07013-004 Rathbun Lake Watershed Final Report

The Rathbun Land and Water Alliance and partners have implemented a uniquely effective approach to water quality protection through the Rathbun Lake Special Project. This approach is achieving a significant reduction in the sediment and phosphorus that impair water quality in Rathbun Lake and its tributaries as a result of the targeted application of best management practices (BMPs) for priority land in the watershed. This project application proposes to assist landowners to apply BMPs that will reduce sediment and phosphorus delivery from priority land in four targeted sub-watersheds as part of the Rathbun Lake Special Project. Features of this project are: (1) use of geographic information system (GIS) analysis to identify priority land that requires BMPs; (2) assistance for landowners to apply BMPs on 5,100 acres that will reduce the annual delivery of sediment by 8,130 tons and phosphorus by 35,980 pounds; (3) evaluation of the benefits from BMP application using GIS analysis and water quality monitoring; and (4) watershed outreach activities that encourage landowners to apply BMPs for priority land to protect water quality.

06025-012 Rathbun Lake Watershed Final Report

The Rathbun Land and Water Alliance and partners have implemented a unique approach to water quality protection through the Rathbun Lake Special Project. This approach is achieving a significant reduction in the sediment and phosphorus that impair water quality in Rathbun Lake and its tributaries as a result of the targeted application of best management practices (BMPs) for priority land in the watershed. This project application proposes to assist landowners to apply BMPs that will reduce sediment and phosphorus delivery from priority land in two targeted sub-watersheds as part of the Rathbun Lake Special Project Features of this project are: (1) use of geographic information system (GIS) analysis to identify priority land that requires BMPs; (2) assistance for landowners to apply BMPs on more than 2,200 acres that will reduce sediment and phosphorus delivery by 3,300 tons and 13,300 pounds per year respectively; (3) evaluation of the benefits from BMP application using GIS analysis and water quality monitoring; and (4) watershed outreach activities that encourage landowners to apply BMPs for priority land to protect water quality.

05005-002 Farmers Creek Watershed Final Report

Farmers Creek is a moderately flowing stream that winds through seventeen miles of central Jackson County, encompassing a watershed area of 30,590 acres. Due to nutrient loading and sedimentation, the stream was placed on Iowa’s 303(d) List of Impaired Waters in 2002. A three year grant project was initiated in January 2005 to reduce both sediment delivery and phosphorus levels by 40% in critical areas along the stream corridor. Over thirty-five BMP’s were started in the first nine months of this project. Funding through WIRB is being requested specifically for streambank stabilization and protection projects not covered by other cost-share programs. Innovative project designs and techniques will be installed and act as demonstration sites. Projects may include jetties, weirs, cedar revetments, cattle crossings, and fencing. To assist in excluding cattle from the stream, watering systems such as slingpumps, pasture pumps, or water rams will be installed, in conjunction with filter strips and riparian buffers.

05031-011 Rathbun Lake Watershed Final Report

This project proposes a unique approach to addressing one of the more challenging issues facing efforts to protect water quality in Rathbun Lake; reducing sediment and phosphorus delivery from land on which best management practices (BMPs) will not be applied. This project will construct ten impoundments at key locations in the watershed to reduce the annual delivery of 2,970 tons of sediment and 12,100 pounds of phosphorus to Rathbun Lake. Features of this approach are: (a) impoundments will be constructed at sites below areas with high concentrations of priority land that has the greatest potential to deliver sediment and phosphorus to Rathbun Lake and on which landowners are unable or unwilling to apply BMPs and (b) strategically placed, large impoundments can be a cost effective means of reducing the sediment and phosphorus delivered to Rathbun Lake from priority land on which BMPs will not be applied. This project will significantly enhance the success of efforts underway in the Rathbun Lake Special Project as it addresses a critical water quality protection need that is not being met by current Special Project activities.

