Carbon dioxide evolution from snow-covered agricultural ecosystems in Finland

Selostus: Hiilidioksidin kulku lumipeitteisessä ja paljaassa maassa

Mineralization of the recalcitrant oxalic and oxamic acids by electrochemical advanced oxidation processes using a boron-doped diamond anode

Oxalic and oxamic acids are the ultimate and more persistent by-products of the degradation of N-aromatics by electrochemical advanced oxidation processes (EAOPs). In this paper, the kinetics and oxidative paths of these acids have been studied for several EAOPs using a boron-doped diamond (BDD) anode and a stainless steel or an air-diffusion cathode. Anodic oxidation (AO-BDD) in the presence of Fe2+ (AO-BDD-Fe2+) and under UVA irradiation (AO-BDD-Fe2+-UVA), along with electro-Fenton (EF-BDD), was tested. The oxidation of both acids and their iron complexes on BDD was clarified by cyclic voltammetry. AO-BDD allowed the overall mineralization of oxalic acid, but oxamic acid was removed much more slowly. Each acid underwent a similar decay in AO-BDD-Fe2+ and EFBDD, as expected if its iron complexes were not attacked by hydroxyl radicals in the bulk. The faster and total mineralization of both acids was achieved in AO-BDD-Fe2+-UVA due to the high photoactivity of their Fe(III) complexes that were continuously regenerated by oxidation of their Fe(II) complexes. Oxamic acid always released a larger proportion of NH4 + than NO3- ion, as well as volatile NOx species. Both acids were independently oxidized at the anode in AO-BDD, but in AO-BDD-Fe2+-UVA oxamic acid was more slowlydegraded as its content decreased, without significant effect on oxalic acid decay. The increase in current density enhanced the oxidation power of the latter method, with loss of efficiency. High Fe2+ contents inhibited the oxidation of Fe(II) complexes by the competitive oxidation of Fe2+ to Fe3+. Low current densities and Fe2+ contents are preferable to remove more efficiently these acids by the most potent AO-BDD-Fe2+-UVA method.

Embodied pollution in Spanish household consumption: a disaggregate analysis

[spa] En este artículo aplicamos un modelo input-output ampliado medioambientalmente para analizar un aspecto específico de la hipótesis de la curva de Kuznets ambiental. El propósito del estudio es analizar si las estructuras de consumo de los hogares con una mejor ‘posición económica’ pueden tener un efecto positivo para reducir las presiones medioambientales. Para ello combinamos información de diferentes bases de datos para analizar el impacto de la contaminación atmosférica del consumo de diferentes hogares españoles en el año 2000. Consideramos nueve gases, i.e. los seis gases de efecto invernadero (CO2, CH4, N2O, SF6, HFCs, y PFCs) y otros tres gases (SO2, NOx, y NH3). Clasificamos los hogares en quintiles de gasto per capita y quintiles de gasto equivalente. Los resultados obtenidos muestran que hay una relación positiva y elevada entre el nivel de gasto y las emisiones directas e indirectas generadas por el consumo de los hogares; sin embargo, las intensidades de emisión tienden a disminuir con el nivel de gasto para los diferentes gases, con la excepción de SF6, HFCs, y PFCs.

Biomarkers of oxidative stress and its association with the urinary reducing capacity in bus maintenance workers.

BACKGROUND: Exposure to particles (PM) induces adverse health effects (cancer, cardiovascular and pulmonary diseases). A key-role in these adverse effects seems to be played by oxidative stress, which is an excess of reactive oxygen species relative to the amount of reducing species (including antioxidants), the first line of defense against reactive oxygen species. The aim of this study was to document the oxidative stress caused by exposure to respirable particles in vivo, and to test whether exposed workers presented changes in their urinary levels for reducing species.METHODS: Bus depot workers (n = 32) exposed to particles and pollutants (respirable PM4, organic and elemental carbon, particulate metal content, polycyclic aromatic hydrocarbons, NOx, O3) were surveyed over two consecutive days. We collected urine samples before and after each shift, and quantified an oxidative stress biomarker (8-hydroxy-2'-deoxyguanosine), the reducing capacity and a biomarker of PAH exposure (1-hydroxypyrene). We used a linear mixed model to test for associations between the oxidative stress status of the workers and their particle exposure as well as with their urinary level of reducing species.RESULTS: Workers were exposed to low levels of respirable PM4 (range 25-71 μg/m3). However, urinary levels of 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine increased significantly within each shift and between both days for non-smokers. The between-day increase was significantly correlated (p < 0.001) with the concentrations of organic carbon, NOx, and the particulate copper content. The within-shift increase in 8OHdG was highly correlated to an increase of the urinary reducing capacity (Spearman ρ = 0.59, p < 0.0001).CONCLUSIONS: These findings confirm that exposure to components associated to respirable particulate matter causes a systemic oxidative stress, as measured with the urinary 8OHdG. The strong association observed between urinary 8OHdG with the reducing capacity is suggestive of protective or other mechanisms, including circadian effects. Additional investigations should be performed to understand these observations.

