In the World the availability of the clean drinking water is a serious problem. The appearance of this problem is different in developed and developing countries. Even though water treatment technologies are widely studied and improved, the developing countries do not have the same economic capacities to utilize the sufficient treatment methods. This thesis concentrates on the utilization of secondary materials in water treatment as adsorbents. These materials are potential for the low-cost treatment of water. For the testing of the secondary materials, two pollutants were chosen as model compounds: organic pharmaceutical diclofenac and inorganic arsenic As(V), since they have been recognized to be problematic in water treatment. Two industrial by-products were chosen as secondary materials to be tested as adsorbents. Sachtofer is a by-product from titanium dioxide TiO2 production and Red mud is a waste material originating from aluminium oxide Al2O3 production. Third material tested was sand from Brazil obtained via cooperation with the Federal Institute of Goias in Goiania, Brazil. In this thesis a commercial adsorbent CFH-12 (Kemira) was chosen as a reference material. The literature part of the thesis contains theoretical considerations on the utilization of adsorption in water treatment. In addition the effect of organic and inorganic impurities in water bodies are discussed in a general level. The experimental part of the thesis presents first the characterization results of the secondary materials. The specific surface areas (BET) were measured for all the secondary materials. The surface structures were studied with scanning electron microscopy (SEM). For some of the adsorbents, the pH of the point of zero charge was determined as well as the elemental composition with XRF. One part of this thesis concentrated on studying the effect of pre-treatment on the adsorption efficiency of the materials. In this case, the adsorption materials were washed with distilled water and treated with hydrochloric acid. The adsorption experiments were carried out as batch experiments. Diclofenac concentration during the experiments was analyzed with spectrophotometry and HPLC. The best removal, i.e. 16% of diclofenac was achieved with HCl-activated Brazilian sand. With Red mud the HCl-activated sample was the most effective with 8% removal. The HCl-activated Sachtofer removed only 4% of diclofenac. The change in the arsenic concentration during the experiments was analyzed by ICP-MS. With Sachtofer, all three pre-treated samples removed 100% of arsenic. All Red mud and Brazilian sand samples were able to remove arsenic in significant amount. Though, after HCl-activation, the removal of arsenic was higher giving 98% for Red mud and 100% for the Brazilian sand. The diclofenac removal was assumed to be difficult and the 16% removal was a quite good result. The problem seems to be too high pH. By adjusting pH to a lower level, the higher removal efficiency might be achievable. All arsenic removal results were promising, and with all the material samples the removal was higher than 90%. These results confirm that the secondary materials are potential adsorbents for in water treatment. With certain adsorbents, the removal was high even without any pre-treatment. This is economically interesting possibility that should be studied more, especially due to the possibility of improving the water treatment in developing countries. / Puhtaan juomaveden puute on todellinen ongelma maailmassa. Se on ongelma jossa erityisesi kehittyvät ja kehittyneet maat ovat eriarvoisessa asemassa. Vaikka vedenpuhdistusprosesseja tutkitaan paljon ja ne ovat pitkälle