Miehittämättömän ilma-aluksen hyödyt ja haitat ilmatiedustelussa operaatio Enduring Freedomissa

Tämän tutkielman tarkoituksena on kirjallisuuskatsauksen keinoin luoda käsitys miehittämättömän ilma-aluksen ilmatiedustelukäytön hyödyistä ja haitoista operaatio Enduring Freedomissa. Tutkielmassa pohditaan lisäksi UAV:iden tulevaisuuden näkymiä ja kehityssuuntia ilmatiedustelun kannalta. Tämä tutkielma sisältää kvalitatiivisen tutkimuksen piirteitä ja tutkimusmetodina käytetään narratiivista kirjallisuuskatsausta. Tutkielman pääluvuissa tutustutaan UAV-konseptiin sekä tutkitaan UAV:n hyötyjä ja haittoja ilmatiedustelussa operaatio Enduring Freedomissa. Tutkielmassa on pyritty tutustumaan aihealueeseen kokonaisvaltaisesti ja sen pohjalta luomaan teoreettinen kokonaisuus tutkimuskysymyksiin vastaten. Operaatio Enduring Freedom alkoi 7.10.2001, kun Yhdysvaltain johtama liittouma hyökkäsi Afganistaniin vastauksena 11.9.2001 tehtyihin terrori-iskuihin. Operaation tavoitteena oli tuhota terroristien koulutusleirit ja infrastruktuuri Afganistanin alueella, pidättää al-Qaidan johto sekä lopettaa terrorismitoiminta Afganistanissa. Yhdysvaltain ilmavoimat on käyttänyt operaation alusta alkaen ilmatiedustelussa pääasiassa kahta UAVtyyppiä, jotka ovat RQ/MQ-1 Predator ja RQ-4 Global Hawk. Tutkielmassa perehdytään näiden kahden UAV:n hyötyihin ja haittoihin. Vertailupohjana käytetään miehitettyjä ilma-aluksia. Tutkielmassa käytettyjen lähteiden perusteella voidaan todeta, että miehittämättömillä ilma-aluksilla on etuja, joita ei voi saavuttaa miehitettyjä ilma-aluksia käyttäen. Hyödyt on jaettu tässä tutkielmassa rakenteellisiin, kustannuksellisiin ja tehtäväkohtaisiin hyötyihin. UAVkäytön merkittävin haitta lienee maa-aseman ja ilma-aluksen välisen datalinkin aiheuttamat haasteet ja rajoitteet. Lisäksi miehittämättömän ilma-aluksen haavoittuvuus ilmatorjuntatulten ja ilmasta ilmaan -ohjusten vaikutuspiirissä on vielä tällä hetkellä haaste. Tutkielmassa käsitellyt hyödyt ja haitat on todettu operaatio Enduring Freedomin kaltaisessa epäsymmetrisessä toimintaympäristössä, joten niiden soveltuvuutta symmetriseen toimintaympäristöön ei ole juurikaan arvioitu. Miehittämättömien ilma-alusten kehitystä todennäköisesti jatketaan tulevaisuudessa, ja kehityksen painopiste tullee olemaan monikäyttöisten UAV:iden kehityksessä. UAV:t tullee tulevaisuudessa korvaamaan miehitetyt ilma-alukset ilmatiedustelun ja ilmasta maahan -toiminnan osalta.

