Kosteikkosedimentin fosforivarat ja niiden käyttökelpoisuus kasveille

Maatalouden ympäristötukiohjelmalla pyritään vähentämään maatalouden ravinnekuormitusta, sillä valtaosa fosforin hajakuormituksesta on peräisin maataloudesta. Maataloudesta peräisin olevan fosforin rehevöittävää vaikutusta vesistöissä voidaan pyrkiä vähentämään kosteikoilla, joiden päätarkoituksena on saada valumaveden mukana erodoitunut maa-aines sedimentoitumaan kosteikon pohjalle. Kosteikkojen toimivuudesta ja vesiensuojelun merkityksestä on kuitenkin Suomessa tehdyissä tutkimuksissa saatu ristiriitaisia tuloksia. Tämän työn tavoitteena on selvittää maa-analyysien avulla, mitä valuma-alueelta erodoitunut fosforille tapahtuu kosteikon sedimentissä ja kuinka hyvin sedimentoitunut aines soveltuu kasvualustaksi kasvintuotannossa. Valuma-alueen maanäytteitä ja kosteikon sedimenttinäytteitä vertailemalla havaittiin kosteikossa tapahtuvan erodoituneen maa-aineksen lajittumista. Kosteikosta otetussa sedimenttinäytteessä oli 48 % enemmän savesta kuin valumapellon muokkauskerroksen maanäytteissä. Lisäksi havaittiin, että savespitoisuuden lisääntyminen lisäsi sedimentin reaktiivista pinta-alaa, koska sedimentissä oli 45 % enemmän alumiini- ja rautahydroksideja kuin valuma-alueelta otetuissa maanäytteissä. Hydroksidien runsauden takia fosforin sorptiokapasiteetti oli sedimentissä 52 % suurepi kuin valuma-alueelta otetuissa näytteissä. Sedimenttinäytteiden fosforin sorptiokyllästysaste oli kuitenkin samansuuruinen verrattuna valuma-alueelta otettuihin näytteisiin, sillä hapettuneessa sedimentissä oli 50 % enemmän alumiini- ja rautahydroksidien sitomaa fosforia. Näytteenottohetkellä sedimentti oli pelkistyneessä tilassa, jolloin sen vesiuuttoisen fosforin määrä oli huomattavasti suurempi kuin hapettuneessa sedimentissä. Vastaavasti sedimentin hapettuessa fosforin sorptiokyky kasvoi huomattavasti, sillä pelkistyneestä sedimentistä desorboitui fosforia kosteikon veteen. Tämä havaittiin myös astiakokeessa, sillä sedimentissä kasvanut raiheinä kärsi voimakkaasta fosforin puutoksesta niillä lannoitustasoilla, joilla valuma-alueen maanäytteessä kasvaneella raiheinällä ei silmämääräisesti havaittu esiintyvän puutosoireita. Sedimentin toiselle sadolle annetulla kolminkertaisella fosforin lisälannoituksella saavutettiin samansuuruiset sadon kuiva-ainemäärät, fosforipitoisuudet ja fosforin otot kuin valuma-alueen maanäytteissä kasvaneella ensimmäisellä sadolla oli. Astiakokeen tulosten perusteella pelkistyneessä tilassa ollut sedimentti soveltuu heikosti kasvintuotannon kasvualustaksi suuren fosforisorptiokykynsä ansiosta. Parhaiten sedimentti soveltuisi runsaasti helppoliukoista fosforia sisältäville alueille, kuten karjan jalottelutarhan pohjamateriaaliksi, vähentämään ympäristöön kohdistuvaa fosforikuormitusta.

The role of Acinetobacter sp. in biological phosphorus removal from forest industry wastewaters

Yhteenveto: Acinetobacter sp. metsäteollisuuden jätevesien biologisessa fosforinpoistossa

