Modelling of different measures for improving removal in a stormwater pond

The effect of retrofitting an existing pond on removal efficiency and hydraulic performance was modelled using the commercial software Mike21 and compartmental modelling. The Mike21 model had previously been calibrated on the studied pond. Installation of baffles, the addition of culverts under a causeway and removal of an existing island were all studied as possible improvement measures in the pond. The subsequent effect on hydraulic performance and removal of. suspended solids was then evaluated. Copper, cadmium, BOD, nitrogen and phosphorus removal were,also investigated for that specific improvement measure showing the best results. Outcomes of this study reveal that all measures increase the removal efficiency of suspended solids. The hydraulic efficiency is improved for all cases, except for the case where the island is removed. Compartmental modelling was also used to evaluate hydraulic performance and facilitated a better understanding of the way each of the different measures affected the flow pattern and performance. It was concluded that the installation of baffles is the best of the studied measures resulting in a reduction in the annual load on the receiving lake by approximately 8,000 kg of suspended solids (25% reduction of the annual load), 2 kg of copper (10% reduction of the annual load) and 600 kg of BOD (10% reduction of the annual load).

Boreal forest fire impacts on lower troposphere carbon monoxide and ozone levels at the regional to hemispheric scales

Tropospheric ozone (O3) and carbon monoxide (CO) pollution in the Northern Hemisphere is commonly thought to be of anthropogenic origin. While this is true in most cases, copious quantities of pollutants are emitted by fires in boreal regions, and the impact of these fires on CO has been shown to significantly exceed the impact of urban and industrial sources during large fire years. The impact of boreal fires on ozone is still poorly quantified, and large uncertainties exist in the estimates of the fire-released nitrogen oxides (NO x ), a critical factor in ozone production. As boreal fire activity is predicted to increase in the future due to its strong dependence on weather conditions, it is necessary to understand how these fires affect atmospheric composition. To determine the scale of boreal fire impacts on ozone and its precursors, this work combined statistical analysis of ground-based measurements downwind of fires, satellite data analysis, transport modeling and the results of chemical model simulations. The first part of this work focused on determining boreal fire impact on ozone levels downwind of fires, using analysis of observations in several-days-old fire plumes intercepted at the Pico Mountain station (Azores). The results of this study revealed that fires significantly increase midlatitude summertime ozone background during high fire years, implying that predicted future increases in boreal wildfires may affect ozone levels over large regions in the Northern Hemisphere. To improve current estimates of NOx emissions from boreal fires, we further analyzed ΔNOy /ΔCO enhancement ratios in the observed fire plumes together with transport modeling of fire emission estimates. The results of this analysis revealed the presence of a considerable seasonal trend in the fire NOx /CO emission ratio due to the late-summer changes in burning properties. This finding implies that the constant NOx /CO emission ratio currently used in atmospheric modeling is unrealistic, and is likely to introduce a significant bias in the estimated ozone production. Finally, satellite observations were used to determine the impact of fires on atmospheric burdens of nitrogen dioxide (NO2 ) and formaldehyde (HCHO) in the North American boreal region. This analysis demonstrated that fires dominated the HCHO burden over the fires and in plumes up to two days old. This finding provides insights into the magnitude of secondary HCHO production and further enhances scientific understanding of the atmospheric impacts of boreal fires.

Electrochemical Oxidation Of Landfill Leachate In A Flow Reactor: Optimization Using Response Surface Methodology.

Response surface methodology based on Box-Behnken (BBD) design was successfully applied to the optimization in the operating conditions of the electrochemical oxidation of sanitary landfill leachate aimed for making this method feasible for scale up. Landfill leachate was treated in continuous batch-recirculation system, where a dimensional stable anode (DSA(©)) coated with Ti/TiO2 and RuO2 film oxide were used. The effects of three variables, current density (milliampere per square centimeter), time of treatment (minutes), and supporting electrolyte dosage (moles per liter) upon the total organic carbon removal were evaluated. Optimized conditions were obtained for the highest desirability at 244.11 mA/cm(2), 41.78 min, and 0.07 mol/L of NaCl and 242.84 mA/cm(2), 37.07 min, and 0.07 mol/L of Na2SO4. Under the optimal conditions, 54.99 % of chemical oxygen demand (COD) and 71.07 ammonia nitrogen (NH3-N) removal was achieved with NaCl and 45.50 of COD and 62.13 NH3-N with Na2SO4. A new kinetic model predicted obtained from the relation between BBD and the kinetic model was suggested.