kehittyneitä, ei kehittyvillä mailla ole välttämättä taloudellisia resursseja hyödyntää riittävää vedenpohditus tekniikkaa. Tässä työssä on tutkittu kierrätysmateriaalien hyötykäyttöä adsorbentteinä vedenpuhdistuksessa. Puhdistettaviksi malliaineeksi valittiin orgaaninen lääkeaine diklofenakki sekä epäorgaaninen arseeni As(V), koska niiden on havaittu aiheuttavan ongelmia nykyisissä vedenpuhdistusprosesseissa. Adsorptiomateriaaleina tässä työssä käytettiin teollisuuden sivutuotteina syntyneitä Sachtoferia joka on titaanidioksidin valmistuksen sivutuote, sekä punaliejua, joka alumiinioksidin valmistuksessa syntynyttä jätemateriaalia. Kolmantena materiaalina testattiin Brasilialaista -hiekkaa, jota saatiin tutkimustarkoituksiin yhteistyön kautta, Federal Institute of Goias, Goiania, Brasilia toimittamana. Työhön haluttiin valita myös yksi kaupallinen adsorptiomateriaali joka toimisi referenssimateriaalina, ja tämän vuoksi valitsimme adsorptiomateriaaliksi Kemiran CFH-12 -tuotteen. Työn kirjallisuus osiossa selvitetään adsorption teoriaa sekä sen hyödyntämistä vesienpuhdistuksessa. Myös orgaanisen ja epäorgaanisten haitta-aineiden vaikutuksia veden laatuun tarkastellaan yleisellä tasolla. Kokeellisen osan alussa työssä käytettyjen adsorbenttien ominaisuuksia tutkittiin erilaisilla menetelmillä, joilla arvioitiin materiaalien kykyä adsorboida malliaineita. Materiaaleille määritettiin mm. pH jossa materiaalin pintavaraus on nolla (point of zero charge). Lisäksi materiaaleille tehtiin BET-analyysi ominaispinta-alan selvittämiseksi ja niiden pintaa ja rakennetta tutkittiin elektronimikroskoopilla. Osalle aineista tehtiin myös alkuaineanalyysi. Työssä haluttiin myös tutkia vaikuttaisiko materiaalien esikäsittely adsorptiotehokkuuteen. Tämän vuoksi adsorptiomateriaaleja pestiin tislatulla vedellä sekä käsiteltiin suolahapolla. Adsorptiokokeet toteutettiin laboratoriomittakaavassa panoskokeina. Diklofenakin pitoisuutta seurattiin kokeen aikana spektrofotometrillä sekä HPLC analyysi menetelmällä. Paras tulos diklofenakin poistossa saatiin HCl -aktivoidulla Brasilialaisella hiekalla, jolloin poistuma oli 16 %. Punaliejulla käsitellyistä näytteistä paras poistuma, 8 %, saatiin myös HCl -aktivoidulla näytteellä. HCl -aktivoidulla Sachtoferilla poistuma oli vain 4 %. Arseenin pitoisuuden muutosta kokeen aikana analysoitiin ICP-MS menetelmällä. Kaikkilla kolmella Sachtofer -näytteellä arseenin poistuma oli 100 %. Kaikki punalieju ja Brasilialainen hiekka näytteet adsorboivat arseenia merkittävästi. Kuitenkin HCl -käsitellyillä näytteillä poistuma oli paras, punaliejulle 98 % ja Brasilialaiselle hiekalle 100 %. Diklofenakin poistamisen vedestä oletettiin olevan haastavaa, ja saavutettu 16 % poistuma oli hyvä tulos. Ongelmana diklofenakin poistossa oli todennäköisesti liian korkea pH ja mikäli pH:ta onnistutaan säätämään enemmän happamaksi, poistuma voisi olla korkeampi. Arseenin adsorptio kokeiden tulokset olivat todella lupaavia, ja kaikilla materiaaleilla poistuma oli vähintään 90 %. Näiden tulosten perusteella voidaan todeta että kierrätysmateriaalit ovat hyvin potentiaalinen vaihtoehto vedenkäsittelyadsorbenteiksi. Osa materiaaleista toimi arseenin poistossa tehokkaasti myös ilman esikäsittelyä. Tämä on taloudelliselta kannalta mielenkiintoinen tulos, jota tulisi tutkia lisää, erityisesti kehittyvien maiden vedenpuhdistuksen tehokkuuden parantamiseksi.

Tässä kandidaatintyössä tarkastellaan polttokelpoisen jätteen koostumusta Oulun Jätehuollon toimialueella ja vertaillaan saatuja tuloksia muualle Suomeen. Lisäksi työssä perehdytään kunnallisiin jätehuoltomääräyksiin sekä erilaisiin Suomessa käytettäviin jätteenpolttotekniikoihin.

