Haja-asutusalueiden jätevesien käsittelyn tulevaisuus

Tässä työssä tarkastellaan haja-asutusalueilla käytössä olevia kiinteistökohtaisia jäteveden käsittelymenetelmiä. Koelaitteistona oli biologinen pienpuhdistamo, jonka toimintaa tutkittiin tavanomaisessa kotitalouskäytössä. Tarkoituksena oli selvittää jäteveden biologisen suodatuksen soveltuvuutta haja-asutuksen jätevesien käsittelyyn. Kirjallisuusosiossa käsitellään haja-asutuksen jätevesien aiheuttamia ympäristövaikutuksia, ympäristölainsäädäntöä ja yleisesti käytössä olevia erilaisia jäteveden käsittelymenetelmiä, sekä vaihtoehtoisia käymäläratkaisuja. Ennen kokeellisen osuuden alkua asennettiin pienpuhdistamo oheislaitteineen omakotitalon viemärijärjestelmään. Tämän jälkeen päästiin tutkimaan puhdistamon puhdistustehokkuutta ja ympäristökuormitusta lähtevästä jätevedestä keräilynäyttein. Puhdistamolta lähtevän jäteveden kuormitusarvoja verrattiin Ympäristöministeriössä suunnitteilla oleviin enimmäisrajoihin: BOD7 5 g/(d,as), kokonaisfosfori 0,33 g/(d,as) ja kokonaistyppi 8,4 g/(d,as). Mitatut BOD7- ja kokonaistyppikuormitukset alittivat raja-arvot kerran. Muilla mittauskerroilla kuormitus oli enimmäisrajoja suurempi. Kokonaisfosforikuormitus oli kaikilla mittauskerroilla moninkertainen enimmäisrajaan verrattuna. Puhdistamon todellinen BOD7-reduktio oli noin 60 %. Kokonaisfosforin ja kokonaistypen reduktiot vaihtelivat paljon ollen kokonaisfosforilla korkeimmillaan 12 % ja kokonaistypellä 29 %.

Absorbex®-linjan tehokkuuden parantaminen

Laminating Papers Oy:n PK1 Absorbex®-linjan lajivalikoima on erittäin suuri. Johtuen laajasta lajivalikoimasta ja pienestä keskimääräisestä tilauskoosta, tehdään PK1:llä useita lajinvaihtoja päivässä. Diplomityön tavoitteena oli parantaa tehokkuutta rationalisoimalla lajivalikoimaa ja kehittämällä lajinvaihtoprosessia. Työn kirjallisuusosassa esitettiin Absorbex®-paperin valmistus, sekä paperilta vaaditut laatuominaisuudet. Lisäksi esitettiin paperin impregnointi ja loppukäyttö laminaatin runkopaperina. Kirjallisuusosassa käsiteltiin myös paperikonelinjan tuottavuutta ja tehokkuutta, sekä niiden yhteyttä kannattavuuteen, laatuun ja Laminating Papers Oy:n strategian toteuttamiseen. Lisäksi käsiteltiin paperikoneen tehokkuutta ja sen mittaamista hyötysuhteilla.Kokeellisessa osassa tehtiin alustava selvitys PK1:n kokonaishyötysuhteeseen vaikuttavista tekijöistä. Selvityksen mukaan PK1:n kokonaishyötysuhde on heikko johtuen suuresta hylyn määrästä. Hylky muodostuu pääasiassa lajinvaihtohylystä ja pituusleikkauksen leveyshäviöstä. Kokonaishyötysuhteen parantamiseksi pitää lajivalikoimaa saada pienemmäksi. Lajivalikoiman rationalisoimiseksi poistettiin valikoimasta lajit, joita asiakas ei enää tilaa, sekä pyrittiin yhdistämään laatuominaisuuksiltaan lähellä toisiaan olevia lajeja. Lisäksi tuotannollisesti hankalat lajit pyrittiin poistamaan tai muuttamaan laatuspesifikaatiota edulliseksi. Lajivalikoiman hallitsemiseksi tulevaisuudessa kehitettiin työohje lajien rationalisoinnista ja määriteltiin PK1:n ihanne lajivalikoiman laatualueet. Lajinvaihto prosessia tutkittiin automaattisen lajinvaihdon ja operaattorien toiminnan osalta. Automaattisen lajinvaihdon toimintakyky selvitettiin erityisessä kartoitustutkimuksessa ja operaattorien suoritukselle pyrittiin löytämään paras mahdollinen toimitapa. Lajivalikoiman rationalisoinnissa on suuri potentiaali tehokkuuden parantamiseksi. Ihanne lajivalikoimaan päästäessä saadaan pelkästään lajinvaihtohylyn vähenemisen kautta kokonaishyötysuhdetta nostettua noin kaksi prosenttiyksikköä. Potentiaalin hyödyntäminen vaatii pitkäjänteistä yhteistyötä ja säännöllistä seurantaa tuotannon, teknisen asiakaspalvelun, myynnin ja markkinoinnin kesken. Automaattisen lajinvaihdon häiriötön toiminta edellyttää huolellista käyttöä ja säännöllistä ylläpitoa. Lajinvaihto voidaan suorittaa tehokkaasti käyttämällä aina parhaiksi havaittuja toimitapoja.