05002-001 Little Pony Creek Watershed Final Report

Farmers Creek is a moderately flowing stream that winds through seventeen miles of central Jackson County, encompassing a watershed area of 30,590 acres. Due to nutrient loading and sedimentation, the stream was placed on Iowa’s 303(d) List of Impaired Waters in 2002. A three year grant project was initiated in January 2005 to reduce both sediment delivery and phosphorus levels by 40% in critical areas along the stream corridor. Over thirty-five BMP’s were started in the first nine months of this project. Funding through WIRB is being requested specifically for streambank stabilization and protection projects not covered by other cost-share programs. Innovative project designs and techniques will be installed and act as demonstration sites. Projects may include jetties, weirs, cedar revetments, cattle crossings, and fencing. To assist in excluding cattle from the stream, watering systems such as slingpumps, pasture pumps, or water rams will be installed, in conjunction with filter strips and riparian buffers.

1240-017 Little Bear Creek Watershed Final Report

Little Bear Creek is a 21.79 mile Class A1 and B (WW2) warm water stream that encompasses approximately 29,202 acres in northern Poweshiek County. The lower 8.4 mile segment is listed as biologically impaired on both the IDNR 2008 303(d) list and 2010 303(d) draft list. A RASCAL assessment and landowner survey was completed through a development grant in 2011, and these assessments indicate that erosion and sediment delivery from cropland, lack of adequate buffers along the stream channel, and streambank conditions contribute significant sediment delivery to the stream, likely resulting in the impairment. An estimated 36,544 tons of sediment are delivered to the stream annually. A total of 11,075 acres (38%) of the watershed are high priority areas or land with sediment delivery rates greater than one. Our goal over 15 years is to install Best Management Practices (BMPs) and increase public education in order to reduce sediment and phosphorus delivery by 25% and decrease priority areas by 15%. More specific objectives for this WIRB project are to 1) Reduce annual sediment delivery by roughly 16.3% or 1,058 tons and associated phosphorus delivery by 1,375 pounds and 2) Develop an information and education program aimed at producers and residents within the headwaters of Grant and Chester townships, which account for 18% of the watershed's priority areas. The SWCD proposes to utilize 50% EQIP funds and 25% WIRB funds toward rural BMPs, and 75% WIRB funds toward urban BMPs received through this application.

Cenomanian-Turonian transition in a shallow water sequence of the Sinai, Egypt

Environmental and depositional changes across the Late Cenomanian oceanic anoxic event (OAE2) in the Sinai, Egypt, are examined based on biostratigraphy, mineralogy, delta(13)C values and phosphorus analyses. Comparison with the Pueblo, Colorado, stratotype section reveals the Whadi El Ghaib section as stratigraphically complete across the late Cenomanian-early Turonian. Foraminifera are dominated by high-stress planktic and benthic assemblages characterized by low diversity, low-oxygen and low-salinity tolerant species, which mark shallow-water oceanic dysoxic conditions during OAE2. Oyster biostromes suggest deposition occurred in less than 50 m depths in low-oxygen, brackish, and nutrient-rich waters. Their demise prior to the peak delta(13)C excursion is likely due to a rising sea-level. Characteristic OAE2 anoxic conditions reached this coastal region only at the end of the delta(13)C plateau in deeper waters near the end of the Cenomanian. Increased phosphorus accumulations before and after the delta(13)C excursion suggest higher oxic conditions and increased detrital input. Bulk-rock and clay mineralogy indicate humid climate conditions, increased continental runoff and a rising sea up to the first delta(13)C peak. Above this interval, a dryer and seasonally well-contrasted climate with intermittently dry conditions prevailed. These results reveal the globally synchronous delta(13)C shift, but delayed effects of OAE2 dependent on water depth.