Pohjois-Karjalan maakunnan ilmanlaadun bioindikaattoriseuranta vuonna 2010

Ilmanlaatua on seurattu Pohjois-Karjalan alueen kunnissa 1980-luvulta lähtien käyttäen ilmentäjinä havupuita ja niiden rungoilla kasvavia jäkäliä. Vuonna 1998 seuranta toteutettiin ensimmäisen kerran koko maakunnan laajuisena. Vuonna 2010 ilmanlaatua arvioitiin männyn epifyyttijäkälien esiintymisen ja kunnon sekä sammalten ja neulasten alkuainepitoisuuksien perusteella koko Pohjois-Karjalan maakunnan alueella. Tutkimusalueen päästömäärät ovat laskeneet selvästi 1980- ja 1990-luvuilta 2000-luvulle tultaessa, mutta 2000-luvulla etenkin rikkidioksidien ja hiukkasten päästökehitys on ollut aaltomaista. Myös liikenteen rikkidioksidin, typen oksidien ja hiukkasten päästöt ovat vähentyneet selvästi tarkasteluajanjaksolla. Ilmasta mitattujen epäpuhtauksien pitoisuudet ovat pääasiassa laskeneet 2000-luvulle tultaessa verrattuna 1980- ja 1990-lukuihin. Tutkimusalueen suurimmat päästölähteet sijaitsevat Joensuussa, Lieksassa ja Kiteellä. Ilman epäpuhtauksien vaikutukset ilmanlaatua kuvaaviin jäkälämuuttujiin olivat koko Pohjois-Karjalan maakunnan mittakaavassa lieviä ja erityisesti taustaalueilla vaikutukset olivat hyvin vähäisiä. Päästölähteiden ympäristössä vaikutukset olivat selvempiä, mutta laajuudeltaan melko pieniä. Terveintä sormipaisukarvetta tutkimusalueella kasvoi Kesälahdella, paikoin Kiteellä, Joensuun kaupungin alueella Tuupovaarassa ja Kiihtelysvaarassa, Ilomantsissa sekä Valtimon ja Nurmeksen pohjoisosissa. Vaurioituneinta sormipaisukarve oli Joensuun keskustaajamasta Hammaslahteen ulottuvalla vyöhykkeellä, Juuan kunnan keskiosassa ja Nurmeksen keskustaajamasta Valtimon kunnan eteläosaan ulottuvalla vyöhykkeellä. Tutkimusalueen pohjoisosissa jäkälälajisto oli laajalti luonnontilaista ja etelä- ja keskiosassa lievästi köyhtynyttä. Monipuolisin ja luonnontilaisin jäkäläyhteisö tutkimusalueella oli Kesälahden, Kontiolahden ja Valtimon kuntien alueella ja köyhtynein puolestaan Joensuun, Kiteen ja Rääkkylän alueella. Korkeimmat sammalten alkuainepitoisuudet tutkimusalueella määritettiin päästölähteiden läheisyydestä. Tilastollisten analyysien perusteella tutkimusalueelta löydettiin merkittävimmät raskasmetallien ja muiden alkuaineiden päästölähteet, joita olivat lämpölaitokset sekä kaivokset ja kaivostuotteiden jatkojalostuslaitokset. Tulosten perusteella sammalten raskasmetallipitoisuudet Pohjois-Karjalassa edustavat suhteellisen puhtaan tausta-alueen pitoisuuksia. Kuusen harsuuntuminen oli Pohjois-Karjalassa tilastollisesti merkitsevästi vähäisempää kuin muualla maan eteläosissa. Männyn harsuuntuminen ei poikennut muun Etelä-Suomen arvoista. Erilaiset tuhot ja puiden ikä selittävät suuren osan havupuiden harsuuntumisen vaihtelusta. Neulasten rikkipitoisuuksissa ei ollut tapahtunut merkittävää muutosta tutkimusalueen merkittävimpien päästölähteiden läheisyydessä vuoden 1998 tutkimukseen verrattuna, kun otetaan huomioon neulashavaintoalojen toisistaan poikkeava sijoittelu eri tutkimusvuosina. Verrattuna vuonna 1998 toteutettuun tutkimukseen, sormipaisukarpeen vauriot olivat hieman kasvaneet, levä yleistynyt ja ilman epäpuhtauksille herkät lajit harvinaistuneet tutkimusalueella, mutta kokonaisuudessaan muutokset vuosien välillä olivat lieviä. Vaurioituneimman sormipaisukarpeen ja köyhtyneimmän lajiston vyöhykkeet sijoittuivat pääosin samoille alueille molempina tutkimusvuosina eli Joensuun-Hammaslahden väliselle alueelle, Uimaharjuun, Kiteelle ja Nurmeksen ja Lieksan keskusta-alueille, mutta vuonna 2010 köyhtyneimmän lajiston vyöhykkeet olivat hieman laajempia. Päästömäärien lievä kasvu 2000-luvun loppuvuosina on todennäköisesti vaikuttanut jäkäliin ja vaikutus näkyi vielä tässä tutkimuksessa, vaikka päästömäärät ovatkin 2000-luvulla olleet pienempiä kuin 1990-luvulla. Hajapäästöjä aiheuttavan toiminnan (esim. kaivostoiminta, turvetuotanto ja maatalous) lisääntyminen tutkimusalueella voi myös osittain selittää tutkimusvuosien välisiä lieviä muutoksia jäkälälajistossa ja jäkälien kunnossa tausta-alueilla.

Ilmanlaatu Uudellamaalla 2011

Ilmanlaatuindeksin perusteella arvioituna ilmanlaatu oli vuonna 2011 Porvoossa ja Lohjalla enimmäkseen hyvää tai tyydyttävää. Välttävän, huonon ja erittäin huonon ilmanlaadun tilanteita oli melko vähän. Katujen keväinen pölyäminen oli syynä huonoon ja erittäin huonoon ilmanlaatuun. Hengitettäville hiukkasille annetut raja-arvot eivät vuonna 2011 ylittyneet Porvoossa ja Lohjalla. Hengitettävien hiukkasten vuorokausipitoisuudelle annettu ohjearvo ylittyi Porvoon mittausasemalla ainoastaan huhtikuussa, Lohjalla ei lainkaan. Hengitettävien hiukkasten pitoisuudet olivat sekä Porvoossa että Lohjalla matalammat kuin aiempina vuosina. Kevään katupölykausi alkoi maaliskuun puolivälin paikkeilla, mutta lumipeite ja ajoittaiset sadekuurot hillitsivät katujen pölyämistä huhtikuun alkupuolelle asti. Lievä pölyäminen jatkui toukokuun puoliväliin saakka. Pienhiukkasten vuosipitoisuus oli Lohjalla selvästi alle raja-arvon ja likimain samalla tasolla kuin vuonna 2010. Sekä jatkuvatoimisissa mittauksissa että passiivikeräinkartoituksissa saadut typpidioksidipitoisuudet olivat selvästi raja- ja ohjearvojen alapuolella. Pitoisuudet olivat mittauspaikasta riippuen matalammat tai samaa tasoa kuin vuonna 2010. Otsonipitoisuudet ylittivät sekä terveys- että kasvillisuusperusteiset pitkän ajan tavoitteet. Sen sijaan vuodelle 2010 annetut tavoitearvot eivät ylittyneet. Vuonna 2011 pitoisuudet olivat edellisvuotta korkeammat. Pääkaupunkiseudulla tehtyjen mittausten ja päästökartoitusten perusteella rikkidioksidin, hiilimonoksidin, bentseenin ja lyijyn pitoisuudet olivat raja-arvojen alapuolella ja arseenin, kadmiumin ja nikkelin pitoisuudet vastaavasti tavoitearvoja alempia. Polyaromaattisten hiilivetyjen pitoisuuksista on riittämättömästi tietoja toistaiseksi. Energiantuotannon, teollisuuden ja autoliikenteen yhteenlasketut typenoksidien, hiukkasten, rikkidioksidin, hiilimonoksidin ja haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöt vähenivät vuonna 2011 vuoteen 2010 verrattuina.