Ihminen on tuottanut energiaa historiansa aikana useilla eri menetelmillä. Ydinvoima on yksi teknologisesti kehittyneimmistä energian tuotantomuodoista. Ydinvoimalaonnettomuuksissa vapautuva radioaktiivinen materiaali on pitkä ikäinen jäte joka ei katoa ympäristöstämme. Tässä työssä selvitetään kirjallisuuskatsauksena millaisia puhdistusmenetelmiä on käytetty ydinvoimalaonnettomuuksien siivoamisen yhteydessä, sekä mitä kehitystä menetelmissä on tapahtunut. Radioaktiivinen materiaali on eliöille vaarallista sen ionisoivan säteilyn vuoksi. Säteily voi vahingoittaa eliöitä solutasolla, joka pahimmillaan aiheuttaa eliön kuoleman. Ydinvoimalaonnettomuuksissa vapautuu suuria määriä radioaktiivista materiaalia joka leviää ilmakehään, maaperään sekä vesistöihin. Ilmakehästä radioaktiivista materiaalia ei voida puhdistaa, vaan on odotettava, että se laskeutuu laskeumana. Maaperää voidaan puhdistaa, mutta yleisimmin käytetty menetelmä on siirtää radioaktiivisesti pilaantunut materiaali pois tai haudata se paikan päällä. Vedestä radionukeidit voidaan suodattaa pois, esimerkiksi NURES-menetelmällä joka on käytössä Fukushiman onnettomuusalueella. Uusimmissa tutkimuksissa on tutkimuksen kohteena ollut bioremediaatio, eli kuinka voitaisiin hyödyntää organismien kykyä sitoa itseensä nuklideja maaperästä ja vedestä. Geobakteerien on tiedetty pystyvän mineralisoimaan rautaa ja uraania maaperässä. Esimerkiksi on tutkittu yksisoluisia leviä jotka voivat ottaa sisäänsä cesiumia. Ydinvoimaloissa ei ole tapahtunut montaa vakavaa onnettomuutta ja kaikista niistä on opittu. Menetelmät ovat toimivia, mutta kalliita. Tärkeimpään ongelmaan ei ole kuitenkaan vielä saatu vastausta, eli minne loppusijoitetaan radioaktiivinen materiaali, jotta se olisi turvassa eikä aiheuttaisi vaaraa ympäristölleen.

Työn tarkoituksena on tarkastella sähkökäyttöisten henkilöautojen ympäristönäkökulmia elinkaaren kriittisissä vaiheissa: valmistus- ja käyttövaiheessa sekä käytöstä poistamisessa. Työssä ei pyritä rakentamaan täydellistä sähköauton elinkaarta, vaan tavoitteena on nostaa esille keskeisimmät kohdat sähköauton elinkaaresta. Soveltuvin osin aihetta tarkastellaan erityisesti Suomen näkökulmasta. Sähköautot ovat ajankohtainen aihe, sillä niiden suosio maailmalla on selvässä nousussa. Sähköautojen tekniikkaa tutkitaan ja kehitetään jatkuvasti, jotta sähköautoista saataisiin tasavertainen vaihtoehto polttomoottoriautojen rinnalle. Työ perustuu kirjallisuuteen, erilaisiin dokumentteihin, artikkeleihin sekä tieteellisiin julkaisuihin. Työn lopussa on esitetty laskelmia ajatuksesta, että koko Suomen henkilöautokanta sähköistettäisiin. Laskelmat perustuvat sähköauton teknisiin tietoihin sekä keskimääräisiin arvoihin henkilöauton käytöstä. Sähköautojen ympäristövaikutuksista liki puolet aiheutuvat valmistuksen aikana. Suurimpana syynä tähän on valmistusprosessin suuri metallien tarve ja niiden käsittely sekä komponenttien valmistustavat ja teknologia. Lisäksi elektroniset komponentit sisältävät erilaisia materiaaleja, jotka ovat haasteellisia kierrättää ja voivat olla myrkyllisiä ympäristölle. Käyttövaiheessa suurin osa ympäristövaikutuksista aiheutuu akuston lataamiseen käytetyn sähköenergian tuotantotavasta. Sähköntuotannon päästöt vaihtelevat suuresti tuotantotavan mukaan ja vaikuttavat näin välillisesti sähköauton päästöihin. Käyttövaiheessa sähköautojen huollon tarve on polttomoottoriautoja vähäisempää, sillä sähkömoottori, akusto ja muu elektroniikka eivät vaadi säännöllistä huoltoa. Sähköautojen käytöstä poistaminen on lähes vastaavanlainen prosessi kuin polttomoottoriautoilla. Erona on vain akuston käsittely. Suomessa suurin osa romuauton materiaaleista voidaan kierrättää, mukaan lukien litiumioniakkujen komponentit. Tutkimuksessa tehdyt laskelmat osoittavat, että Suomessa sähkökäyttöisten henkilöautojen akuston vaatima energiankulutus olisi katettavissa ympäristöystävällisillä uusiutuvilla sähköntuotantotavoilla. Lisäksi sähkökäyttöisten henkilöautojen ja polttomoottoriautojen vuotuisissa kustannuksissa on selkeä ero sähköautojen hyväksi, kun tarkastellaan sähköauton lataamiseen kuluvan sähkön hintaa ja polttomoottoriauton vaatiman bensiinin kustannuksia. Muita kustannuksia ei ole otettu huomioon laskelmissa. Laskelmien tulokset ovat karkeita, mutta suuntaa antavia sähköauton lataamisen sähkönkulutuksesta ja käytön kuluista. / The aim of the thesis is to consider the environmental aspects of an electric passenger car at the critical stages of its lifecycle: production, use and deprecation stages. Instead of building a complete life cycle of an electric car, the objective of the study is to highlight the most crucial stages in the life cycle. Where applicable, the aspects are considered from