Thermodynamics of Phosphorus and Sulphur Removal during Basic Oxygen Steelmaking

Removal of impurity elements from hot metal is essential in basic oxygen steelmaking. Oxidation of phosphorus from hot metal has been studied by several authors since the early days of steelmaking. Influence of different parameters on the distribution of phosphorus, seen during the recent work of the authors, differs somewhat from that reported earlier. On the other hand, removal of sulphur during steelmaking has drawn much less attention. This may be due to the magnitude of desulphurisation in oxygen steelmaking being relatively low and desulphurisation during hot metal pre-treatment or in the ladle furnace offering better commercial viability Further, it is normally accepted that sulphur is removed to steelmaking slag in the form of sulphide only However, recent investigations have indicated that a significant amount of sulphur removed during basic oxygen steelmaking can exist in the form of sulphate in the slag under oxidising conditions. The distribution of sulphur during steelmaking becomes more important in the event of carry-over of sulphur-rich blast-furnace slag, which increases sulphur load in the BOF. The chemical nature of sulphur in this slag undergoes a gradual transition from sulphide to sulphate as the oxidative refining progresses.

Mykorritsa fosforin kierrättäjänä

Suomen maatalousmaihin kertynyttä fosforia hyödynnetään tehottomasti, ja samalla muokkauskerroksen suuri fosforimäärä on alttiina huuhtoutumiselle. Arbuskelimykorritsaa (AM) hyödyntämällä on mahdollista tehostaa viljelykasvin fosforinottoa ja kasvua, ja siten vähentää fosforin huuhtoutumista. Tämän tutkielman tavoitteena oli selvittää mykorritsan vaikutus kasvin kasvuun ja fosforinottoon karjanlantalannoituksella mineraalilannoitukseen verrattuna sekä näiden lannoitusten pitkäaikaisvaikutusta AM-sieniyhteisöihin. Jotta lannoituskäytäntöjen vaikutus mykorritsaan voitiin suhteuttaa muihin maan laatutekijöihin, näiden käytäntöjen vaikutus myös satomääriin sekä muihin maan laatumittareihin arvioitiin. Pitkäaikainen kenttäkoe perustettiin kolmelle paikkakunnalle Pohjois-Ruotsissa vuosina 1965–66. Kuusivuotinen viljelykierto koostui joko viisivuotisesta nurmesta ja ohrasta tai ohramonokulttuurista. Lannoituskäsittelyt 32-vuoden ajan olivat suositusten mukainen (NPK) ja edelliseen nähden kaksinkertainen (2NPK) mineraalilannoitus sekä karjanlantalannoitus (KL), jonka ravinnemäärä vastasi NPK -käsittelyä. Kolmen lannoituskäsittelyn vaikutusta mykorritsan tehokkuuteen kasvin kasvun ja fosforiravitsemuksen näkökulmasta tutkittiin astiakokeissa. Mykorritsasieniyhteisöjen toiminnallisten erojen selvittämiseksi tehtiin takaisin- ja ristiinsiirrostuskoe. (5 v-%) steriloitua maanäytettä NPK- ja KL -käsittelyistä siirrostettiin käsittelemättömiin maanäytteisiin, jotka olivat samoista lannoituskäsittelyistä. Mykorritsan positiivinen vaikutus kasvin kasvuun ja fosforiravitsemukseen oli suurin kun käytettiin karjanlantaa. NPK ja 2NPK -käsittelyiden välillä ei havaittu eroja. Takaisin- ja ristiinsiirrostuskokeessa ei ollut tilastollisesti merkitseviä eroja. Nurmi- ja ohrasadot olivat suurimmat kun mineraalilannoitetta annettiin suosituksiin nähden kaksinkertainen määrä. Satomäärät olivat yhtä suuret tai suuremmat kun käytettiin karjanlantaa NPK –lannoituksen sijaan. Karjanlantakäsittely lisäsi maaperän kokonaishiili- ja kokonaistyppipitoisuutta verrattuna NPK -käsittelyyn, joka sisälsi saman määrän ravinteita. Samalla huuhtoutumiselle altis liukoisen fosforin pitoisuus säilyi alhaisella tasolla. Karjanlanta edisti mykorritsan toimintaedellytyksiä, ja siksi mykorritsasta saatua hyötyä fosforinotossa ja kasvuvaikutuksena mineraalilannoitteisiin verrattuna, mutta se ei vaikuttanut mykorritsasieniyhteisön toiminnallisiin ominaisuuksiin. Karjanlantalannoitus paransi mitattuja maan ominaisuuksia kokonaisuudessaan, eikä se vähentänyt satoja.

Effect of drainage basin characteristics on the diffuse load of phosphorus and nitrogen.