Theory of nitride oxide adsorption on transition metal (111) surfaces: a first-principles investigation

In this work, we report a density functional theory study of nitric oxide (NO) adsorption on close-packed transition metal (TM) Rh(111), Ir(111), Pd(111) and Pt(111) surfaces in terms of adsorption sites, binding mechanism and charge transfer at a coverage of Theta(NO) = 0.25, 0.50, 0.75 monolayer (ML). Based on our study, an unified picture for the interaction between NO and TM(111) and site preference is established, and valuable insights are obtained. At low coverage (0.25 ML), we find that the interaction of NO/TM(111) is determined by an electron donation and back-donation process via the interplay between NO 5 sigma/2 pi* and TM d-bands. The extent of the donation and back-donation depends critically on the coordination number (adsorption sites) and TM d-band filling, and plays an essential role for NO adsorption on TM surfaces. DFT calculations shows that for TMs with high d-band filling such as Pd and Pt, hollow-site NO is energetically the most favorable, and top-site NO prefers to tilt away from the normal direction. While for TMs with low d-band filling (Rh and Ir), top-site NO perpendicular to the surfaces is energetically most favorable. Electronic structure analysis show that irrespective of the TM and adsorption site, there is a net charge transfer from the substrate to the adsorbate due to overwhelming back-donation from the TM substrate to the adsorbed NO molecules. The adsorption-induced change of the work function with respect to bare surfaces and dipole moment is however site dependent, and the work function increases for hollow-site NO, but decreases for top-site NO, because of differences in the charge redistribution. The interplay between the energetics, lateral interaction and charge transfer, which is element dependent, rationalizes the structural evolution of NO adsorption on TM(111) surfaces in the submonolayer regime.

Conspecific and heterospecific alarm substance induces behavioral responses in piau fish Leporinus piau

In ostariophysan fish, the detection of alarm substance released from the skin of a conspecific or a sympatric heterospecific may elicit alarm reactions or antipredator behavioral responses. In this study, experiments were performed to characterize and quantify the behavioral response threshold of Leporinus piau, both individually and in schools, to growing dilutions of conspecific (CAS) and heterospecific skin extract (HAS). The predominant behavioral response to CAS stock stimulation was biphasic for fish held individually, with a brief initial period of rapid swimming followed by a longer period of immobility or reduced swimming activity. As the dilution of skin extract was increased, the occurrence and magnitude of the biphasic alarm response tended to decrease, replaced by a slowing of locomotion. Slowing was the most common antipredator behavior, observed in 62.5% of animals submitted to HAS stimulation. School cohesion, measured as proximity of fish to the center of the school, and swimming activity near the water surface significantly increased after exposure to CAS when compared with the control group exposed to distilled water. Histological analysis of the epidermis revealed the presence of Ostariophysi-like club cells. The presence of these cells and the behavioral responses to conspecific and heterospecific skin extract stimulation suggest the existence of a pheromone alarm system in L. piau similar to that in Ostariophysi, lending further support for the neural processing of chemosensory information in tropical freshwater fish.

Levantamento ambiental de uma indústria conserveira nos Açores

Dissertação de Mestrado em Ambiente, Saúde e Segurança.

Exposition au fumage involontaire dans l'air intérieur des locaux. Problèmes liés aux mesures de l'exposition à la fumée de tabac

A brief and critical review of the physical and chemical markers of ETS was made as well as the techniques which were used to measure their concentrations in indoor air. Despite the existing data, more investigations and measurements are needed to characterize the exposure to ETS and their health effects.

Residential Exposure to Outdoor Air Pollution during Pregnancy and Anthropometric Measures at Birth in a Multicenter Cohort in Spain

BACKGROUND. A growing body of research suggests that prenatal exposure to air pollution may be harmful to fetal development. We assessed the association between exposure to air pollution during pregnancy and anthropometric measures at birth in four areas within the Spanish Children's Health and Environment (INMA) mother and child cohort study. METHODS. Exposure to ambient nitrogen dioxide (NO2) and benzene was estimated for the residence of each woman (n = 2,337) for each trimester and for the entire pregnancy. Outcomes included birth weight, length, and head circumference. The association between residential outdoor air pollution exposure and birth outcomes was assessed with linear regression models controlled for potential confounders. We also performed sensitivity analyses for the subset of women who spent more time at home during pregnancy. Finally, we performed a combined analysis with meta-analysis techniques. RESULTS. In the combined analysis, an increase of 10 µg/m3 in NO2 exposure during pregnancy was associated with a decrease in birth length of -0.9 mm [95% confidence interval (CI), -1.8 to -0.1 mm]. For the subset of women who spent ≥ 15 hr/day at home, the association was stronger (-0.16 mm; 95% CI, -0.27 to -0.04). For this same subset of women, a reduction of 22 g in birth weight was associated with each 10-µg/m3 increase in NO2 exposure in the second trimester (95% CI, -45.3 to 1.9). We observed no significant relationship between benzene levels and birth outcomes. CONCLUSIONS. NO2 exposure was associated with reductions in both length and weight at birth. This association was clearer for the subset of women who spent more time at home.