Finland’s point of view. The electric car is a hot topic at the moment because their popularity is rising all over the world. The technology of electric cars is studied continuously to develop the electric car as an electric alternative to the conventional combustion engine car. This work is based on literature, different documents, articles and scientific publications. At the end of this work calculations of the thought that all passenger cars in Finland would be electric-driven have been presented. The calculations are based on the technical facts of electric cars and average data concerning the use of passenger cars. Almost half of the environmental impacts of electric cars are due to the production stage. The biggest reason for this is the need and upgrading of metals, together with the production of components. Furthermore, also the electronic components include different materials which are challenging to recycle and could be toxic to the environment. At the usage stage, the major environmental impacts are result from the production of the electricity that has been used to load the batteries of the electric car. The emissions of the electricity production vary tremendously depending on the production technology and indirectly they affect the emissions of the electric car. The need of maintenance for an electric car is lower than for a combustion engine car because the electric motor, battery and other electronics of an electric car do not require service regularly. Deprecation is almost a similar process to both electric and combustion engine cars. The main difference is the handling of batteries. In Finland, the biggest part of the material from a wrecked car can be recycled, including the Li-ion battery components. The calculations made in the study show that it could be possible to produce enough electricity from renewable, environmental friendly resources to charge all the passenger cars in Finland if they were electric. Also there is a significant difference in the annual costs in favor of the electric car, when taking the price of the charged electricity and gasoline consumption into consideration. Other costs have not been counted in the calculations. The results of the calculations are rough but indicative giving information about charging and usage costs of an electric passenger car.

Kandidaatintyön tavoitteena oli tutkia eri pajulajien ominaisuuksia ja pajukosteikkojen hyödyntämistä vesienpuhdistuksessa. Työssä etsittiin kirjallisuudesta tietoa millaisiin eri tarkoituksiin pajukosteikkoja voidaan käyttää, ja kuinka pajua voidaan näihin tarkoituksiin hyödyntää. Näihin eri tarkoituksiin kuuluivat jätevedenpuhdistamoiden vesien jälkikäsittely, varsinainen kotitalouksien jätevesien puhdistus, kaatopaikkojen, kaivosten sekä turvetuotantoalueiden valumavesien käsittely. Työssä on myös kappale pajujen ominaisuuksista, jossa käsiteltiin eri pajulajeja, niiden ominaisuuksia ja pajukosteikkojen hyödyntämisen historiaa. Työn lopuksi käytiin läpi pajukosteikoilta saatuja puhdistustuloksia. Työssä saatiin tietoa pajukosteikkojen rakenteista ja toimintamekanismeista. Yksittäisten pajukosteikkojen puhdistustuloksia ei voida suoraan yleistää kaikkialle, erilaisten olosuhteiden, lajikkeiden ja jätevesien koostumuksen vuoksi. Kuitenkin suoritettujen pajukosteikkojen testauksen lukumäärä ja yleisesti positiiviset tulokset antoivat positiivisen käsityksen tekniikan ja pajujen potentiaalista. / The goal of this bachelor’s thesis was to investigate the properties of different species of willow, and ways to use constructed wetlands planted with willow in water treatment. In this thesis information about willows, methods, uses and results from research were collected from literature, as much as possible. These uses include secondary treatment after traditional treatment in facilities, treatment of municipal wastewater from single households, treatment of minewater and runoff water from peat extraction areas, and treatment of landfill leachate. This thesis also contains a chapter about properties of willow, in which properties and differences between species of willow, how they could be utilized in water treatment and history of using willow in wastewater treatment were investigated. At the end of this thesis, results from different uses were compiled. One result of this thesis was the information about structure and mechanics of constructed wetlands. Results from only one separate willow tree wetland cannot be generalized everywhere, because of different conditions, species of willow and composition of wastewater. But great amount of research made and generally positive results gave positive image about the potential of using willow tree plantations in water treatment.