Haulikkoratamelun minimoinnin suunnittelu

Työn tavoitteena oli tutkia kilpa- ja harjoitusammuntaan käytettävällä haulikkoradalla käytettäväksi soveltuvia passiivisia meluntorjuntamenetelmiä ja suunnitella niistä toimiva kokonaisuus kohderadoille siten, että rata-alueen läheisillä asuinalueilla alitetaan 50 dB LAIMax-taso sekä muilla alueilla ampumaratamelun ohjearvot. Aluksi tarkasteltiin kohderatojen vanhoja menetelmiä ja radan meluntorjunnan kannalta olennaiset suunnat selvitettiin mittauksilla. Myös laukausmelun spektriä tutkittiin mittauksilla. Olemassa oleville menetelmille etsittiin korvaavia ja täydentäviä menetelmiä. Radan sijoittaminen maastoon on tärkeä osa meluntorjuntaa uutta rataa suunniteltaessa, mutta kohteena olleiden ratojen sijoittamista ei voitu enää muuttaa. Koska haulikkoammunnan säännöt eivät mahdollista aliääniammusten tai äänenvaimentimien käyttöä, ei varsinaista melupäästöä pystytä pienentämään. Melulle altistuvan kohteen sisätilojen suojaaminenkin on käytännössä hyödytöntä, koska ampumamelun ohjearvot ovat ulkoalueille. Ainoastaan melun absorptio, etenemisen estäminen ja ohjaaminen ovat kelvollisia menetelmiä kohderadoilla. Rata-alueelle suunniteltiin uudet ratojen väliset meluseinät, joiden ääneneristävyys ja -absorptio on vanhoja seiniä parempi. Taustavallille suunniteltiin jatkamista maavallina ja korottamista meluaitana, joka toimii myös haulienkierrätysjärjestelmän runkona. Alueen maaperä suunniteltiin muutettavaksi akustisesti pehmeämmäksi. Käytettävien menetelmien suunnittelussa tehtiin eri vaihtoehdoille laskennallisia arvioita, tietokonemallinnuksia ja laboratoriokokeita. Myös uusia menetelmiä haulikkoradan meluntorjunnassa tutkittiin. Tutkimusten perusteella näitä menetelmiä tutkitaan jatkossa käytännössä.