A combined analysis of the short-term effects of photochemical air pollutants on mortality within the EMECAM project.

In recent years, some epidemiologic studies have attributed adverse effects of air pollutants on health not only to particles and sulfur dioxide but also to photochemical air pollutants (nitrogen dioxide and ozone). The effects are usually small, leading to some inconsistencies in the results of the studies. Furthermore, the different methodologic approaches of the studies used has made it difficult to derive generic conclusions. We provide here a quantitative summary of the short-term effects of photochemical air pollutants on mortality in seven Spanish cities involved in the EMECAM project, using generalized additive models from analyses of single and multiple pollutants. Nitrogen dioxide and ozone data were provided by seven EMECAM cities (Barcelona, Gijón, Huelva, Madrid, Oviedo, Seville, and Valencia). Mortality indicators included daily total mortality from all causes excluding external causes, daily cardiovascular mortality, and daily respiratory mortality. Individual estimates, obtained from city-specific generalized additive Poisson autoregressive models, were combined by means of fixed effects models and, if significant heterogeneity among local estimates was found, also by random effects models. Significant positive associations were found between daily mortality (all causes and cardiovascular) and NO(2), once the rest of air pollutants were taken into account. A 10 microg/m(3) increase in the 24-hr average 1-day NO(2)level was associated with an increase in the daily number of deaths of 0.43% [95% confidence interval (CI), -0.003-0.86%] for all causes excluding external. In the case of significant relationships, relative risks for cause-specific mortality were nearly twice as much as that for total mortality for all the photochemical pollutants. Ozone was independently related only to cardiovascular daily mortality. No independent statistically significant relationship between photochemical air pollutants and respiratory mortality was found. The results in this study suggest that, given the present levels of photochemical pollutants, people living in Spanish cities are exposed to health risks derived from air pollution.

Anaerobic activation of the entire denitrification pathway in Pseudomonas aeruginosa requires Anr, an analog of Fnr.

The Pseudomonas aeruginosa gene anr, which encodes a structural and functional analog of the anaerobic regulator Fnr in Escherichia coli, was mapped to the SpeI fragment R, which is at about 59 min on the genomic map of P. aeruginosa PAO1. Wild-type P. aeruginosa PAO1 grew under anaerobic conditions with nitrate, nitrite, and nitrous oxide as alternative electron acceptors. An anr deletion mutant, PAO6261, was constructed. It was unable to grow with these alternative electron acceptors; however, its ability to denitrify was restored upon the introduction of the wild-type anr gene. In addition, the activities of two enzymes in the denitrification pathway, nitrite reductase and nitric oxide reductase, were not detectable under oxygen-limiting conditions in strain PAO6261 but were restored when complemented with the anr+ gene. These results indicate that the anr gene product plays a key role in anaerobically activating the entire denitrification pathway.

Pysäköintihallien pakokaasupäästöjen mittaaminen ja ilmanvaihdon ohj

Henkilöautojen pakokaasut sisältävät satoja eri yhdisteitä, joista monet ovat ihmisen terveydelle haitallisia. Pysäköintihallien ilmanlaatua on tähän asti mitattu pääasiassa hiilimonoksidiantureilla, jolloin ilmanvaihtokoneita on voitu käyttää tarvepohjaisesti. Parantunut pakokaasujen puhdistustekniikka on vähentänyt perinteisesti haitallisimmaksi koettujen hiilimonoksidin ja typenoksidien määräpakokaasuissa. Tästä johtuen hiilidioksidin määrä pysäköintihallissa voi kohota haitalliselle tasolle ennen kuin hiilimonoksidianturit reagoivat tilanteeseen. Tässä diplomityössä tarkasteltiin pysäköintihallien ilmanlaatua ja hiilidioksidiantureiden edellytyksiä toimia ilmanvaihdon ohjauksessa. Hiilimonoksidi- ja hiilidioksidipitoisuuksia mitattiin Kampin ja Koskikeskuksen pysäköintihalleissa. Tuloksissa esitetään hiilimonoksidin ja hiilidioksidin riippuvuus ilmanvaihdon tehosta ja pysäköintihallin liikenteen määrästä. Johtopäätöksissä on kuvattu ehdotus hiilidioksidiantureiden käytöstä pysäköintihallien ilmanvaihdon ohjauksessa.