Perinteisesti erotusmenetelmänä käytetty tislaus soveltuu huonosti komponenteille, jotka muodostavat keskenään atseotroopin. Esimerkiksi vesi ja etanoli muodostavat atseotroopin 94 massa-%:n etanolipitoisuudessa. Sen sijaan höyrypermeaatiolle ja pervaporaatiolle atseotroopit eivät tuota ongelmia, joten niitä voidaan käyttää esimerkiksi puhtaan bioetanolin valmistuksessa erotusmenetelmänä. Tämä kandidaatintyö käsittelee höyrypermeaatiota ja pervaporaatiota erotusmenetelmänä vesi-etanoliseoksille. Työssä perehdytään aluksi lyhyesti höyrypermeaation ja pervaporaation teoriaan, minkä jälkeen käydään läpi suoritettujen laboratoriokokeiden koejärjestely. Seuraavana käsitellään kokeista saadut tulokset ja viimeisenä pohditaan tulosten merkitystä ja yleistettävyyttä. Myös laboratoriokokeiden onnistumista käydään jonkin verran läpi. Työn tavoitteena on tutustuttaa lukija höyrypermeaation ja pervaporaation käyttöön erotusmenetelmänä sekä tuoda esille joitakin näiden menetelmien etuja perinteiseen tislaukseen nähden. Lisäksi vertaillaan höyrypermeaation ja pervaporaation tehokkuutta eri lähtötilanteissa (lämpötila ja syötteen etanolipitoisuus). Näin pyritään löytämään sopivin prosessi eri tilanteisiin. Koska kyseessä on kandidaatintyö, saatuja tuloksia ei kuitenkaan ole käsitelty sellaisella laajuudella, että niiden perusteella voisi tehdä kattavia yleistyksiä höyrypermeaation ja pervaporaation käytettävyydestä eri tilanteissa. Tuloksia voidaankin pitää lähinnä suuntaa antavina mahdollisia tulevia tutkimuksia varten. / Distillation, the most common separation method in chemical industry, is poorly applicable for mixtures containing components which form azeotropes with each other. Water and ethanol, for example, form an azeotrope when mass concentration of ethanol reaches approximately 94 %. Vapour permeation and pervaporation, however, are separation methods not limited by azeotropes. Thus, they can be utilized e.g. in production of pure bioethanol. This bachelor’s thesis discusses vapour permeation and pervaporation as separation methods for mixtures containing water and ethanol. At first, a short literature review about vapour permeation and pervaporation is introduced. Next, the setting of laboratory experiments executed is shown. After this, results acquired from the experiments are discussed, and finally, meaning and generalization of the results is considered. Also, success of the experiments is discussed. The goal of this thesis is to introduce the use of vapour permeation and pervaporation as separation methods to the reader. Some advantages of these methods over traditional distillation are also discussed. In addition, vapour permeation and pervaporation are compared in different initial conditions (temperature and feed ethanol concentration). Thus, an attempt to find the optimal process for different situations is made. Since this is a bachelor’s thesis, the results acquired from the laboratory experiments are not discussed in such an extent, that comprehensive generalisations based on the results could be made. Instead, the results can rather be seen as guidelines for future studies concerning vapour permeation and pervaporation.