Decomposition of Ruppia cirrhosa (Petagna) Grande in the sediment of a coastal lagoon

The decomposition process of Ruppia cirrhosa was studied in a Mediterranean coastal lagoon in the Delta of the River Ebro (NE Spain). Leaves and shoots of Ruppia were enclosed in 1 mm-mesh and 100 pm-mesh litter bags to ascertain the effect of detritivores, macroinvertebrates, and bacteria and fungi, respectively. Changes in biomass and carbon, and, nitrogen and phosphorus concentrations in the detritus were studied at the sediment-water interface and in the sediment. Significant differences in biomass decay were observed between the two bag types. Significant differences in decomposition were observed between the two experimental conditions studied using 100 pm-mesh bags. These differences were not significant when using the 1 mm-mesh bags. The carbon content in the detritus remained constant during the decomposition process. The percentage of nitrogen increased progressively from an initial 2.4 % to 3 %. The percentage of phosphorus decreased rapidly during the first two days of decomposition from an initial 0.26 % to 0.17 %. This loss is greater in the sediment than in the water column or at the sediment-water interface. From these results we deduce that the activity of microorganisms seems to be more important in the sediment than in the water-sediment interface, and that grazing by macroinvertebrates has less importance in the sediment than in the water column.

A Monte Carlo approach to the inverse problem of diffuse pollution risk in agricultural catchments

The hydrological and biogeochemical processes that operate in catchments influence the ecological quality of freshwater systems through delivery of fine sediment, nutrients and organic matter. Most models that seek to characterise the delivery of diffuse pollutants from land to water are reductionist. The multitude of processes that are parameterised in such models to ensure generic applicability make them complex and difficult to test on available data. Here, we outline an alternative - data-driven - inverse approach. We apply SCIMAP, a parsimonious risk based model that has an explicit treatment of hydrological connectivity. we take a Bayesian approach to the inverse problem of determining the risk that must be assigned to different land uses in a catchment in order to explain the spatial patterns of measured in-stream nutrient concentrations. We apply the model to identify the key sources of nitrogen (N) and phosphorus (P) diffuse pollution risk in eleven UK catchments covering a range of landscapes. The model results show that: 1) some land use generates a consistently high or low risk of diffuse nutrient pollution; but 2) the risks associated with different land uses vary both between catchments and between nutrients; and 3) that the dominant sources of P and N risk in the catchment are often a function of the spatial configuration of land uses. Taken on a case-by-case basis, this type of inverse approach may be used to help prioritise the focus of interventions to reduce diffuse pollution risk for freshwater ecosystems. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Applying precision feeding techniques in growing-finishing pig operations

The high cost of feed ingredients, the use of non-renewable sources of phosphate and the dramatic increase in the environmental load resulting from the excessive land application of manure are major challenges for the livestock industry. Precision feeding is proposed as an essential approach to improve the utilization of dietary nitrogen, phosphorus and other nutrients and thus reduce feeding costs and nutrient excretion. Precision feeding requires accurate knowledge of the nutritional value of feedstuffs and animal nutrient requirements, the formulation of diets in accordance with environmental constraints, and the gradual adjustment of the dietary nutrient supply to match the requirements of the animals. After the nutritional potential of feed ingredients has been precisely determined and has been improved by the addition of enzymes (e.g. phytases) or feed treatments, the addition of environmental objectives to the traditional feed formulation algorithms can promote the sustainability of the swine industry by reducing nutrient excretion in swine operations with small increases in feeding costs. Increasing the number of feeding phases can also contribute to significant reductions in nutrient excretion and feeding costs. However, the use of precision feeding techniques in which pigs are fed individually with daily tailored diets can further improve the efficiency with which pigs utilize dietary nutrients. Precision feeding involves the use of feeding techniques that allow the provision of the right amount of feed with the right composition at the right time to each pig in the herd. Using this approach, it has been estimated that feeding costs can be reduced by more than 4.6%, and nitrogen and phosphorus excretion can both be reduced by more than 38%. Moreover, the integration of precision feeding techniques into large-group production systems can provide real-time off-farm monitoring of feed and animals for optimal slaughter and production strategies, thus improving the environmental sustainability of pork production, animal well-being and meat-product quality.

Pitkäketjuisten keteenien valmistusreaktiot ja kinetiikka.