Lentoaseman terminaalirakennuksen energiankäyttö ja sisäilmasto

Diplomityössä tarkasteltiin lentoaseman terminaalirakennuksen energia- ja ainevirtoja sekä sisäilman ominaisuuksia. Esimerkkikohteena oli Helsinki-Vantaan lentoaseman keskiterminaalirakennus, jonka 1. ja 2. rakennusvaiheen ulkovaippa muodosti taserajan. Taseen ulkopuolisista tekijöistä tarkasteltiin jäähdytysenergian tuotantoa ja ulkoilman laatua. Työn yhtenä tavoitteena oli muodostaa rakennukselle energiatase. Taseen avulla saatiin tietoa energian jakautumisesta eri toimintoihin ja löydettiin tekijät, joita suunnittelussa tulee painottaa. Terminaalin lähiympäristössä tutkittiin ulkoilman laatua mittausten avulla. Mittaustietoja käytetään apuna tulevaisuuden ilmanottosuunnittelussa. Työssä tarkasteltiin energia- ja ainevirtoina lämpö-, jäähdytys- ja sähköenergian sekä veden ostoa, tuotantoa ja kulutusta sekä prosessointia. Terminaalin lämpötarpeesta hieman yli puolet katettiin kaukolämmöllä. Loput noin 45 % lämpöenergiasta saatiin ns. ilmaisenergioista. Näistä merkittävimmäksi havaittiin sähkölaitteiden luovuttama lämpömäärä. Lämpöhäviöiden kannalta merkittäviä energiavirtoja olivat ilmanvaihdon ja vuotoilmojen kautta siirtyvät energiavirrat, joiden osuuden todettiin olevan noin 80 % terminaalin kokonaislämpöhäviöistä. Vaipan lämmöneristyskyky ja kyky absorboida auringon säteilyä todettiin hyviksi. Tulevaisuudessa tärkeitä suunnittelunäkökohtia tulevat olemaan ilmanvaihdon ja vuotoilman kautta siirtyvien energiavirtojen hallinta sekä sähköenergian ominaiskulutuksen pienentäminen. Ulkoilma todettiin mittauksin hyvätasoiseksi. Lento- ja maaliikenteen päästöarvot olivat lähellä toisiaan ja selvästi ohjearvoja alemmalla tasolla. Päästöjen sijaintiin vaikuttivat liikennemääriä enemmän tuuliolosuhteet. Tulevaisuudessa tuloilma voidaan johtaa terminaaliin yhtä hyvin joko lento- tai maaliikenteen puolelta.

Tailoring the surface density of silicon nanocrystals embedded in SiOx single layers

In this article, we explore the possibility of modifying the silicon nanocrystal areal density in SiOx single layers, while keeping constant their size. For this purpose, a set of SiOx monolayers with controlled thickness between two thick SiO2 layers has been fabricated, for four different compositions (x=1, 1.25, 1.5, or 1.75). The structural properties of the SiO x single layers have been analyzed by transmission electron microscopy (TEM) in planar view geometry. Energy-filtered TEM images revealed an almost constant Si-cluster size and a slight increase in the cluster areal density as the silicon content increases in the layers, while high resolution TEM images show that the size of the Si crystalline precipitates largely decreases as the SiO x stoichiometry approaches that of SiO2. The crystalline fraction was evaluated by combining the results from both techniques, finding a crystallinity reduction from 75% to 40%, for x = 1 and 1.75, respectively. Complementary photoluminescence measurements corroborate the precipitation of Si-nanocrystals with excellent emission properties for layers with the largest amount of excess silicon. The integrated emission from the nanoaggregates perfectly scales with their crystalline state, with no detectable emission for crystalline fractions below 40%. The combination of the structural and luminescence observations suggests that small Si precipitates are submitted to a higher compressive local stress applied by the SiO2 matrix that could inhibit the phase separation and, in turn, promotes the creation of nonradiative paths.

Dynamic single cell measurements of kinase activity by synthetic kinase activity relocation sensors.

BACKGROUND: Mitogen activated protein kinases (MAPK) play an essential role in integrating extra-cellular signals and intra-cellular cues to allow cells to grow, adapt to stresses, or undergo apoptosis. Budding yeast serves as a powerful system to understand the fundamental regulatory mechanisms that allow these pathways to combine multiple signals and deliver an appropriate response. To fully comprehend the variability and dynamics of these signaling cascades, dynamic and quantitative single cell measurements are required. Microscopy is an ideal technique to obtain these data; however, novel assays have to be developed to measure the activity of these cascades. RESULTS: We have generated fluorescent biosensors that allow the real-time measurement of kinase activity at the single cell level. Here, synthetic MAPK substrates were engineered to undergo nuclear-to-cytoplasmic relocation upon phosphorylation of a nuclear localization sequence. Combination of fluorescence microscopy and automated image analysis allows the quantification of the dynamics of kinase activity in hundreds of single cells. A large heterogeneity in the dynamics of MAPK activity between individual cells was measured. The variability in the mating pathway can be accounted for by differences in cell cycle stage, while, in the cell wall integrity pathway, the response to cell wall stress is independent of cell cycle stage. CONCLUSIONS: These synthetic kinase activity relocation sensors allow the quantification of kinase activity in live single cells. The modularity of the architecture of these reporters will allow their application in many other signaling cascades. These measurements will allow to uncover new dynamic behaviour that previously could not be observed in population level measurements.

Editorial: Serial Fecal Calprotectin and Lactoferrin Measurements for Early Diagnosis of Pouchitis After Proctocolectomy for Ulcerative Colitis: Is Pouchoscopy No Longer Needed?