Evolution of the ferric reductase domain (FRD) superfamily: modularity, functional diversification, and signature motifs.

A heme-containing transmembrane ferric reductase domain (FRD) is found in bacterial and eukaryotic protein families, including ferric reductases (FRE), and NADPH oxidases (NOX). The aim of this study was to understand the phylogeny of the FRD superfamily. Bacteria contain FRD proteins consisting only of the ferric reductase domain, such as YedZ and short bFRE proteins. Full length FRE and NOX enzymes are mostly found in eukaryotic cells and all possess a dehydrogenase domain, allowing them to catalyze electron transfer from cytosolic NADPH to extracellular metal ions (FRE) or oxygen (NOX). Metazoa possess YedZ-related STEAP proteins, possibly derived from bacteria through horizontal gene transfer. Phylogenetic analyses suggests that FRE enzymes appeared early in evolution, followed by a transition towards EF-hand containing NOX enzymes (NOX5- and DUOX-like). An ancestral gene of the NOX(1-4) family probably lost the EF-hands and new regulatory mechanisms of increasing complexity evolved in this clade. Two signature motifs were identified: NOX enzymes are distinguished from FRE enzymes through a four amino acid motif spanning from transmembrane domain 3 (TM3) to TM4, and YedZ/STEAP proteins are identified by the replacement of the first canonical heme-spanning histidine by a highly conserved arginine. The FRD superfamily most likely originated in bacteria.

Targeting vascular NADPH oxidase 1 blocks tumor angiogenesis through a PPARα mediated mechanism.

Reactive oxygen species, ROS, are regulators of endothelial cell migration, proliferation and survival, events critically involved in angiogenesis. Different isoforms of ROS-generating NOX enzymes are expressed in the vasculature and provide distinct signaling cues through differential localization and activation. We show that mice deficient in NOX1, but not NOX2 or NOX4, have impaired angiogenesis. NOX1 expression and activity is increased in primary mouse and human endothelial cells upon angiogenic stimulation. NOX1 silencing decreases endothelial cell migration and tube-like structure formation, through the inhibition of PPARα, a regulator of NF-κB. Administration of a novel NOX-specific inhibitor reduced angiogenesis and tumor growth in vivo in a PPARα dependent manner. In conclusion, vascular NOX1 is a critical mediator of angiogenesis and an attractive target for anti-angiogenic therapies.

The environmental effectiviness of alternative agri-environmental policy reforms : theoretical and empirical analysis

Selostus: Maatalouden ympäristöpolitiikan reformien tehokkuus ravinnepäästöjen vähentämisessä - teoreettinen ja empiirinen analyysi