Ilmanlaatu Uudellamaalla 2012

Ilmanlaatuindeksin perusteella arvioituna ilmanlaatu oli vuonna 2012 Järvenpäässä ja Lohjalla enimmäkseen hyvää tai tyydyttävää (Järvenpäässä 93 % ja Lohjalla 99 % vuoden tunneista). Järvenpäässä huonon ja erittäin huonon ilmanlaadun tunteja kuitenkin oli melko runsaasti, yhteensä 2 % vuoden tunneista. Katujen keväinen pölyäminen oli syynä huonoon ja erittäin huonoon ilmanlaatuun. Hengitettäville hiukkasille annetut raja-arvot eivät vuonna 2012 ylittyneet Järvenpäässä ja Lohjalla. Hengitettävien hiukkasten vuorokausipitoisuudelle annettu ohjearvo ylittyi Järvenpään mittausasemalla maalis- ja huhtikuussa, Lohjalla ei lainkaan. Hengitettävien hiukkasten vuosipitoisuus oli Lohjalla matalammat kuin aiempina vuosina. Järvenpäässä mittausaseman paikka vaihtui. Kevään katupölykausi alkoi maaliskuun alussa ja jatkui huhtikuun loppupuolelle. Lievä pölyäminen jatkui vielä toukokuussakin. Pienhiukkasten vuosipitoisuus oli Lohjalla selvästi alle raja-arvon ja hieman matalampi kuin vuonna 2011. Sekä jatkuvatoimisissa mittauksissa että passiivikeräinkartoituksissa saadut typpidioksidipitoisuudet olivat selvästi raja- ja ohjearvojen alapuolella. Lohjalla typpidioksidin vuosipitoisuus oli hieman korkeampi kuin vuonna 2011. Passiivikeräinkartoituksissa mitatut typpidioksidin vuosipitoisuudet olivat paria poikkeusta lukuun ottamatta matalampia tai samalla tasolla kuin vuonna 2011. Otsonipitoisuudet alittivat sekä vuoden 2010 tavoitearvot että pitkän ajan tavoitteet. Vuosipitoisuudet olivat edellisvuotta matalammat. Pääkaupunkiseudulla tehtyjen mittausten ja päästökartoitusten perusteella rikkidioksidin, hiilimonoksidin, bentseenin ja lyijyn pitoisuudet olivat raja-arvojen alapuolella ja arseenin, kadmiumin ja nikkelin pitoisuudet vastaavasti tavoitearvoja alempia. Polyaromaattisten hiilivetyjen pitoisuuksista on riittämättömästi tietoja toistaiseksi

Täytekappalekolonnin likaantumisen syyt ja likaantumisen vähentämisen menetelmiä

Lateksinvalmistusprosessin aikana syntyvää jätevettä käsitellään täytekappalekolonnissa siinä olevien haihtuvien orgaanisten yhdisteiden poistamiseksi. Käsittelyprosessin aikana jätevedessä oleva kiintoaine kiinnittyy täytekappaleiden pinnalle, lopulta tukkien ne. Täytekappaleiden vaihtotyö sekä likaantuneiden täytekappaleiden pesu aiheuttavat kustannuksia. Lainsäädäntö ja sopimus kunnallisen jäteveden käsittelyn kanssa vaativat, että haihtuvien yhdisteiden päästöt lasketaan tietyn tason alapuolelle. Työn ensimmäisenä tavoitteena oli tutkia lateksitehtaan jätevesivirtojen koostumusta massa- ja ainetaseiden avulla, erityisesti täytekappalekolonnia likaavan aineen osalta. Toisena tavoitteena oli löytää menetelmiä pidentää täytekappalekolonnin ajojaksoa nykyisestä. Kolmantena tavoitteena oli löytää tai kehittää esikäsittelymenetelmä likaavan aineen poistamiseksi ennen täytekappalekolonnia. Viimeisenä tavoitteena oli optimoida prosessin ajotapa, josta saavutettaisiin säästöjä vähentyneenä energiankulutuksena. Tutkimuksen perusteella täytekappalekolonni poistaa syntyvästä jätevedestä haihtuvia orgaanisia yhdisteitä 100 prosenttia sekä kemiallista hapenkulutusta 99,5 prosenttia. Täytekappalekolonnin ajojaksoa voidaan pidentää ennakoimalla kolonnin ylä- ja alapään paine-eron perusteella sen likaantumisastetta ja täytekappaleiden vaihtotarvetta. Tutkimuksen perusteella soveltuvia jäteveden esikäsittelymenetelmiä ovat dekantointi, jossa kuuden tunnin viipymällä poistetaan kiintoainetta sekä hallittu kiintoaineen saostus, jossa kymmenen minuutin viipymällä poistetaan sekä haihtuvia orgaanisia yhdisteitä, että kiintoainetta. Energiankulutusta voidaan optimoida vähentämällä höyryn virtausta täytekappalekolonniin erotustehokkuuden siitä kärsimättä.