Tämän diplomityön tarkoituksena oli tutkia pitkäketjuisten rasvahappokloridien ja alkyyliketeenidimeerien (AKD) valmistusreaktioiden kinetiikkaa. Työn tavoitteena oli saada mittaustuloksia, joiden perusteella voitaisiin kehittää reaktioille kineettinen kineettinen malli ja suorittaa valmistusprosessien alustava optimointi. Teoreettisessa osassa on selvitetty rasvahappokloridien ja alkyyliketeenidimeerien (AKD) eri valmistustapoja. Lisäksi on perehdytty tarkemmin rasvahappokloridien dehydrohalogenointireaktioiden reaktiomekanismeihin ja valmistusprosessin problematiikkaan. Kokeellisessa osassa tutkittiin rasvahappokloridien valmistusta klooraamalla öljyhappoa 30 mol-% fosforitrikloridiylimäärällä lämpötiloissa 45, 50 ja 55OC. Alkyyliketeenidimeerien valmistusta tutkittiin dehydrohalogenoimalla palmitiini- ja öljyhappokloridia 0-30 mol-% trietyyliamiiniylimäärällä inertissä liuottimessa, lämpötiloissa 45 ja 50OC. Reaktiot toteutettiin puolipanosreaktiona, joissa reaktioastiassa olevaan reagenssin ja liuottimen seokseen lisättiin lähtöaine tasaisena massavirtana. Reaktioiden etenemistä seurattiin FT-IR- ja GC-analyysien avulla. Kalorimetrisilla kokeilla tutkittiin öljyhappokloridin dimeroitumisreaktion reaktiolämmön muodostumista ja UV-VIS-analyyseillä seurattiin öljyhappokloridin vanhenemista. Öljyhappokloridin valmistusreaktiolle saatiin hyvä kineettinen malli. Kineettisen mallin puutteena voidaan pitää sitä, ettei kokeissa saatu tietoa mahdollisten sivutuotteiden muodostumisesta. Sovitusohjelmalla saatiin sovitettua estimaatit reaktionopeusvakioille lämpötiloissa 45, 50 ja 55OC. Happokloridien dimeroitumisreaktioiden kineettisen mallin sopivuudelle saatiin suhteellisen hyvä kuva Kuten öljyhappokloridin tapauksessa, myöskään AKD:n valmistusreaktioissa syntynyt sivutuotteita, joten niiden osuutta oletettuun kineettiseen malliin ei tunneta. Sovitusohjelmalla saatiin sovitettua estimaatit reaktionopeusvakioille lämpötiloissa 45 ja 50OC.

Kaasutuskaasun puhdistus

Tässä diplomityössä on selvitetty hiilestä, jätteestä tai biopolttoaineesta kaasutetun kaasun märkä- ja kuivapuhdistusta. Kaasutuskaasun puhdistuksella voidaan likainen ja jopa ongelmallinen aines muuttaa tai puhdistaa sellaiseksi ympäristökelpoiseksi polttoaineeksi, että sitä voidaan käyttää nykyisissä kulutuskohteissa ongelmitta. Lisäkannustusta kaasutuskaasun puhdistus saa uusista EU-direktiiveistä, jotka tulevat rajoittamaan jätteiden läjittämistä kaatopaikoille. Loppusijoitukseen meneviä jätevirtoja voidaan energiakäytöllä pienentää huomattavasti.Työ on tehty PVO-Engineering Oy:n voimalaitostekniikan osastolle kevään 2001 aikana. Työn tavoitteena oli kasvattaa yrityksen tietomäärää kaasutuskaasun puhdistuksen osalta. Lisäksi pyrittiin selvittämään uuden keraamisen pussisuodatinmateriaalin käyttöä kaasutuskaasun kuumakuivasuodatuksessa. Työn ensimmäisessä osassa esitetään kaasutuskaasun koostumuksen ja syntymisen lisäksi tämän työn lähtökohdat ja tavoitteet. Toisessa osassa selvitetään kaasulle asetettavia vaatimuksia eri käyttötapojen mukaan. Kolmannessa ja neljännessä osassa selvitetään puhdistettavien komponenttien käyttäytymistä ja sopivia puhdistusmenetelmiä.Kaasutuskaasun puhdistustekniikka vaihtelee paljonkin riippuen kaasun käyttökohteesta. Eroja syntyy käyttökohteen asetettamista vaatimuksista polttoaineelle, kaasutettavan polttoaineen koostumuksesta ja laadun vaihtelusta. Puhdistuksessa keskitytään kloori -, rikki -, typpi - ja metalliyhdisteiden poistamiseen kaasuvirrasta. Erotuskyvyllä arvioituna eri puhdistusmenetelmistä tehokkaimpia ovat pesurisähkösuodatinyhdistelmät. Niiden suuret jätemäärät ovat kuitenkin iso ongelma. Kuumakuivapuhdistuksessa pyritään kehittämään menetelmä, jossa syntyvät jätemäärät ovat pieniä ja puhdistustulos on riittävä. Puhdistuksen apukeinona käytetään usein erilaisia katalyyttejä. Tunnetuimpia ovat erilaiset kalsiumpohjaiset materiaalit ja mineraalit. Katalyyteillä voidaan tehostaa tarpeellisia kemiallisia reaktioita puhdistusprosessissa. Kaikki puhdistukseen liittyvät ongelmat ovat kooltaan niin suuria, että niiden ratkaisemiseksi on tulevaisuudessa tehtävä lujasti töitä. Markkinanäkymät toimivalle puhdistustekniikalle ovat nykymaailmassa hyvät. Niinpä tuotekehitykseen laitetut panokset voivat tulevaisuudessa olla yritykselle kullan arvoisia.