Levyteollisuuden energia-, kustannus- ja ympäristövaikutukset

Kuluvien vuosien aikana ei ole tehty kattavia tutkimuksia levyteollisuuden sähkönkulutuksista, joten on aika selvittää suurimpien sähkökäyttöjen kulutukset sekä muodostaa tutkittaville tehtaille energiataseet. Tutkittavia tehtaita ovat OSB- ja lastulevytehtaat. Yksittäisten sähkömoottoreiden kulutukset saadaan selville käyttämällä hyväksi teoreettisia lähteitä, kenttä-ja laboratoriotutkimusta. Ympäristölainsäädäntö ja siihen kiinteästi liittyvä lupakäytäntö muodostavat levyteollisuudelle yhden viimeaikojen suurimmista haasteista. Tulevaisuudessa lainsäädäntö tulee vielä entisestäänkin kiristymään. Euroopan ympäristölainsäädäntö perustuu pitkälti yhtenäislupadirektiiviin eli IPPC-direktiiviin. Direktiivin keskeinen osa on ympäristöluvan hankkiminen, koska teollista toimintaa ei voi harjoittaa ilman hyväksyttyä viranomaisen lupaa. Lupa myös velvoittaa toiminnanharjoittajan käyttämään parasta käyttökelpoista tekniikkaa päästöjen kontrolloinnissa. Yhdysvalloissa parhaan käyttökelpoisen tekniikan (BAT) vaatimus on sisälletty ympäristövirasto EPA:n MACT-standardeihin. Levyteollisuuden tehtaista syntyvät päästöt ovat hyvin samankaltaisia. Tehtaista on helposti erotettavissa kaksi suurta päästölähdettä, joita ovat kuivaus ja kuumapuristus. Merkittävimpiä päästöjä ovat haihtuvat orgaaniset yhdisteet, hiukkaset, typen oksidit, hiilimonoksidi ja rikkidioksidit. Työn loppuosa on varattu tuotantojen kustannusvaikutusten ja tunnuslukujen tarkasteluille. Saatavilla tiedoilla on keskeinen rooli tehtaiden jokapäiväisessä toiminnassa. Analysoinnin tarpeeseen vaikuttaa osaltaan nykyisen toimintaympäristön muutosherkkyys ja levymarkkinoiden kireä kilpailutilanne.

Luotettavuusarvio typen oksidien päästöjen jatkuvatoimiselle seurantamenetelmälle

Prosessiteollisuudessa syntyviä ilmapäästöjä seurataan jatkuvatoimisilla mittausjärjestelmillä. Jatkuvatoimisen päästöjen seurantajärjestelmän tulee tuottaa luotettavaa tietoa prosessin aiheuttamista päästöistä. Päästöjen seurannasta saataviin tuloksiin syntyy aina epävarmuutta, joka koostuu mittausolosuhteiden, mittausjärjestelmän tai mittauksen suorittamisen aiheuttamista epävarmuuksista. Työn alussa on kuvattu Stora Enso Oyj:n Imatran tehtaitten typen oksidien jatkuvatoiminen päästöjen seurantamenetelmä ja selvitetty seurantajärjestelmän suorittama päästöjen laskentamenetelmä. Lisäksi on tuotu esille päästömittaustuloksen epävarmuuteen vaikuttavia tekijöitä kyseisessä järjestelmässä. Selvityksessä merkittävimmäksi järjestelmän luotettavuuteen vaikuttavaksi tekijäksi osoittautui virheellinen mittaustieto, jota voidaan hallita järjestelmässä asettamalla raja-arvo mittaustiedolle ja tehostamalla käytönaikaista valvontaa. Lisäksi korvaamalla häiriöaikainen virheellinen mittaustieto laskennallisella pitoisuuden odotusarvolla päästölaskentaa varten, tuottaa seurantajärjestelmä luotettavampia typen oksidien päästötietoja raportointia varten.