Polysulfidiprosessin vaikutukset soodakattilalla

Kandidaatintyön tavoitteena on tutkia polysulfidiprosessin vaikutuksia soodakattilalla. Työssä keskitytään enemmän soodakattilan energiantuotantoon kuin kemikaalien regenerointiin. Tutkimuksen kohteena ovat muutokset polttolipeän lämpöarvossa, kattilan energiantuotanto suhteessa selluntuotantoon, kattilan omakäyttöteho, palamisilma, päästöt sekä likaantuminen. Työssä kerrotaan myös polysulfidilipeän valmistusvaihtoehdot ja historiasta, sekä yleisesti soodakattilasta osana kemiallista sellunkeittoa. Polysulfidikeitossa sellumassan saannon odotetaan kasvavan verrattuna normaaliin sulfaattisellunkeittoon. Tällöin soodakattilalle päätyy vähemmän poltettavaa orgaanista materiaalia. Oletuksena on, että soodakattilan höyryntuotanto vähenee suhteessa selluntuotantoon. Tutkimusta tehdään perehtymällä tutkimusjulkaisuihin, haastattelemalla asiantuntijoita sekä laskemalla soodakattilan tuotantoarvoja taselaskentaohjelmalla. Työssä käytetään esimerkkinä tyypillistä modernia soodakattilaa, johon tuloksia sovelletaan. Saannon parantuessa noin prosenttiyksiköllä soodakattilan höyryntuotanto vähenee 3-5 %. Lipeän sisältämä orgaanisen aineen määrä vähenee ja kattilan kuorma helpottuu. Soodakattilan savukaasuihin saattaa ilmestyä vähäisiä määriä rikkipäästöjä. Kattilan kulumisessa ja likaantumisessa ei ole raportoitu olevan muutoksia.

The Environmental Status of the Port of HaminaKotka

This study is a part of the Ecologically Friendly Port Ust-Luga (EFP) project. The purpose of this study is to examine the environmental status of the Finnish ports and, more specifically, the Port of HaminaKotka. An analysis of the environmental status is performed mainly as a literature review, because the Finnish ports must comply with Finnish and EU legislation and with the binding international regulations and conventions created by different organizations. The International Maritime Organisation (IMO) has done groundbreaking work in the field of maritime safety and maritime environmental protection. The MARPOL convention has a great impact on decreasing pollution from international shipping and it applies to 99% of the world’s merchant tonnage. Pollution prevention covers: Oil pollution, Chemical pollution, Air pollution and GHG Emissions, Dumping of Wasted and Other Matters, Garbage, Sewage, Port Reception Facilities, Special Areas under MARPOL and Particularly Sensitive Sea Areas. There is also Pollution Prevention for other treaties like anti-fouling systems used on ships, the transfer of alien species by ships’ ballast water and the environmentally sound recycling of ships. There are more than twenty different EU and international regulations that influence ports and port operations in Finland. In addition, there is also national legislation that has an effect on Finnish ports. For the most part, the legislation for ports is common in the EU area, but the biggest and most important difference between the legislation in Finland and other EU countries is due to the Act on Environmental Impact Assessment Procedure. The Act states that the environmental impact assessment procedure shall be applied to projects that may have significant adverse environmental impacts, due to the special features of Finland`s nature and environment. In this Act, the term environmental impact refers to the direct and indirect effects inside and outside Finnish territory of a project or operations on human health, living conditions and amenity; soil, water, air, climate, organisms, interaction between them and biodiversity; community structure, buildings, landscape, townscape and cultural heritage; utilization of natural resources. In Finland, the Environmental Permit requires that ports collect all necessary information concerning environmental effects and make required reports to the Finnish authorities, stakeholders and the public. Commonly, environmental reporting is public and environmental achievements are emphasized in reporting and in media. At the moment, the problem in environmental reporting is that it’s difficult to compare data from different ports. There is enough data concerning the environmental effects and performance, but the manner of reporting and the quality of the data varies between ports. There are differences in the units and codes used, in some cases the information is not sufficient and it can even be rather unreliable. There are also differences regarding the subjects that are emphasized in reporting.