Sellun jälkilajittelun kehittäminen

Työn tavoitteena oli löytää painelajittimen roottorin keskeiset muuttujat ja ajoparametrit, kun pyritään jälkilajittelemaan valkaistua sellumassaa korkeassa sakeudessa, sekä näiden vaikutukset. Tavoitteena oli teknisesti onnistunut lajittelu korkeassa sakeudessa siten, että laitteen puhdistustehokkuus on hyvä, ominaisenergian kulutus on pieni ja kapasiteetti on korkea. Ensin tarkasteltiin kuitenkin teoreettisesti valkaistun sellumassan painelajittelun ongelmakenttää, keskeisten epäpuhtauksien poistoa jälkilajittelussa ja vertailtiin korkea- ja matalasakeuslajittelua. Lisäksi esiteltiin yleisellä tasolla koesuunnittelumenetelmien periaatteita ja menetelmiä sekä analyysiä so. mallinnus. Tätä taustaa vasten haluttiin myös kartoittaa ja esitellä painelajittimen keskeinen muuttujakenttä. Tämän jälkeen selvitettiin kokeellisesti miten ajettavan valkaistun mäntysellumassan sakeus, roottorin kehänopeus ja roottorin rakenteen muutokset vaikuttavat painelajittimen kapasiteettiin, rejektin sakeutumiskertoimeen, ominaisenergian kulutukseen ja puhdistustehokkuuteen. Vaikutusten ja parhaan roottorirakenteen sekä ajosuureiden määritys suoritettiin mallintamalla mittaustulokset lineaarisella regressioanalyysilla. Saatiin tärkeimmät vasteisiin vaikuttavat riippumattomat muuttujat ja niiden matemaattiset esityk-set, malliyhtälöt. Mallinnusta hyväksi käyttäen tarkasteltiin vielä erikseen yhden roottorin ajoa. Tärkeimpinä tuloksina saatiin selville, että puhdistustehokkuus on lähes vakio tietyllä roottorirakenteella riippumatta sakeudesta ja roottorin kehänopeudesta. Edullista puhdistustehokkuuden kannalta on käyttää ensisijaisesti isoa roottorin palaelementin korkeutta ja välystä suhteessa sihtirumpuun. Jälkilajittelu painelajittimella korkeassa sakeudessa kannattaa suorittaa pienellä roottorin kehänopeudella, runko- ja palaelementtivälyksellä suhteessa sihtirumpuun sekä suurella palaelementin korkeudella. Tällöin saavutetaan hyvä kompromissi ominaisenergian kulutuksen ja laitteen ajettavuuden osalta. Iso elementin korkeus ja pieni elementtivälys eivät aja massaa tehokkaasti laitteen alaosaan. Tällöin ei pyöritetä myöskään suurta massamäärää. Pieni elementtivälys mahdollistaa myös massan tehokkaamman leikkauksen, joka parantaa fluidisoitumista. Kitkavoimat ovat luonnollisesti ko. olosuhteissa suuremmat, joten ominais-energian kulutus kasvaa jonkin verran. Ratkaisevinta ominaisenergian kulutuksen kannalta on kuitenkin ajaa laitetta pienellä kehänopeudella.