Öljynjalostamon tyhjöyksikön esilämmitysuunin optimointi

Työn tarkoituksena oli vertailla kahta kaupallista prosessiuunisimulointiohjelmaa sekä selvittää onko toinen ohjelma soveltuva Neste Jacobs Oy:n käyttöön. Tavoitteena oli selvittää ohjelmien ominaisuuksien eroja ja rajoitteita sekä tuloksien yhdenmukaisuutta. Kirjallisuusosassa perehdyttiin prosessiuunien toimintaperiaatteisiin, yleisiin mitoitusperiaatteisiin ja säteilylämmönsiirron perusteisiin. Kirjallisuusosassa käsiteltiin myös prosessiuunien polttimien toimintaa ja NOx-päästöjä vähentäviä polttotekniikoita. Molemmilla laskentaohjelmilla laadittiin kuumaöljy- ja tyhjöuuni, joiden tuloksia vertailtiin tärkeimpien prosessiarvojen perusteella ja toisen ohjelman osalta myös laitevalmistajan ilmoittamiin arvoihin. Tällä ohjelmalla tutkittiin tyhjöuunin höyrynruiskutuksen ja koksaantumisen vaikutuksia prosessiin sekä säteilyosan leveyden muutoksen vaikutusta säteilylämmönsiirtoon. Ohjelmien ominaisuuksien keskeisimmät erot liittyivät kaksifaasivirtauksen laskentaan, prosessiaineen massavirran rajoituksiin, ilman esilämmittimen käyttöön ja laskentamallien paineen kontrollointiin. Tulokset erosivat savukaasun ja tuubien lämpötilojen ja painehäviön laskennassa. Tuloksien ja ominaisuuksien perusteella toisen ohjelman ei todettu olevan täysin soveltuva Neste Jacobs Oy:n käyttöön.

Ventilation, Oxidative Stress, and Nitric Oxide in Hypobaric versus Normobaric Hypoxia.

PURPOSE: Slight differences in physiological responses and nitric oxide (NO) have been reported at rest between hypobaric hypoxia (HH) and normobaric hypoxia (NH) during short exposure.Our study reports NO and oxidative stress at rest and physiological responses during moderate exercise in HH versus NH. METHODS: Ten subjects were randomly exposed for 24 h to HH (3000 m; FIO2, 20.9%; BP, 530 ± 6 mm Hg) or to NH (FIO2, 14.7%; BP, 720 ± 1 mm Hg). Before and every 8 h during the hypoxic exposures, pulse oxygen saturation (SpO2), HR, and gas exchanges were measured during a 6-min submaximal cycling exercise. At rest, the partial pressure of exhaled NO, blood nitrate and nitrite (NOx), plasma levels of oxidative stress, and pH levels were additionally measured. RESULTS: During exercise, minute ventilation was lower in HH compared with NH (-13% after 8 h, P < 0.05). End-tidal CO2 pressure was lower (P < 0.01) than PRE both in HH and NH but decreased less in HH than that in NH (-25% vs -37%, P < 0.05).At rest, exhaled NO and NOx decreased in HH (-46% and -36% after 24 h, respectively, P < 0.05) whereas stable in NH. By contrast, oxidative stress was higher in HH than that in NH after 24 h (P < 0.05). The plasma pH level was stable in HH but increased in NH (P < 0.01). When compared with prenormoxic values, SpO2, HR, oxygen consumption, breathing frequency, and end-tidal O2 pressure showed similar changes in HH and NH. CONCLUSION: Lower ventilatory responses to a similar hypoxic stimulus during rest and exercise in HH versus NH were sustained for 24 h and associated with lower plasma pH level, exaggerated oxidative stress, and impaired NO bioavailability.

Three-dimensional model of bubbling fluidized bed combustion

 Diplomityön tarkoituksena on kehittää kolmiulotteinen malli kerrosleijupoltolle. Työn kirjallisuusosa sisältää seuraavat perusteet kerrosleijupolton tekniikasta: yleistiedot, leijutus- ja palamisilmiöt, kiinteän aineen ja kaasun sekoittuminen, päästöt ja lämmönsiirto. Lisäksi palamissysteemin mallinnuksen perusteet ja ratkaisumenetelmät ovat esitelty. Työn mallinnusosassa kehitetty koodi on ohjelmoitu Fortran-ohjelmointikielellä. Kehitetty malli perustuu olemassa olevaan malliin kiertoleijupoltosta. Yhtälö kiintoainekonsentraatioprofiilille on vaihdettu ja kiertovirta on poistettu koodista. Mallilla on tehty herkkyystarkasteluja polttoaineen ja kaasun sekoittumisen sekä reaktiokertoimen vaikutukselle. Visualisointi on tehty ohjelmassa Tecplot 360 ja mallinnustuloksia on vertailtu mitattuihin tuloksiin. Mallin laskemattulokset vastaavat hyvin mittaustuloksia ja kokemusperäisiä tietoja; monissa tapauksissa malli pystyy kvantitatiivisesti kuvaamaan parametrien variointia ja kaikissa tapauksissa malli antaa ainakin kvalitatiivisesti oikeita tuloksia. Työhön liittyvän kehityksen ja mallinnuskokemuksen perusteella on tehty ehdotukset mallin tulevaa kehitystä ja mittauksia varten.