Biopolttoaineiden on-line -laadunmittauksen hyödyt energiantuotannossa

Biopolttoaineet ovat tärkeä energianlähde suomalaisessa energiantuotannossa. Biopoltto- aineille on kuitenkin ominaista laadun vaihtelevuus. Yksi tärkeimmistä laatutekijöistä on kosteus, joka vaikuttaa myös polttoaineen energiasisältöön. Laatutekijät puolestaan vai- kuttavat polttoainekäsittelyyn, polttoprosessiin ja koko laitoksen hyötysuhteeseen. Tämän työn tarkoituksena oli tutkia voisiko biopolttoaineiden online-laadunmittaus tuoda lisäarvoa energiantuotantolaitokselle. Esimerkkinä käytettiin yhtä online-laadunmittaus- sovellusta, InrayFuel-röntgenmittausjärjestelmää. Sillä voidaan seurata biopolttoaineiden kosteutta ja polttoaineen sisältämiä vierasaineita. Työssä on laadittu kustannusanalyysi, jolla pyritään selvittämään, onko nykyisen kertaluontoisen mittausmenetelmän korvaami- nen jatkuvatoimisella kannattavaa. Esimerkkilaitoksena on Etelä-Savon Energian Pur- sialan voimalaitos, jossa röntgenmittausjärjestelmään on testattu. Saatujen tulosten mukaan investoiminen esimerkkimittausjärjestelmään maksaisi itsensä takaisin alle vuodessa. Kun laitoksella pystytään seuraamaan polttoaineen laatua jatkuva- toimisesti, laadunhallinta paranee ja sitä kautta voidaan saavuttaa kustannussäästöjä. Polt- toaineesta johtuvat häiriötilanteet vähenevät, polttoaine on mahdollista optimoida edulli- semmaksi polton kannalta ja poltto-olosuhteita voidaan säätää paremmin, jolloin päästöt vähenevät ja hyötysuhde kasvaa. Työssä käytetty laskenta analysoi kuitenkin hyvin ylei- sellä tasolla, sillä käytössä ei ollut laitoksen omaa taselaskentajärjestelmää. Laskenta siis sisältää paljon oletuksia. Tämän ja rohkaisevien tulosten vuoksi tutkimusta jatkuvatoimi- sen laadunmittauksen hyödyistä kannattaa tehdä enemmän.

CO2:n adsorptio Loviisan voimalaitoksen päästöilmasta 14C-päästöjen määrittämiseksi

Tämän kandidaatintyön tavoitteena oli selvittää mahdollisuuksia 14C:n kemiallisten muotojen eriyttämiseen käyttäen Loviisan voimalaitoksella olemassa olevaa näytteenkeräyslaitteistoa. Lisäksi tarkoituksena oli selvittää parhaiten tähän käyttötarkoitukseen soveltuva zeoliittityyppiä tyypeistä 4A, 5A ja 13X. Työn kirjallisessa osassa käsitellään ydinvoimalaitoksen C14-päästöjä keskittyen pääosin Loviisan VVER-laitokseen. Adsorption osalta esitellään kaupallisesti käytettyjä adsorptiomateriaaleja ja paneudutaan adsorptioon fysikaalisena ja kemiallisena ilmiönä. Lisäksi esitellään kahden desorptiomenetelmän perusperiaatteet. Kirjallisen osan lopussa kootaan tutkimukseen vaikuttavia tekijöitä ja esitellään aiemmin käytössä ollut näytteenkeräyslaitteisto. Kokeellisessa osassa esitellään työssä käytetyt laitteistot. Lisäksi on kuvattu mittausten suoritus nestetuikelaskurilla. Tämän jälkeen työssä esitellään mittaustuloksien käsittely ja näin saadut tulokset.

Ilmanlaatu Uudellamaalla vuosina 2004 – 2013

Ilmanlaatuindeksin perusteella arvioituna ilmanlaatu oli vuosina 2004 – 2013 Uudenmaan mittauskohteissa eli Hyvinkäällä, Järvenpäässä, Keravalla, Lohjalla, Porvoossa ja Tuusulassa valtaosan ajasta hyvää tai tyydyttävää. Huonon ja erittäin huonon ilmanlaadun tunteja oli eniten Järvenpäässä vuonna 2012, Hyvinkäällä vuonna 2008 ja Porvoossa vuonna 2007. Huonon ja erittäin huonon ilmanlaadun tunnit aiheutuivat pääasiassa katujen pölyämisestä keväisin. Katupölyn haittojen vähentämiseen tulisi Uudenmaan taajamissa kiinnittää erityistä huomiota. Hengitettäville hiukkasten pitoisuuksille annetut raja-arvot eivät vuosina 2004 – 2013 ylittyneet. Hengitettävien hiukkasten vuorokausiohjearvo ylittyi kaikilla mittausasemilla. Mittausasemien sijainti on vaihtunut niin usein, että pitoisuuksien kehittymistä on mahdotonta arvioida toistaiseksi. Lohjalla mittauksia on tehty joka vuosi ja siellä pitoisuudet näyttäisivät olevan laskussa. Sekä jatkuvatoimisissa mittauksissa että passiivikeräinkartoituksissa saadut typpidioksidipitoisuudet olivat selvästi raja- ja ohjearvojen alapuolella. Pitoisuudet ovat pysyneet viimeiset kymmenen vuotta likimain ennallaan. Muutamissa mittauspisteissä pitoisuudet kuitenkin ovat laskeneet tilastollisesti merkitsevästi tai melkein merkitsevästi. Otsonipitoisuudelle vuodelle 2010 annetut tavoitearvot eivät ylittyneet. Sen sijaan terveysperusteinen pitkän ajan tavoite ylittyi joka vuosi lukuun ottamatta vuotta 2012. Kasvillisuusperusteinen pitkän ajan tavoite ylittyi vuosina 2004, 2006, 2008, 2010, 2011 ja 2013. Energiantuotannon ja teollisuuden päästöjä dominoivat Inkoon voimalaitoksen, Kilpilahden teollisuusalueen ja Koverharin terästehtaan päästöt. Inkoon voimalaitoksen päästöt vaihtelevat huomattavasti vuodesta toiseen, joten myös alueen kokonaispäästöissä vuosien välinen vaihtelu on suurta eikä selviä trendejä ole havaittavissa. Uudenmaan seuranta-alueella puun pienpolton päästöt ovat ilmanlaadun kannalta merkittäviä. Pienpolton vaikutus hengitysilman laatuun korostuu, koska päästöt purkautuvat matalista piipuista asuinalueilla. Puunpolton hiukkaspäästöt olivat vuodelle 2010 arvioitujen päästömäärien perusteella noin puolet ja haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöt neljänneksen alueen kokonaispäästöistä.