Tiivistelmä: Valuma-alueen vaikutus fosforin ja typen hajakuormitukseen.

CO2-fertilization and potential future terrestrial carbon uptake in India

There is huge knowledge gap in our understanding of many terrestrial carbon cycle processes. In this paper, we investigate the bounds on terrestrial carbon uptake over India that arises solely due to CO (2) -fertilization. For this purpose, we use a terrestrial carbon cycle model and consider two extreme scenarios: unlimited CO2-fertilization is allowed for the terrestrial vegetation with CO2 concentration level at 735 ppm in one case, and CO2-fertilization is capped at year 1975 levels for another simulation. Our simulations show that, under equilibrium conditions, modeled carbon stocks in natural potential vegetation increase by 17 Gt-C with unlimited fertilization for CO2 levels and climate change corresponding to the end of 21st century but they decline by 5.5 Gt-C if fertilization is limited at 1975 levels of CO2 concentration. The carbon stock changes are dominated by forests. The area covered by natural potential forests increases by about 36% in the unlimited fertilization case but decreases by 15% in the fertilization-capped case. Thus, the assumption regarding CO2-fertilization has the potential to alter the sign of terrestrial carbon uptake over India. Our model simulations also imply that the maximum potential terrestrial sequestration over India, under equilibrium conditions and best case scenario of unlimited CO2-fertilization, is only 18% of the 21st century SRES A2 scenarios emissions from India. The limited uptake potential of the natural potential vegetation suggests that reduction of CO2 emissions and afforestation programs should be top priorities.

Pentoxifylline improves sperm capacitation and in vitro fertilization of oocytes in the golden hamster

Pentoxifylline (PF) is used to improve motility of spermatozoa from subfertile or nonfertile males to accomplish in vitro fertilization in humans. The possible adverse effect of PF on pre- and peri- implantation stage embryo development in a suitable rodent model, such as the golden hamster, is yet to be determined. In this study, hamster cauda epididymal spermatozoa were exposed to different concentrations (0.23 to 3.6 mM) of PF, and their quantitative [percentage of motility] and qualitative [Score 0 to 5] motility were assessed and values expressed as the sperm motility index. Upon addition of spermatozoa to dishes containing PF, an immediate increase in sperm motility and sperm motility index was evident, which increased up to 4 to 6 h and then declined. The sperm motility index increase by PF was dose-dependant, and greater than or equal to 1.8 mM PF was detrimental after 4 h. The optimum dose of PF was found to be 0.45 mM. To assess the fertilizing ability of PF-treated spermatozoa, in vitro fertilization was carried out. Fertilization rates for spermatozoa treated with 3.6 mM PF were lower (53.8 +/- 7.8) than for the controls (69.5 +/- 10.2), whereas, treatment with 0.45 mM PF increased the rates (91.6 +/- 4.3) compared with that of the controls (80.2 +/- 5.9). In conclusion, low concentrations (0.23 to 0.45 mM) of PF improve sperm capacitation and fertilization of oocytes in vitro in the golden hamster.

Chemistry of dihydrogen complexes containing only phosphorus co-ligands

A series of new dicationic dihydrogen complexes of ruthenium of the type cis-[(dppm)(2)Ru(eta(2)-H-2)(L)][BF4](2) (dppm = Ph2PCH2PPh2; L = phosphite) have been prepared by protonating the precursor hydride complexes cis-[(dPPM)(2)Ru(H)(L)][BF4] using HBF4.Et2O. The precursor hydride complexes have been obtained from trans-[(dppm)(2)Ru(H)(L)][BF4][(L = phospfiite) via a rare acid-catalysed isomerization reaction in six coordinate species. The trans-[(dppm)(2)Ru(H)(L)][BF4] complexes (L = phosphine) upon protonation gave the isomerized derivatives, however, further addition of acid resulted in a five-coordinate species, [(dppm)(2)RuCl](+) presumably via an intermediate phosphine dihydrogen complex. The electronic as well as the steric properties of the co-ligands seem to strongly influence the structure-reactivity behaviour of this series of complexes.

Deoxidation of liquid copper: effect of phosphorus on oxygen activity

An analysis of the deoxidation of liquid copper is made by use of an Ellingham-type diagram, which incorporates data now available on interactions between copper and the deoxidant in solution. To make the diagram more quantitative information is required on interactions between oxygen and the deoxidants and the activities of component oxides in slags of interest in copper smelting.