Sellu ja paperiteollisuuden jätevesien tertiäärikäsittelyn kemikaloinnin optimointi

Kuluneen vuosikymmenen aikana metsäteollisuuden päästöt ympäristöön ovat pienentyneet huomattavasti tuotantomäärien kasvustahuolimatta. Lainsäädännön myötä lupa-arvot tiukentuvat edelleen joten olemassa olevia puhdistus prosesseja on parannettava ja niiden rinnalle on kehitettävä uusia, yhä tehokkaampia menetelmiä. Aquaflow Oy suunnittelee jäteveden puhdistamoja sellu- ja paperiteollisuuteen. Kilpailun kiristyessä kilpailuetua haetaan jatkuvan kehittymisen kautta. Yhä useammilla jäteveden puhdistamoilla tarvitaan teriäärikäsittely biohajoamattoman aineksen poistamiseen. Tertiäärikäsittely on käyttökustannuksiltaan kallis kemikaali kulutuksensa vuoksi. Tässä työssä pyrittiin optimoimaan tertiääriprosessin kemikaalien syöttöä. Lisäksi selvitettiin millaisissa oloissa keskeiset saostus ja flokkaus prosessit toimivatparhaiten, sekä mitkä tekijät vaikuttavat merkittävästi jäteveden kemiallisen käsittelyn tulokseen. Saatujen tulosten perusteella kemikaalien sekoituksen tehostuksen seurauksena kemikaali määriä voidaan pienentää, samalla puhdistustulos paranee ja jäännöskemikaalien määrä pienenee. pH:n säätö on olennainen osa prosessin toiminnan kannalta, jos pH ei ole kemikaalien toiminta alueella ei puhdistusta tapahdu ja kemikaalit kulkeutuvat luontoon. Tertiäärikäsittelyyn tulevan jäteveden online seurannan avulla juuri oikea kemikaaliannos olisihelpompaa määrittää kuin päivän viiveellä tulevien laboratorio analyysien perusteella ja yli-/ali annostukselta vältyttäisiin

