Brown algal phlorotannins: Improving and applying chemical methods

Phlorotannins are the least studied group of tannins and are found only in brown algae. Hitherto the roles of phlorotannins, e.g. in plant-herbivore interactions, have been studied by quantifying the total contents of the soluble phlorotannins with a variety of methods. Little attention has been given to either quantitative variation in cell-wall-bound and exuded phlorotannins or to qualitative variation in individual compounds. A quantification procedure was developed to measure the amount of cell-wall-bound phlorotannins. The quantification of soluble phlorotannins was adjusted for both large- and small-scale samples and used to estimate the amounts of exuded phlorotannins using bladder wrack (Fucus vesiculosus) as a model species. In addition, separation of individual soluble phlorotannins to produce a phlorotannin profile from the phenolic crude extract was achieved by high-performance liquid chromatography (HPLC). Along with these methodological studies, attention was focused on the factors in the procedure which generated variation in the yield of phlorotannins. The objective was to enhance the efficiency of the sample preparation procedure. To resolve the problem of rapid oxidation of phlorotannins in HPLC analyses, ascorbic acid was added to the extractant. The widely used colourimetric method was found to produce a variation in the yield that was dependent upon the pH and concentration of the sample. Using these developed, adjusted and modified methods, the phenotypic plasticity of phlorotannins was studied with respect to nutrient availability and herbivory. An increase in nutrients decreased the total amount of soluble phlorotannins but did not affect the cell-wall-bound phlorotannins, the exudation of phlorotannins or the phlorotannin profile achieved with HPLC. The presence of the snail Thedoxus fluviatilis on the thallus induced production of soluble phlorotannins, and grazing by the herbivorous isopod Idotea baltica increased the exudation of phlorotannins. To study whether the among-population variations in phlorotannin contents arise from the genetic divergence or from the plastic response of algae, or both, algae from separate populations were reared in a common garden. Genetic variation among local populations was found in both the phlorotannin profile and the content of total phlorotannins. Phlorotannins were also genetically variable within populations. This suggests that local algal populations have diverged in their contents of phlorotannins, and that they may respond to natural selection and evolve both quantitatively and qualitatively.

Nutrient and light availability to white spruce seedlings in partial and clearcut harvested aspen stands

Abstract

Temporal trends in chemical parameters of upland forest soils in southern Finland

Abstract

EU:n uuden kemikaaliasetuksen ja REACH järjestelmän vaikutukset ABB Oy, Sähkökoneisiin

EU on valmistelemassa uutta kemikaaliasetusta joka sisältää myös nk. REACH järjestelmän. Uusi asetus tulee voimaan vuonna2006 tai 2007. Uudella asetuksella pyritään mm. parantamaan ihmisten terveyden ja luonnon suojelua, sekä selventämään nykyään hyvin sekavaa EU:n kemikaalilainsäädäntöä. Kemikaaliasetus koskee kemikaalien valmistusta, maahantuontia ja käyttöä valmistusprosesseissa. Tässä diplomityössä tarkastellaan uuden kemikaaliasetuksen ja REACH järjestelmän aiheuttamia vaikutuksia sähkömoottoreiden ja -generaattoreiden valmistukseen ABB Oy, Sähkökoneiden kannalta. Työssä on tarkasteltu uuden kemikaaliasetuksen tuomia muutoksia kemikaaliturvallisuuden hallintaan ja kemikaalikustannuksiin. Työssä tarkastellaan ABB Oy, Sähkökoneiden roolia jatkokäyttäjänä. Työssä on tarkastellut myös mitä vaikutuksia aineiden mahdollisilla poistumisilla markkinoilta olisi tuotantoprosessiin. Vaikutukset näkyvät pääasiassakemikaalikustannusten nousuna ja muutoksina kemikaali turvallisuuden hallinnassa, lisäksi markkinoilta saattaa poistua valmistuksen kannalta tärkeitä kemikaaleja. Asetuksen voimaantulon aiheuttamien lopullisten kustannusten määrään vaikuttaa suuresti se kuinka paljon aineita poistuu markkinoilta ja kuinka paljon tämän takia joudutaan tekemään muutoksia valmistusprosessissa.

