concentration of calcium carbonate, i.e. 870g and 2382g , does not affect volumetric mass transfer coeffienct of oxygen. It could be concluded from absorption results that maximum value of kLa is 0.016 s-1. Also particle size and concentration does affect the transfer rate to some extend. For precipitation experiments, the constant concentration of Mg(OH)2 was 100 g and the rotation speed varied from 560 to 750 rpm, whereas the used feed rates of CO2 were 1 and 9 L/min. At 560 rpm and feed rate of CO2 is 1 L/min, the maximum value of Mg ion and TC were 0.25 mol/litre and 0.12 mol/litre with the residence time of 40 min. When flow rate of CO2 increased to 9 L/min with same 560 rpm, the achieved value of Mg and TC were 0.3 mol/litre and 0.12 mol/L with shorter residence time of 30 min. It is concluded that feed rate of CO2 is dominant in precipitation experiments and it has a key role in dissociation and reaction of magnesium hydroxide in precipitation of magnesium carbonate.

Ravinnekierron sulkemisen haasteet suomalaisessa ruokaketjussa

Suomi on sitoutunut pyrkimään ravinnetalouden mallimaaksi. Tämä diplomityö on osa Suomi kes-tävän ravinnetalouden mallimaaksi -hanketta. Diplomityön tarkoituksena on kartoittaa ravin-teidenkäytön tehokkuuteen liittyvät ongelmakohdat suomalaisessa ruokaketjussa ja selvittää oh-jauskeinot, joilla näihin pullonkauloihin voitaisiin puuttua. Ravinnehäviöt aiheuttavat suuria ympä-ristöhaittoja ja käytettävät primääriravinteet pohjaavat uusiutumattomiin luonnonvaroihin. Ravinnehäviöitä syntyy ruokaketjun jokaisessa osassa, ja ravinnetehokkuutta voidaan parhaiten edistää pyrkimällä kokonaisvaltaisiin ratkaisuihin. Tutkimus suoritettiin haastattelemalla 20:tä ruokaketjun asiantuntijaa. Haastatteluaineistoa tarkasteltiin laadullisen analyysin menetelmin. Haastatteluiden perusteella ruokaketjun suurimmat ongelmakohdat ovat alkutuotannossa, panos-teollisuudessa ja kulutuksessa. Sekä hallinnollisilla, taloudellisilla että informatiivisilla ohjauskei-noilla on kaikilla tärkeä rooli ravinnetehokkuuden edistämisessä.

Determinants of Bone Strength and Predictors of Hip Fracture among Finnish Adults. Results from the Health 2000 Survey and the Mini-Finland Health Survey

The objective of this thesis was to identify the determinants of bone strength and predictors of hip fracture in representative samples of Finnish adults. A secondary objective was to construct a simple multifactorial model for hip fracture prediction over a 10-year follow-up period. The study was based on the Health 2000 Survey conducted during 2000 to 2001 (men and women aged 30 years or over, n=6 035) and the Mini-Finland Health Survey conducted during 1978 to 1980 (women aged 45 years or over, n=2 039). Study subjects participated in health interviews and comprehensive health examination. In the Health 2000 Survey, bone strength was assessed by means of calcaneal quantitative ultrasound (QUS). The follow-up information about hip fractures was drawn from the National Hospital Discharge Register. In this study, age, weight, height, serum 25-hydroxyvitamin D (S-25(OH)D), physical activity, smoking and alcohol consumption as well as menopause and eventual HRT in women were found to be associated with calcaneal broadband ultrasound attenuation (BUA) and speed of sound (SOS). Parity was associated with a decreased risk of hip fracture in postmenopausal women. Age, height, weight or waist circumference, quantitative ultrasound index (QUI), S-25(OH)D and fall-related factors, such as maximal walking speed, Parkinson’s disease, and the number of prescribed CNS active medication were significant independent predictors of hip fracture. At the population level, the incremental value of QUS appeared to be minor in hip fracture prediction when the fall-related risk factors were taken into account. A simple multifactorial model for hip fracture prediction presented in this study was based on readily available factors (age, gender, height, waist circumference, and fallrelated factors). Prospective studies are needed to test this model in patient-based study populations.