Suomen kasvihuonekaasupäästöt Kioton pöytäkirjan ensimmäisen sopimuskauden lopussa – kokonaistilanne ja vähentämistoimenpiteet

Tämä diplomityö on läpileikkaus kasvihuonekaasupäästöistä sekä niitä koskevista vähennystoimenpiteistä Suomessa Kioton pöytäkirjan ensimmäisen sopimuskauden lopussa. Työ on toteutettu kirjallisuustutkimuksena ja siihen on käytetty painettuja sekä sähköisiä lähteitä. Huoli ilmastonmuutoksesta on saanut aikaan sen, että kasvihuonekaasupäästöjä rajoitetaan tänä päivänä kansainvälisillä sopimuksilla. Vaikka kaikki suuretkaan päästäjämaat eivät ole sopimuksia ratifioineet, ovat EU-maat Suomi mukaan lukien sitoutuneet YK:n ilmastonmuutosta koskevaan puitesopimukseen ja sen noudattamiseen. Puitesopimusta tarkentavassa Kioton pöytäkirjassa EU sitoutui vähentämään kuuden eri kasvihuonekaasun kokonaispäästöjä yhteensä 8 prosenttia ajanjaksolla 2008–2012 vuoteen 1990 verrattuna. Kasvihuonekaasut, joita rajoitukset koskivat, olivat hiilidioksidi, metaani, dityppioksidi, fluorihiilivedyt, perfluorihiilivedyt ja rikkiheksafluoridi. EU:n sisäisessä taakanjaossa Suomen tavoite oli pitää päästöt vertailuvuoden 1990 tasossa ja Suomi alitti tämän noin viidellä prosentilla. Vuoden 2012 jälkeen Suomen kasvihuonekaasupäästöjen vähennystavoite on kiristynyt. Vuosille 2013–2020 Suomen tavoite on vähentää kasvihuonekaasupäästöjä 20 prosenttia alle perusvuoden 1990 tason. Työssä tutustutaan myös keinoihin, joilla aiempien ja tulevien päästöjenvähennystavoitteiden saavuttaminen on mahdollista. Näitä keinoja on mm. erilaisten biopolttoaineiden sekoittaminen fossiilisten polttoaineiden sekaan, energiatehokkuuden parantaminen ja biokaasun käytön lisääminen. Lisäksi työssä käsitellään eräitä merkityksellisiä käsitteitä, kuten EU:n päästökauppajärjestelmä ja hiilidioksidin talteenotto ja varastointi.

Korkeasti kuormitetun soodakattilan likaantumisen ja päästöjen vähentäminen

Tässä työssä perehdytään korkeasti kuormitettujen soodakattiloiden tyypillisiin ongelmiin. Ongelmia ovat likaantuminen ja tukkeutuminen sekä liialliset päästöt. Työn teoriaosassa esitetään taustat likaantumiselle ja päästöjen muodostumiselle. Molemmat johtuvat suurelta osin tulipesän huonosta toiminnasta. Soodakattilan ilmajärjestelmä ja mustalipeän ruiskutus vaikuttavat tulipesän toimintaan. Usein tulipesän toimintaa voidaan parantaa ilmajärjestelmän ja lipeänruiskutuksen säätöjä muuttamalla. Suurempi muutos tulipesän toimintaan saadaan uusimalla perinteinen sekundääri-ilmajärjestelmä vertikaali-ilmajärjestelmäksi. Nykyaikainen vertikaali-ilmajärjestelmä sekoittaa savukaasut tehokkaasti ja saa aikaan tasaisemman virtauksen tulipesään. Myös mustalipeän korkea kloori- ja kaliumpitoisuus voivat aiheuttaa lämpöpintojen likaantumista. Oikea nuohointen sijainti on tärkeä tekijä kattilan puhtaana pysymisen kannalta. Työn kokeellisessa osassa selvitetään, kuinka erään eukalyptussellutehtaan korkeasti kuormitetun soodakattilan käytettävyyttä voidaan parantaa ja kapasiteettia nostaa soodakattilan toimintaa virittämällä. Kattilan nykyinen ajomalli ja ongelmat selvitettiin. Tulipesän toimintaa testattiin muuttamalla ilmajakoa primääri-, sekundääri- ja tertiääri-ilman välillä ja muuttamalla sekundääri-ilman syöttöä tulipesään. Testien ja kerätyn tiedon perusteella voitiin päätellä, miten soodakattilaa kannattaa modernisoida kapasiteetin nostamiseksi ja käytettävyyden parantamiseksi. Usein tulipesän toimintaa ja käytettävyyttä voidaan parantaa paljon jo pienilläkin muutostöillä. Kapasiteetin nostaminen vaatii tavallisesti suuremman investoinnin ja pidennetyn vuosihuoltoseisokin.