End-to-end Availability ofCritical Applications

Diplomityön tavoitteena on määrittää case-yritykselle IT sovellusten käytettävyyden mittarit ja mittausprosessit, kartoittaa markkinoilla tarjollaolevien mittaustyökalujen mahdollisuuksia ja antaa suositus yrityksen tarpeisiin sopivimmista työkaluista. Aluksi työssä tutustutaan yleisesti sovellusten käytettävyyteen, sekä erityisesti sen mittaamiseen ja hallintaan. Case-yrityksen ulkoistettujen tietotekniikkapalveluiden johdosta tarkastelu keskittyy pääosin sovellusten monitorointiin, käytettävyyden hallintaan palveluntasosopimuksilla ja mittausprosesseihin. Lisäksi tutkitaan eri mittausmenetelmiä, määritetään yrityksen tarpeita ja tehdään vertailu työkaluista keskittyen toiminnallisiin ja teknisiin ominaisuuksiin. Päästä päähän sovellusten käytettävyyden mittauksen aloittaminen on iso projekti, josta tämä diplomityö kattaa vain osan. Lukuisat vaihtoehdot ovat harkittava tarkkaan liiketoiminnan kannalta parhaan hyödyn löytämiseksi.

Effect of physico-chemical conditions and operating parameters on flux and retention of different components in ultrafiltration and nanofiltration fractionation of sweet whey

Tässä väitöstutkimuksessa tutkittiin fysikaaliskemiallisten olosuhteiden ja toimintaparametrien vaikutusta juustoheran fraktiointiin. Kirjallisuusosassa on käsitelty heran ympäristövaikutusta, heran hyödyntämistä ja heran käsittelyä kalvotekniikalla. Kokeellinen osa on jaettu kahteen osaan, joista ensimmäinen käsittelee ultrasuodatusta ja toinen nanosuodatusta juustoheran fraktioinnissa. Ultrasuodatuskalvon valinta tehtiin perustuen kalvon cut-off lukuun, joka oli määritetty polyetyleeniglykoliliuoksilla olosuhteissa, joissa konsentraatiopolariosaatioei häiritse mittausta. Kriittisen vuon konseptia käytettiin sopivan proteiinikonsentraation löytämiseksi ultrasuodatuskokeisiin, koska heraproteiinit ovat tunnetusti kalvoa likaavia aineita. Ultrasuodatuskokeissa tutkittiin heran eri komponenttien suodattumista kalvon läpi ja siihen vaikuttavia ominaisuuksia. Herapermeaattien peptidifraktiot analysoitiin kokoekskluusiokromatografialla ja MALDI-TOF massaspektrometrillä. Kokeissa käytettävien nanosuodatuskalvojen keskimääräinen huokoskoko analysoitiin neutraaleilla liukoisilla aineilla ja zeta-potentiaalit virtauspotentiaalimittauksilla. Aminohappoja käytettiin malliaineina tutkittaessa huokoskoon ja varauksen merkitystä erotuksessa. Aminohappojen retentioon vaikuttivat pH ja liuoksen ionivahvuus sekä molekyylien väliset vuorovaikutukset. Heran ultrasuodatuksessa tuotettu permeaatti, joka sisälsi pieniä peptidejä, laktoosia ja suoloja, nanosuodatettiin happamassa ja emäksisessä pH:ssa. Emäksisissä oloissa tehdyssä nanosuodatuksessa foulaantumista tapahtui vähemmän ja permeaattivuo oli parempi. Emäksisissä oloissa myös selektiivisyys laktoosin erotuksessa peptideistä oli parempi verrattuna selektiivisyyteen happamissa oloissa.

Practical applications of a systematic approach to the chemical abatement of pollutants in water and air

The present dissertation is devoted to the systematic approach to the development of organic toxic and refractory pollutants abatement by chemical decomposition methods in aqueous and gaseous phases. The systematic approach outlines the basic scenario of chemical decomposition process applications with a step-by-step approximation to the most effective result with a predictable outcome for the full-scale application, confirmed by successful experience. The strategy includes the following steps: chemistry studies, reaction kinetic studies in interaction with the mass transfer processes under conditions of different control parameters, contact equipment design and studies, mathematical description of the process for its modelling and simulation, processes integration into treatment technology and its optimisation, and the treatment plant design. The main idea of the systematic approach for oxidation process introduction consists of a search for the most effective combination between the chemical reaction and the treatment device, in which the reaction is supposed to take place. Under this strategy,a knowledge of the reaction pathways, its products, stoichiometry and kinetics is fundamental and, unfortunately, often unavailable from the preliminary knowledge. Therefore, research made in chemistry on novel treatment methods, comprisesnowadays a substantial part of the efforts. Chemical decomposition methods in the aqueous phase include oxidation by ozonation, ozone-associated methods (O3/H2O2, O3/UV, O3/TiO2), Fenton reagent (H2O2/Fe2+/3+) and photocatalytic oxidation (PCO). In the gaseous phase, PCO and catalytic hydrolysis over zero valent ironsare developed. The experimental studies within the described methodology involve aqueous phase oxidation of natural organic matter (NOM) of potable water, phenolic and aromatic amino compounds, ethylene glycol and its derivatives as de-icing agents, and oxygenated motor fuel additives ¿ methyl tert-butyl ether (MTBE) ¿ in leachates and polluted groundwater. Gas-phase chemical decomposition includes PCO of volatile organic compounds and dechlorination of chlorinated methane derivatives. The results of the research summarised here are presented in fifteenattachments (publications and papers submitted for publication and under preparation).