Rinnakkaispolttolaitoksen ympäristöntarkkailusuunnitelma

Diplomityössä päivitetään voimalaitoksen ympäristöntarkkailusuunnitelma vastaamaan uudistuneen ympäristöluvan ja lainsäädännön edellytyksiä. Työssä tutkitaan leijupetikatti-loiden tulipesän lämpötiloja, savukaasun viipymäaikoja tulipesässä, leijukerroskattiloiden päästöjä, päästöjen jatkuvatoimista mittaamista sekä päästöjen seurantaa ja raportointia. Tulipesän lämpötiloja mitattiin kupla- ja kiertoleijukattiloilla. Tuloksien perusteella havait-tiin kiertoleijukattilan tulipesän alaosan lämpötilojen olevan lähes riippumaton pedin lämpötilasta ja höyrykuormasta. Tulipesän yläosassa lämpötilat nousevat höyrykuorman kasvaessa, mutta pedin lämpötilalla ei havaittu vaikutusta tulipesän yläosassakaan. Molemmilla kattiloilla havaittiin voimakas vaakatasoinen lämpötilaprofiili. Kuplaleijukattilalla sekä höyrykuorma että pedin lämpötila vaikuttivat tulipesän lämpötilaan. Savukaasun teoreettiset viipymäajat laskettiin kiertoleijukattilalle. Laskelmien ja mittauksien perusteella havaittiin kattilalla mahdollisuus saavuttaa savukaasun kahden sekunnin viipymäaika 850 ºC lämpötilassa. Kattilan käyttäytymisen aukottomaksi selvittämiseksi kaikilla polttoaineseoksilla ja höyrykuormilla tarvitaan lisää toimenpiteitä kattilalla ja lisää tulipesän lämpötilamittauksia. Leijukerroskattiloiden päästöjen syntymistä ja hallintaa tutkittiin teoreettisesti kirjallisuustutkimuksena. Tutkittuihin päästöihin kuuluivat typen oksidit, rikkidioksidi, hiukkaset, hiilimonoksidi, orgaaninen kokonaishiili, suolahappo, fluorivety, raskasmetallit sekä dioksiinit ja furaanit. Jatkuvatoimisten päästömittausmittauslaitteiden toimintaperiaatteita selvitettiin kirjalli-suustutkimuksena. Samoin selvitettiin jatkuvatoimisten päästömittauslaitteiden virhelähtei-tä. Päästömittauslaitteille laadittiin pitkän ja lyhyen ajan laadunvarmistussuunnitelma. Ha-vaittiin, että nykyiset jatkuvatoimiset päästömittauslaitteet eivät täytä kaikkia uusia laatu-kriteereitä. Päästöjen jatkuvatoimiseen seuraamiseen työssä suunniteltiin uusi valvomonäyttö. Uuden näytön avulla tehostetaan päästöjen valvontaa. Päästöjen raportointiin työssä suunniteltiin vuorokausiraportti. Raporttiin kerätään jatkuva-toimisten päästömittauslaitteiden puolen tunnin keskiarvot. Raportin tarkastaa, allekirjoittaa ja arkistoi vuorossa oleva operaattori.

Lannoitetehtaan typenoksidipäästöjen hallintamahdollisuudet

Työssä tarkasteltiin lannoitetehtaan typenoksidipäästöjen hallintamahdollisuuksia Kemira GrowHow Oy:n Uudenkaupungin tehtailla. Työn tavoitteena oli lannoitetehtaalta muodostuvien typen oksidien syntymekanismien etsiminen. Lisäksi työssä etsittiin sellaisia keinoja, joilla typenoksidipäästöjä voitaisiin hallita. Tutkimusosassa tehtiin mittauksia kannettavalla FT-IR kaasuanalysaattorilla teoreettisen tarkastelun tueksi sekä prosessikohtaisten päästöjen selvittämiseksi. Prosessista tehtyjen mittausten lisäksi työssä on hyödynnetty lannoitetehtaan piippuun asennettua kiinteää FT-IR analysaattoria. Prosessikohtaiset mittaukset rajattiin lannoite 2-tehtaaseen. Mittauksia suoritettiin kuudesta prosessin pisteestä. Hallintamahdollisuuksien selvittämiseksi tehtiin tutkimuksia tietyillä raaka-aineiden syötöillä. Päästöjen prosessikohtaista arvioimista varten suoritettiin myös pitot-mittauksia kaasumäärien selvittämiseksi. Mittauksissa havaittiin, että typenoksidipäästöt riippuvat valmistettavasta lajikkeesta. Suurimmaksi typenoksidipäästöjen lähteeksi osoittautuivat reaktorit, joiden osuus oli jopa 95 % typenoksidipäästöistä. Tärkein oli biotiittireaktori, jonka osuus typenoksidipäästöistä oli noin 60-90 %. Lajikkeilla, joilla ei käytetä biotiittireaktoria, osoittautui suurimmaksi typenoksidipäästöjen lähteeksi ammonointireaktorit. Hallintamahdollisuuksia pyrittiin etsimään reaktoreilta. Suurimmaksi typen oksidien hallintamahdollisuudeksi osoittautui ureafosfaatin syöttö liuotus- ja biotiittireaktoreille. Tutkimuksissa havaittiin myös laimean rikkihapon käyttämisen, väkevän sijasta, auttavan hallitsemaan typenoksidipäästöjä.