This editorial discusses the role of serial measurements of fecal calprotectin or fecal lactoferrin for the early detection of pouchitis in patients with ulcerative colitis having undergone procto-colectomy with ileo-pouch-anal anastomosis. Furthermore, the role of fecal calprotectin and fecal lactoferrin for the monitoring of pouchitis is highlighted.

Towards high-quality simultaneous EEG-fMRI at 7T: Detection and reduction of EEG artifacts due to head motion.

The enhanced functional sensitivity offered by ultra-high field imaging may significantly benefit simultaneous EEG-fMRI studies, but the concurrent increases in artifact contamination can strongly compromise EEG data quality. In the present study, we focus on EEG artifacts created by head motion in the static B0 field. A novel approach for motion artifact detection is proposed, based on a simple modification of a commercial EEG cap, in which four electrodes are non-permanently adapted to record only magnetic induction effects. Simultaneous EEG-fMRI data were acquired with this setup, at 7T, from healthy volunteers undergoing a reversing-checkerboard visual stimulation paradigm. Data analysis assisted by the motion sensors revealed that, after gradient artifact correction, EEG signal variance was largely dominated by pulse artifacts (81-93%), but contributions from spontaneous motion (4-13%) were still comparable to or even larger than those of actual neuronal activity (3-9%). Multiple approaches were tested to determine the most effective procedure for denoising EEG data incorporating motion sensor information. Optimal results were obtained by applying an initial pulse artifact correction step (AAS-based), followed by motion artifact correction (based on the motion sensors) and ICA denoising. On average, motion artifact correction (after AAS) yielded a 61% reduction in signal power and a 62% increase in VEP trial-by-trial consistency. Combined with ICA, these improvements rose to a 74% power reduction and an 86% increase in trial consistency. Overall, the improvements achieved were well appreciable at single-subject and single-trial levels, and set an encouraging quality mark for simultaneous EEG-fMRI at ultra-high field.

Reliability of maximal grip strength measurements and grip strength recovery following a stroke.

STUDY DESIGN: Clinical measurement. PURPOSE: The test-retest reliability of maximal grip strength measurements (MGSM) is examined in subjects for 12 weeks post-stroke together with maximal grip strength recovery and the maximal-grip and upper-extremity strength measurements' relationship with capacity and performance test scores. METHODS: A Jamar dynamometer and the Motricity Index (MI) were used for strength measurements. The Chedoke Arm and Hand Activity Inventory and ABILHAND questionnaire for evaluating capacities and performances. RESULTS: MGSM were reliable (Intraclass Correlation Coefficients = 0.97-0.99, Minimal Detectable Differences = 2.73-4.68 kg). Among the 34 participants, 47% did not have a measurable grip strength one week post-stroke but 50% of these recovered some strength within the first eight weeks. The MGSM and MI scores were correlated with scores of tests of capacity and performance (Spearman's Rank Correlation Coefficients = 0.69-0.94). CONCLUSIONS: MGSM are reliable in the first weeks after a stroke. LEVEL OF EVIDENCE: N/A.

Role of Inflammatory Monocytes in Vaccine-Induced Reduction of Helicobacter felis Infection.

Despite the proven ability of immunization to reduce Helicobacter infection in mouse models, the precise mechanism of protection has remained elusive. In this study, we evaluated the role of inflammatory monocytes in the vaccine-induced reduction of Helicobacter felis infection. We first showed by using flow cytometric analysis that Ly6C(low) major histocompatibility complex class II-positive chemokine receptor type 2 (CCR2)-positive CD64(+) inflammatory monocytes accumulate in the stomach mucosa during the vaccine-induced reduction of H. felis infection. To determine whether inflammatory monocytes played a role in the protection, these cells were depleted with anti-CCR2 depleting antibodies. Indeed, depletion of inflammatory monocytes was associated with an impaired vaccine-induced reduction of H. felis infection on day 5 postinfection. To determine whether inflammatory monocytes had a direct or indirect role, we studied their antimicrobial activities. We observed that inflammatory monocytes produced tumor necrosis factor alpha and inducible nitric oxide synthase (iNOS), two major antimicrobial factors. Lastly, by using a Helicobacter in vitro killing assay, we showed that mouse inflammatory monocytes and activated human monocytes killed H. pylori in an iNOS-dependent manner. Collectively, these data show that inflammatory monocytes play a direct role in the immunization-induced reduction of H. felis infection from the gastric mucosa.