Maakaasupolttimen säätöjärjestelmän kehittäminen

Jatkuvasti kiristyvät päästörajoitukset pakottavat teollisuuden kehittämään uusia ratkaisuja päästöjen vähentämiseksi. Hiilimonoksidin ja typen oksidien päästörajoitukset ovat erityi-sen tiukat esimerkiksi Kiinassa ja Yhdysvalloissa. Maakaasun ja ilman epätäydellisessä pa-lamisessa muodostuu hiilimonoksidia ja typen oksideja. Käytännön sovelluksissa palaminen on lähes aina epätäydellistä polttoaineen ja ilman epätäydellisen sekoittumisen takia, joten palamisreaktiossa muodostuva savukaasu sisältää edellä mainittuja haitallisia komponentteja lähes poikkeuksetta. Savukaasua voidaan puhdistaa erilaisilla menetelmillä ennen sen pää-tymistä ympäristöön. Tässä diplomityössä esitellään maakaasupoltinjärjestelmän keskeiset komponentit ja aihee-seen liittyvät tarpeelliset käsitteet sekä suunnitellaan polttoaine-ilma-seossuhdesäätö eräälle maakaasupoltinjärjestelmälle. Säädön ensisijaisena tavoitteena on pitää seossuhde mahdolli-simman tarkasti halutussa arvossa savukaasun puhdistuksen kannalta. Lisäksi säädön on tarkoitus taata mahdollisimman hyvä suorituskyky transienttitilanteissa. Järjestelmän eri osien toiminta mallinnetaan ja analysoidaan. Mallinnuksen perusteella suunnitellaan ja simu-loidaan säätöjärjestelmä. Suunniteltu säätöjärjestelmä toteutetaan osaksi polttolaitoksen automaatiojärjestelmää. Mittaustulokset osoittavat, että päästöjen kannalta säätö pitää seossuhteen riittävän tarkasti halutussa arvossa: hiilimonoksidin ja typen oksidien päästöt ovat asetettujen rajojen sisällä. Testiajojen perusteella prosessi on kuitenkin erittäin häiriöinen ja transienttitilanteissa ei saavuteta simulointien mukaista suorituskykyä.

Häivehävittäjä ilmataistelussa

Viidennen sukupolven häivehävittäjät ovat ilmasta-ilmaan tapahtuvan ilmasodankäynnin osa-alueella uusin asejärjestelmä, jolla on merkittävä vaikutus ilmasodankäynnin kuvaan ja sen taktiikkaan. Arvioiden mukaan seuraavan 10–20 vuoden aikana useat valtiot siirtyvät operoimaan ilmakomponentin pääkalustona korkeaa häiveteknologiaa hyväksikäyttävillä monitoimihävittäjillä sekä pommi- ja rynnäkkökoneilla. Näiden viidennen sukupolven häivehävittäjien seurauksena on ilmataistelutekninen ja – taktinen muutos ilmataistelussa. Ilmavoimille, jotka operoivat konventionaalisella kalustolla, on tärkeää ymmärtää miksi, miten ja mitkä ovat näiden muutosten vaikutukset ilmataistelun kulkuun. Vaikutukset ilmenevät ilmataistelun kokonaisuudessa, mutta varsinkin näkökantaman ulkopuolisessa ilmataistelussa, joka hävittäjätorjunnan ensisijaisena tulenkäytön muotona on erityisen tärkeässä osassa ilmapuolustuksen torjuntakykyä ajatellen. Kandidaatintutkimuksen tavoitteena on laadullisen metodin keinoin selvittää muutoksen taustaa ja sen vaikutuksia ilmasodankäyntiin. Tutkimuksessa on aineisto- ja tekstianalyysin keinoin tutkittu sekä kotimaista että ulkomaista tutkimusta ja kirjallisuutta aiheesta sekä näiden ristikkäisvertailun kautta pyritty selvittämään häivekoneiden käytön ja nykyaikaisen ilmataistelun rajapintoja. Tutkimusongelma on: – Mitä vaikutuksia häivehävittäjillä on nykyaikaiseen ilmataisteluun? Alaongelmat ovat seuraavat: – Mitä on nykyaikainen ilmataistelu, sekä mitkä tekijät ja mallit vaikuttavat siihen? – Miten häivehävittäjien ominaisuudet vaikuttavat niiden suorituskykyyn nykyaikaisessa ilmataistelussa? Tutkimus antaa lukijalle perustellun kuvan siitä, mitä nykyaikainen ilmataistelu ilmasta-ilmaan tapahtuvana tulenkäytön muotona on, sekä siitä, miten uutta häiveteknologiaa hyödyntävät viidennen sukupolven hävittäjät vaikuttavat siihen. Tutkimuksen johtopäätöksenä esitellään, että viidennen sukupolven häivehävittäjillä on laadullinen ylivoima tulevaisuuden ilmataistelussa, koska ne mahdollistavat tulenkäytön ennen vastustajaansa.