Uuttoprosessin suunnittelu

Teknologian kehitys ja prosessien tiukempi valvonta ovat alentaneet selluteollisuuden häviöitä tehden prosesseista suljetumpia. Valitettavasti nämä edistysaskeleet teknologiassa ovat lisänneet prosessiin kuulumattomien yhdisteiden määrää kemikaalien talteenottokierrossa. Näistä kemikaaleista haitallisimpia ovat kloridi- ja kaliumyhdisteet, jotka tulevat prosessiin raaka-aineiden ja prosessikemikaalien mukana. Kloridi ja kalium muodostavat emäksisissä liuoksissa epäorgaanisia liukoisia yhdisteitä, jotka rikastuvat lipeäkiertoon. Soodakattilassa kloridien läsnäolo alentaa tuhkan sulamislämpötilaa sekä tarttumispistettä, lisää korroosiota ja saostumien muodostumista kattilan pinnalle. Nämä seuraukset voivat vähentää vuosituotantoa ja nostaa korjauskustannuksia. Kaliumin ja kloridin rikastumista talteenottokiertoon voidaan estää poistamalla ne prosessista. Prosessiin kuulumattomat yhdisteet tulisi poistaa talteenottoprosessista ja säilyttää samalla korkea kemikaalien talteenottoprosentti. Koska kaliumin ja kloridin rikastumiskertoimet soodakattilan tuhkassa ovat korkeita, on tuhkan käsittely tehokasta. Kloridin ja kaliumin poistoon on kehitetty menetelmiä, joilla voidaan vähentää hyödyllisten kemikaalien häviöitä. Näitä menetelmiä ovat uutto, ioninvaihto, elektrodialyysi, jäähdytyskiteytys ja haihdutuskiteytys. Menetelmissä tuhka jaetaan kloridi- ja kaliumpitoiseen osaan ja natriumsulfaattipitoiseen osaan. Kloridi ja kalium poistetaan prosessista ja loput palautetaan lipeäkiertoon. Kloridin ja kaliumin poistoa tuhkasta tutkittiin uuttamalla tuhkaa vedellä. Parhaissa käyttöolosuhteissa natriumsulfaatin liukoisuus veteen on huomattavasti alhaisempi kuin kaliumkloridin liukoisuus veteen. Optimaalinen uuttolämpötila ja tuhka-vesisuhde määritettiin siten, että kloridi- ja kaliumpitoisuudet suodoksessa olivat mahdollisimman korkeat sekä natriumin ja muiden anioneiden pitoisuudet suodoksessa mahdollisimman alhaiset. Saatuja tuloksia käytettiin jatkuvatoimisen uuttoprosessin suunnittelussa.

Urban transport governance reform in Barcelona

The unusual mixed public-private structure of the urban bus market in the metropolitan area of Barcelona provides an interesting context in which to analyze the management challenges and opportunities of the partial privatization of public services. Initiatives used by the public regulator to promote competition for contracts, such as short term concessions to private contractors and the removal of entry barriers, have considerable potential for improving efficiency and quality. The growth in the share of routes managed by private firms in recent years shows that privatization is a credible threat that may well stimulate improved performance among public managers. The type of reform implemented in Barcelona is of interest to all metropolitan areas large enough to operate under constant returns to scale regimes, and suitable for potential concessions of routes in segregated areas inside the metropolitan area, so as not to miss out on the benefits of economies of density.