Työn tarkoituksena oli perehtyä siihen, kuinka älyliikenteen sovellusten avulla voidaan parantaa liikenteen turvallisuutta, sujuvuutta ja ympäristöystävällisyyttä. Tässä työssä keskitytään älyliikenteen tieliikenteeseen liittyviin osa-alueisiin. Työn tavoitteena oli esittää kattavasti, millaisia älyliikenteen sovelluksia on käytettävissä liikenteen eri osa-alueilla, kuten henkilöauto-, joukko- sekä tavaraliikenteessä sekä millaisia älyliikenteen keinoja voidaan käyttää liikenteen ohjauksessa sekä sovellusten toimintaperiaatteita. Työssä esitellään myös mitä tavoitteita älyliikenteen käytöllä on esimerkiksi liikenteen turvallisuuteen ja tehokkuuteen liittyen ja millaisia älyliikenteen sovelluksia voidaan käyttää näiden parantamiseksi. Älyliikenteen keskeisimmät tavoitteet ovat liikenteen ja liikennejärjestelmän tuottavuuden, turvallisuuden, sujuvuuden ja tehokkuuden parantaminen, sekä liikenteen aiheuttamien ympäristöön kohdistuvien haittojen vähentäminen. Näihin voidaan vaikuttaa erilaisin ajoneuvojen kuljettajaa tukevien järjestelmien, sekä älykkääseen liikenteen ohjaukseen liittyvien sovellusten avulla. Älyliikenteen sovellusten perustana on ajantasaisen informaation saaminen liikenteestä ja sen avulla liikenteessä liikkujan informointi sekä ajoneuvojenvälinen kommunikointi. Älyliikenteen sovellukset tekevät liikenteestä sujuvampaa ja vähentävät ruuhkia, mikä vaikuttaa esimerkiksi liikenteestä aiheutuvien ympäristökuormitusten vähenemiseen. Älyliikenteellä voidaan vähentää myös liikenteestä aiheutuvia kustannuksia. Työssä käsitellään myös älyliikenteen asemaa tulevaisuudessa, sekä sen tuomia mahdollisuuksia. Työssä esitellään, millaisia tavoitteita Suomessa on älyliikenteen käytön tulevaisuudelle Suomen kansallisen älyliikenteen strategian muodossa. Älyliikenteessä on myös potentiaalia vientituotteeksi, sillä Suomessa oleva tietotekninen osaaminen yhdistettynä älyliikenteen sovelluksien kehittämiseen mahdollistaa kestävän liiketoiminnan luomisen, sekä kilpailukykyisten vientituotteiden saamisen markkinoille. / The purpose of this study was to find how applications of intelligent transportation system can improve safety, fluency and environmental friendliness of traffic. The focal area of the study was intelligent transportation system applications in road traffic. The purpose of the study was to introduce what kind of applications are in use in different sections of traffic, including passenger traffic, public transport and heavy transport traffic. Also applications for traffic control and the working principles of the applications are introduced. There are also introduced the goals that had been set for using of intelligent transportation system for improving for example safety and efficiency of traffic. The main goals for using of intelligent transportation system is to improve productivity, safety, fluency, end efficiency of traffic and traffic system and reducing environmental hazards caused by traffic. These can be influenced by different systems in vehicles that support actions of the driver and by applications for controlling traffic. The applications of ITS are based on getting real time information from traffic and using the information for informing users of traffic as well as for communication between vehicles. The applications of intelligent transportation system makes traffic more fluency and reduces congestions, which for example reduces the environmental hazards caused by traffic. Intelligent transportation system can also reduce the costs that are resulted from traffic. The study concerns also the future of intelligent transportation system and the possibilities that it provides. The targets of using intelligent transportation system in Finland are also introduced. Because of high level knowledge in information technology combined with developing applications of intelligent transportation system in Finland there is also potential to for exporting applications of intelligent transportation system.

Työn tavoitteena oli tutkia Pohjois-Savossa Sonkajärven ja Iisalmen kuntien alueella virtaavan Matkusjoen virtaamaa. Tarkoituksena oli saada kuva Matkusjoen virtaaman tämän hetkisestä tilasta sekä verrata sitä ympäristöpalvelu Oivasta saatuihin aikaisempiin tuloksiin. Matkusjoen veden laatua tutkittiin niin kenttä- kuin laboratoriomittareilla, jotka tarjosi Oulun yliopiston vesitekniikan laboratorio. Vedestä tutkittiin lämpötila, sähkönjohtavuus, sameus, pH ja väriluku. Lisäksi tutkimusta varten valmistettiin secchi-levy, jolla pystyttiin selvittämään veden näkösyvyys. Kenttätutkimukset suoritettiin kesäkuussa 2015 ja näytteet analysoitiin Oulun yliopiston vesitekniikan laboratoriossa pian näytteidenoton jälkeen. Tutkimustulokset näyttävät Matkusjoen vedenlaadun olevan edelleen heikko, mutta vedenlaatu on parantunut aikaisempiin mittaustuloksiin nähden. Tulokset kuvaavat hyvin kesän 2015 tilannetta, parempaan kokonaiskuvaan päästäisiin, mikäli joen tilaa seurattaisiin pidemmällä aikajaksolla, jolloin saataisiin kattava kuva kausi- ja vuosittaisesta vedenlaadun vaihtelusta. Jotta tutkimus tulokset olisivat tarkemmat tulisi ne suorittaa useamman kerran. / The aim of this bachelor’s thesis was to analyse the flow in Matkusjoki which flows in Pohjois-Savo through Sonkajärvi and Iisalmi. The goal was to collect information of the state of Matkusjoki today and compare the data to older data which was from environmental service Oiva. The flow was analysed both in the field and in the laboratory with equipment from water engineering laboratory in University of Oulu. The analysed water quality parameters were temperature, conductivity, turbidity, pH and colour. A secchi-disk was made for the study to measure water transparency. The field measurements took place in June 2015 and the laboratory measurements were done soon after the field measurements. The results show that the state of river Matkusjoki is not good, but the condition is getting better compared to older the results. It has to be noted that the results are only tentative as one off measurements do not take account seasonal and yearly variation in the flow. To gain good knowledge about the condition of Matkusjoki more measurements should be done.