Probing 2D black phosphorus by quantum capacitance measurements

Two-dimensional materials and their heterostructures have emerged as a new class of materials, not only for fundamental physics but also for electronic and optoelectronic applications. Black phosphorus (BP) is a relatively new addition to this class of materials. Its strong in-plane anisotropy makes BP a unique material for making conceptually new types of electronic devices. However, the global density of states (DOS) of BP in device geometry has not been measured experimentally. Here, we report the quantum capacitance measurements together with the conductance measurements on an hBN-protected few-layer BP (similar to six layers) in a dual-gated field effect transistor (FET) geometry. The measured DOS from our quantum capacitance is compared with density functional theory (DFT). Our results reveal that the transport gap for quantum capacitance is smaller than that in conductance measurements due to the presence of localized states near the band edge. The presence of localized states is confirmed by the variable range hopping seen in our temperature dependence conductivity. A large asymmetry is observed between the electron and hole side. This asymmetric nature is attributed to the anisotropic band dispersion of BP. Our measurements establish the uniqueness of quantum capacitance in probing the localized states near the band edge, hitherto not seen in conductance measurements.

A Comparison of Two Methods for Enhancing the Recovery of Seagrasses into Propellor Scars: Mechanical Injection of a Nutrient and Growth Hormone Solution vs. Defecation by Roosting Seabirds: Final Report.

Based on the recovery rates for Thalassia testudinum measured in this study for scars of these excavation depths and assuming a linear recovery horizon, we estimate that it would take ~ 6.9 years (95% CI. = 5.4 to 9.6 years) for T. testudinum to return to the same density as recorded for the adjacent undisturbed population. The application of water soluble fertilizers and plant growth hormones by mechanical injection into the sediments adjacent to ten propellor scars at Lignumvitae State Botanical Site did not significantly increase the recovery rate of Thalassia testudinum or Halodule wrightii. An alternative method of fertilization and restoration of propellor scars was also tested by a using a method of “compressed succession” where Halodule wrightii is substituted for T. testudinum in the initial stages of restoration. Bird roosting stakes were placed among H.wrightii bare root plantings in prop scars to facilitate the defecation of nitrogen and phosphorus enriched feces. In contrast to the fertilizer injection method, the bird stakes produced extremely high recovery rates of transplanted H. wrightii. We conclude that use of a fertilizer/hormone injection machine in the manner described here is not a feasible means of enhancing T. testudinum recovery in propellor scars on soft bottom carbonate sediments. Existing techniques such as the bird stake approach provide a reliable, and inexpensive alternative method that should be considered for application to restoration of seagrasses in these environments. Document contains 40 pages)

Effects of temperature on the threshold of phosphorus for algal blooms

Algal blooms, worsening marine ecosystems and causing great economic loss, have been paid much attention to for a long time. Such environmental factors as light penetration, water temperature, and nutrient concentration are crucial in blooms processes. Among them, only nutrients can be controlled. Therefore, the threshold of nutrients for algal blooms is of great concern. To begin with, a dynamic eutrophication model has been constructed to simulate the algal growth and phosphorus cycling. The model encapsulates the essential biological processes of algal growth and decay, and phosphorus regeneration due to algal decay. The nutrient limitation is based upon commonly used Monod's kinetics. The effects of temperature and phosphorus limitation are particularly addressed. Then, we have endeavored to elucidate the threshold of phosphorus at different temperature for algal blooms. Based on the numerical simulation, the isoquant contours of change rate of alga as shown in the figure are obtained, which obviously demonstrate the threshold of nutrient at an arbitrary reasonable temperature. The larger the change rate is, the more rapidly the alga grows. If the phosphorus concentration at a given temperature remains larger than the threshold the algal biomass may increase monotonically, leading to the algal blooming. With the rising of temperature, the threshold is apparently reduced, which may explain why likely red tide disasters occur in a fine summer day. So, high temperature and sufficient phosphorus supply are the major factors which result in algal growth and blowout of red tide.

Phosphorus substituted hydroxylamine and hydroxamic acid derivatives: synthesis and reactivity

Dedicated to Prof. Julio Alvarez-Builla on the occasion of his 65th anniversary.