Hybridilämmityksen vaikutus sähkön- ja lämmöntuotantoon

Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää kaukolämmityksen rinnalla käytettävän toisen lämmitysmuodon, tässä tapauksessa sähkölämmityksen, vaikutusta sähkön- ja lämmöntuotantoon. Tämä tutkimus liittyy ¿Kehittyvä kaukolämpö -hankkeen pilottiosaan. Hankkeen pilottiosassa tutkitaan hybridilämmityksen kannattavuutta ja vaikutuksia sekä kuluttajan että yhdyskunnan kannalta. Tämätutkimus jatkaa jo aikaisemmin tehtyä tutkimusta 'Hybridilämmityksen kustannusvaikutukset', jossa tutkittiin kaukolämmityksen taloudellisuutta kuluttajan kannalta elinkaarianalyysin avulla. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on määrittää hybridilämmityksen niin taloudelliset kuin ympäristölliset vaikutukset yhdyskunnan kannalta. Yhdyskunnan osalta vaikutuksia tarkasteltiin referenssikaupungin avulla. Referenssikaupungin alkuarvot perustuvat jo aiemmin tähän pilottiosaan tehtyyn tutkimukseen 'Hybridilämmityksen kustannusvaikutukset'. Näitä arvoja hyväksi käyttäen referenssikaupungille perustettiin kaksi energian tuotantorakennemallia ja molemmille malleille kaksi eri skenaariota hybridilämmityksen kasvamisesta. Skenaarioissa otettiin huomioon myös päästökaupan vaikutukset. Molemmat skenaariot osoittivat päästökaupan vaikutukset mukaan luettuna, ettei sähkölämmityksen käyttäminen kaukolämmityksen ohella tuo ainoastaan yhdyskunnalle lisää tuotantokustannuksia, vaan se lisää myös päästöjä. Tulevaisuuden epävarmuutta analysoitiin herkkyysanalyysin avulla. Tutkimusta varten laadittiin tuontienergian ja kotimaisten polttoaineiden hinnoille kaksi skenaariota, joilla laskettiin vuositason tuotantokustannukset. Jokainen skenaario toi huomattavan lisän niin tuotantokustannuksiin kuin päästöihin. Eri skenaarioilla oli vaikutus kaukolämmön pysyvyyskäyrän muotoon ja näin myös voimalaitoksien käyttötunteihin. Laitoksien huipun käyttötunnit pienenevät ja tuotantokustannukset tuotettua energiayksikköä kohden kasvavat. Tapauksessa, jossa on edullista käyttää peruskuormalaitoksia mahdollisimman paljonvuoden aikana, hybridilämmityksen käyttäminen siirsi tilannetta päinvastaiseen suuntaan. Tämä suunta tarkoittaa sitä, että halpaa peruskuormatuotantoapitää korvata kalliimmalla ja enemmän päästöjä aiheuttavalla erillistuotannolla. Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat, että mikäli sähkölämmityksen yleistyminen kaukolämmityksen rinnalla lisääntyy, aiheuttaa se yhdyskunnalle huomattavia lisäkustannuksia ja päästöjä. Yksi sähkölämmityksen käyttöä lisäävä tekijä on kuluttajien mielikuva. Kuluttajien mielikuva sähkölämmityksestä on, että se on asennuskustannuksiltaan edullinen ja helppo asentaa. Todellisuudessa sähkölämmityksen käyttäminen tuo odottamattomia lisäkustannuksia kuluttajille energiantuotantolaitoksien omien lisääntyvien tuotantokustannusten kautta. Nämä kustannukset voivat realisoitua esimerkiksi kohonneiden sähkön ja kaukolämmön energiamaksujen tai sähkön siirtomaksujen muodossa. Ainoastaan kuluttajien mielikuvien muuttamisella voidaan päästä yhdyskunnan kannalta taloudellisempaan ja ympäristöystävällisempään energiantuotantomalliin.

Hiilidioksidipäästöjen päästöoikeuksien markkinat ja niillä toimiminen

Pro gradu -tutkielmassa johtoajatuksena oli pohtia hiilidioksidin päästöoikeuden markkinahinnan muodostumista ja hinnanmuutoksen vaikutuksia yksittäisen päästökaupassa mukana olevan toiminnanharjoittajan tilinpäätökseen. Työssä tarkasteltiin Euroopan unionin ensimmäisen päästökauppakauden 2005-2007 päästöoikeusmarkkinoiden muodostumista olemassa olevien ja olleiden järjestelmien perusteella. Tutkielman kokeellisessa osuudessa tavoite oli selvittää päästökauppatoimijalle taloudellisesti edullisin toimintamalli muodostumassa olevilleEuroopan unionin päästöoikeusmarkkinoille. Esimerkkiyritys toimi päästöoikeuksien ostajana markkinoilla. Toimintamallien testaus suoritettiin laskuesimerkein, joissa lähtöarvoina olivat toimijalle ilmaiseksi annetut päästöoikeudet, päästökauppa-kaudella laaditut tilinpäätökset sekä toimijan vuotuiset ennustetut päästöt. Laskelmissa oletettiin päästöoikeusmarkkinoiden olevan täydelliset. Hintataso-tarkastelu suoritettiin kahdella hintatasomallilla, joiden herkkyysanalyysissä vuoden 2007 hintataso toteutui päinvastoin kuin mallissa oletettiin. Laskelmissamielenkiinnon kohteina olivat päästökaupan vaikutukset tiettyihin taseen ja tuloslaskelman eriin, kun päästöoikeuksia joudutaan ostamaan markkinoilta oikeuksien hinnan vaihdellessa. Kun päästöoikeuksien hinta muuttuu, ceteris paribus, päästöoikeuksien arvo taseessa muuttuu: oikeuksien uudelleenarvotus tilinpäätöspäivänä joko lisää tai vähentää tilikauden tulosta. Koska tilikauden voitto on taseen vastattavaa puolen omaa pääomaa, vaikuttaa voiton muutos myös taseen loppusummaan. Päästökauppa vähentää varoja yrityksen kassasta, kun yritys on ostajan asemassa päästöoikeusmarkkinoilla.