Kaukokartoitus on etämittausta, jossa informaatiota tutkitusta kohteesta saadaan ilman fyysistä kontaktia siihen. Esimerkiksi satelliitteihin, helikoptereihin ja miehittämättömiin lennokkeihin asennetut sensorit mahdollistavat laajojen alueiden tehokkaan kartoituksen. Niiden avulla pystytään tutkimaan myös kohteita, joissa in situ -menetelmät eivät ole mahdollisia esimerkiksi tutkitun alueen vaikeakulkuisuuden vuoksi. Aktiiviset kaukokartoituslaitteet sisältävät oman säteilylähteen, ja siten sekä lähettävät että vastaanottavat sähkömagneettista säteilyä. Passiivisissa kaukokartoitusmenetelmissä mitataan erillisestä säteilylähteestä (Auringosta) peräisin olevaa heijastunutta säteilyä. Sensorit vaihtelevat myös havainnoimiensa aallonpituuskaistojen lukumäärässä. Pankromaattiset sensorit mittaavat yhtä laajaa aallonpituuskaistaa ja tuottavat siten esimerkiksi mustavalkovalokuvia. Useampia rajattuja aallonpituuskaistoja samanaikaisesti mittaavilla laitteistoilla kyetään luomaan multi- ja hyperspektridataa. Onkin täysin tapauskohtaista, mikä sensori soveltuu parhaiten kartoittamaan tutkittua kohdetta. Useita kaukokartoitusmenetelmiä voidaan käyttää kasvillisuuden määrän ja laadun tutkimuksessa. Etenkin multi- ja hyperspektridata sisältää yksityiskohtaista informaatiota kartoitetun kasvipeitteen heijastusominaisuuksista. Dataa analysoimalla saadaan selville kasvilajeille ominaisia heijastusspektrejä. Kasvipeitteen heijastavuus riippuu kasvien kemiallisesta koostumuksesta, lehden morfologiasta sekä latvuston kolmiulotteisesta rakenteesta. Kasvilajien karakteristiset heijastusspektrit määritetään usein laboratorio-olosuhteissa, jotta kasvilajien tunnistaminen kaukokartoitusdatasta on mahdollista. Heijastusspektrien tuottaminen hyperspektridatan avulla vaatii kuitenkin paljon resursseja. Kasvillisuusindeksit ovat kasvillisuuden määrän ja laadun mittareita, joiden määrittämistä varten riittää muutaman oleellista informaatiota sisältävän aallonpituuskaistan mittaus. Niiden avulla kyetään arvioimaan kasvillisuuden elinvoimaisuutta sekä esimerkiksi seuraamaan kasvitautien leviämistä. Laajimmin käytössä on normalisoitu kasvillisuusindeksi NDVI, joka vertaa punaisen valon aallonpituuskaistan ja lähi-infrapunakaistan heijastavuuksia. Kasvillisuusindeksejä kehitetään ja parannellaan jatkuvasti haluttujen ominaisuuksien tarkan ilmentämisen mahdollistamiseksi. Kasvillisuuden tutkimukseen sopivia kaukokartoitusmenetelmiä ovat myös muun muassa lidar eli lasermittaus sekä termisen infrapunasäteilyn mittaamiseen perustuva lämpökartoitus. Lidar on laajalti käytössä esimerkiksi metsien puiden korkeuden arvioinnissa ja latvuston rakenteen mallintamisessa. Infrapunasäteilyn emittoitumiseen perustuvat kasvillisuuden kaukokartoitusmenetelmät vaativat vielä lisätutkimuksia, mutta niiden avulla voidaan havaita esimerkiksi stressin aiheuttamat muutokset kasvien pintalämpötiloissa. Tässä kandidaatintyössä on esitelty tutkimustuloksia, joissa on arvioitu erilaisten kaukokartoitusmenetelmien soveltuvuutta kasvillisuuden määrän ja laadun monitoroinnissa.