Ilmanlaatu Uudellamaalla vuonna 2014

Vuonna 2014 HSY mittasi jatkuvatoimisesti typenoksidien ja hiukkasten pitoisuuksia liikenneympäristössä Hyvinkäällä ja kaupunkitaustaa edustavalla mittausasemalla Lohjalla. Hyvinkäällä, Järvenpäässä, Keravalla, Kirkkonummella, Lohjalla, Nurmijärvellä, Porvoossa, Tuusulassa ja Vihdissä kartoitettiin passiivikeräimillä typpidioksidin pitoisuuksia yhdessä pisteessä/kunta. Ilmanlaatuindeksin perusteella arvioituna ilmanlaatu oli vuonna 2014 Hyvinkäällä ja Lohjalla enimmäkseen hyvä tai tyydyttävä (96 % vuoden tunneista Hyvinkäällä ja 98 % Lohjalla). Välttäväksi ilmanlaatu luokiteltiin melko harvoin (Hyvinkäällä noin 3 % ja Lohjalla noin 1 % vuoden tunneista). Huonon ja erittäin huonon ilmanlaadun tunteja oli Hyvinkäällä 57 ja Lohjalla 11. Korkeat hiukkaspitoisuudet olivat syynä huonoon ja erittäin huonoon ilmanlaatuun. Edelliseen vuoteen verrattuna huonon ja erittäin huonon ilmanlaadun tunteja oli sekä Hyvinkäällä että Lohjalla selvästi edellisvuotta vähemmän. Hengitettäville hiukkasille annetut raja-arvot eivät vuonna 2014 ylittyneet Hyvinkäällä eivätkä Lohjalla. Kriittisin on hengitettävien hiukkasten vuorokausiraja-arvo, joka ylittyy, jos PM10-pitoisuuden vuorokausikeskiarvo ylittää 50 μg/m3 vähintään 36 päivänä vuoden aikana. Hyvinkäällä näitä ylityksiä mitattiin 10 päivänä ja Lohjalla kahtena päivänä. Hengitettävien hiukkasten vuorokausiohjearvo ylittyi Hyvinkäällä maaliskuussa, Lohjalla ei lainkaan. Hengitettävien hiukkasten vuosipitoisuus oli Hyvinkäällä sama kuin vuonna 2013 ja selvästi matalampi kuin vuonna 2008. Lohjalla hengitettävien hiukkasten vuosipitoisuudet ovat vuosina 2009–2014 pysyneet lähes muuttumattomina, mutta ne ovat olleet selvästi matalampia kuin vuosina 2004 tai 2005, jolloin mittausasema sijaitsi samassa paikassa. Lohjalla pienhiukkaspitoisuuksien vuosikeskiarvo oli 6 μg/m3, mikä on selvästi alle vuosiraja-arvon (25 μg/m3). Vuosikeskiarvo oli alle WHO:n ohjearvon, mutta korkein vuorokausipitoisuus oli WHO:n ohjearvon tasolla. Vuonna 2014 typpidioksidipitoisuudet olivat sekä jatkuvatoimisissa mittauksissa että passiivikeräinkartoituksissa selvästi raja-arvojen alapuolella. Vuonna 2014 vuosipitoisuus oli Järvenpään passiivikeräinpisteessä edellisvuoden tasolla, muissa mittauspisteissä edellisvuotta matalampia. Vuosina 2004–2014 pitoisuudet ovat laskeneet tilastollisesti merkitsevästi Porvoon mittauspisteessä Rihkamatorilla ja melkein merkitsevästi Järvenpäässä Sibeliuksen väylän ja Tuusulassa Järvenpääntien mittauspisteissä. Kaukokulkeuma vaikuttaa huomattavasti sekä pienhiukkasten että otsonin pitoisuuksiin. Vuonna 2014 oli kuitenkin ainoastaan yksi lyhytkestoinen pienhiukkasten kaukokulkemaepisodi helmikuun alkupuolella eikä episodi heikentänyt ilmanlaatua merkittävästi. Otsonin episoditilanteita puolestaan oli kesäkaudella muutamana päivänä. Puun poltossa syntyy terveydelle haitallisia päästöjä: pienhiukkasia, häkää sekä orgaanisia yhdisteitä. Tämän vuoksi vuonna 2014 aloitettiin bentso(a)pyreenin pitoisuuksien kartoitus Uudenmaan asuinalueilla. Ensimmäiset mittaukset tehtiin Loviisassa. Puunpolton vaikutus oli selvästi havaittavissa, mutta vuosipitoisuus pysyi EU:n tavoitearvon alapuolella. Seuranta-alueen energiantuotannon, teollisuuden ja tieliikenteen yhteenlasketut typenoksidien päästöt lisääntyivät kymmenisen prosenttia ja rikkidioksidin päästöt kolmisen prosenttia vuoteen 2012 verrattuna. Hiukkaspäästöt puolestaan vähenivät kymmenisen prosenttia ja hiilimonoksidin sekä haihtuvien orgaanisten yhdisteiden päästöt nelisen prosenttia. Vuosina 2004–2013 eri epäpuhtauksien päästöt ovat vaihdelleet vuodesta toiseen eikä niissä ole havaittavissa mitään säännönmukaista kehitystä. Hiukkaspäästöt ovat viime vuosina kuitenkin vähentyneet voimakkaasti Koverharin terästehtaan päästöjen vähenemisen myötä.