Logging residues from regeneration fellings for biofuel production - a GIS-based availability and supply cost analysis

Finland has large forest fuel resources. However, the use of forest fuels for energy production has been low, except for small-scale use in heating. According to national action plans and programs related to wood energy promotion, the utilization of such resources will be multiplied over the next few years. The most significant part of this growth will be based on the utilization of forest fuels, produced from logging residues of regeneration fellings, in industrial and municipal power and heating plants. Availability of logging residues was analyzed by means of resource and demand approaches in order to identify the most suitable regions with focus on increasing the forest fuel usage. The analysis included availability and supply cost comparisons between power plant sites and resource allocation in a least cost manner, and between a predefined power plant structure under demand and supply constraints. Spatial analysis of worksite factors and regional geographies were carried out using the GIS-model environment via geoprocessing and cartographic modeling tools. According to the results of analyses, the cost competitiveness of forest fuel supply should be improved in order to achieve the designed objectives in the near future. Availability and supply costs of forest fuels varied spatially and were very sensitive to worksite factors and transport distances. According to the site-specific analysis the supply potential between differentlocations can be multifold. However, due to technical and economical reasons ofthe fuel supply and dense power plant infrastructure, the supply potential is limited at plant level. Therefore, the potential and supply cost calculations aredepending on site-specific matters, where regional characteristics of resourcesand infrastructure should be taken into consideration, for example by using a GIS-modeling approach constructed in this study.

EU:n kemikaaliasetusehdotuksen (REACH) vaikutukset Suomen metsäteollisuuteen

EU valmistelee kemikaaleja koskevaa uutta lainsäädäntöä, joka tulee voimaan vuonna 2006 tai 2007. Diplomityön tavoitteena on hahmotella EU:n uuden kemikaaliasetusehdotuksen vaikutuksia Suomen metsäteollisuuteen ja ehdottaa toimenpiteitä, joiden avulla asetuksen voimaantuloon voidaan valmistautua. Asetusehdotuksessa esitellään REACH-järjestelmä, johon kemikaalien valmistajat ja maahantuojat tulevat rekisteröimään arviolta noin 30 000 ainetta. Valmistajille ja maahantuojille kohdistuvat rekisteröinti- ja testauskustannukset ovat keskeisin syy kemikaalien jatkokäyttäjille aiheutuviin vaikutuksiin. Metsäteollisuuden kannalta REACH-järjestelmästä aiheutuvat merkittävimmät muutokset koskevat käytettävien kemikaalien hintoja ja saatavuutta. Kemikaalien korkeammat hinnat ja heikompi saatavuus saattavat aiheuttaa useita muita seurauksia, kuten vaikutuksia tuotekehitykseen ja jopa yritysten kilpailukykyyn EU:n ulkopuolisiin kilpailijoihin nähden. Asetuksen mahdolliset vaikutukset jätteiden hyötykäyttöön on eräs tärkeä toistaiseksi avoin asia. Työn loppuosassa käsitellään toimenpiteitä, joiden avulla metsäteollisuus voi valmistautua REACH-järjestelmään ja sen velvoitteisiin. Valmistautumisen tässä vaiheessa on tärkeintä kartoittaa tehtaalla käytettävät ja valmistettavat kemikaalit sekä aloittaa kommunikointi kemikaalien toimittajien kanssa. Yksi olennainen päämäärä on pyrkiä vaikuttamaan asetuksen lopulliseen sisältöön selkeyden parantamiseksi asetusehdotukseen verrattuna.

Building distributed high availability system

Today’s commercial web sites are under heavy user load and they are expected to be operational and available at all times. Distributed system architectures have been developed to provide a scalable and failure tolerant high availability platform for these web based services. The focus on this thesis was to specify and implement resilient and scalable locally distributed high availability system architecture for a web based service. Theory part concentrates on the fundamental characteristics of distributed systems and presents common scalable high availability server architectures that are used in web based services. In the practical part of the thesis the implemented new system architecture is explained. Practical part also includes two different test cases that were done to test the system's performance capacity.