Työn tarkoituksena on tarkastella viskoosin valmistusprosessia ja siihen sovellettavaa entsyymikäsittelyä. Työssä esitellään viskoosin perinteisesti käytetty valmistusprosessi, jonka päävaiheet ovat merserointi, esikypsytys, rikitys, jälkikypsytys ja kehruu. Viskoosin valmistuksessa selluloosa regeneroidaan valmistamalla siitä ensin selluloosaksantaattiliuos. Regenerointiin tarvitaan rikkihiiltä, jonka käytöstä vapautuu myrkyllisiä pilkkoutumisja reaktiotuotteita. Lopuksi liukoinen selluloosaliuos kypsytetään ja regeneroitu selluloosa kehrätään viskoosikuiduiksi. Työssä käsitellään tarkemmin Biocelsol-menetelmää, jonka avulla rikkihiilen käytöstä voidaan luopua viskoosin valmistuksessa. Biocelsol-menetelmä on lupaava NaOH-pohjainen prosessi, jossa selluloosa käsitellään mekaanisesti ja entsymaattisesti ja jonka jälkeen se sekoitetaan lipeän ja sinkkioksidin muodostamaan liuokseen. Työssä esitellään merkittävämpiä teollisuusentsyymeitä ja niiden toimintaperiaatteita. Työ on toteutettu kirjallisuusselvityksenä. Työssä tarkastellaan erilaisten entsyymien vaikutusta selluloosakuidun laatuun vaikuttaviin tekijöihin, kuten liukoisuuteen, syntyvän seoksen viskositeettiin ja aktiivisuuteen. Tarkastelu on toteutettu useiden tutkimustulosten pohjalta. Työssä tarkastellaan entsyymikäsittelyn hyviä ja huonoja ominaisuuksia viskoosin valmistuksessa. Työssä käsitellyissä menetelmissä selluloosakuituja voidaan valmistaa yksinkertaisilla, ekologisilla ja taloudellisilla tekniikoilla. Lisäksi kehruuprosessissa selluloosan regeneraation myrkyllisten sivutuotteiden synty voidaan välttää. Entsymaattisella käsittelyllä saavutetaan selluloosalle korkea liukoisuusaste ja aktiivisuus käsittelyn keston ollessa lyhyt. Selluloosan viskositeettia saadaan laskettua käsittelyn avulla. Entsymaattisen käsittelyn haittapuolena on tarve selluloosan esikäsittelylle, joka taas vaatii suhteellisen pitkän käsittelyajan. Lisäksi entsymaattisesti käsitellystä selluloosasta saadut selluloosakuidut ovat lujuudeltaan heikompia kuin perinteisellä menetelmällä valmistetut kuidut. Vielä ei ole käytettävissä kaupallista regenerointi-menetelmää, joka olisi samaan aikaan taloudellisesti kannattava, täyttäisi ympäristöllisen kestävyyden ehdot sekä toteuttaisi tuotteelle asetetut tarkat laatuvaatimukset. / The aim of the thesis is to consider viscose manufacturing process and the enzymatic treatment of cellulose to be applied. Viscose manufacturing process comprising the steps of mercerizing, ageing, xanthation, dissolution and spinning process have been presented in this thesis. In the manufacture of viscose cellulose is regenerated by forming cellulose xanthate. Carbon disulfide is needed for the regeneration of cellulose. Use of carbon disulfide in making viscose release toxic degradation and reaction products. Finally, the regenerated cellulose is ripened and spinned to viscose fibers. In this thesis, the Biocelsol process that allows the use of carbon disulfide be dispensed with in the manufacture of viscose is studied in more detailed. The Biocelsol process is a promising NaOH-based process. In this process, the mechanically and enzymatically pre-treated cellulose is mixed with solution that contains caustic soda and zinc oxide. The most significant industrial enzymes and their operating principals are presented in this thesis. This thesis is a literature review. The effect of enzymes affecting the quality of the cellulose fiber properties, such as solubility and activity. The viscosity of cellulose can be reduced by using enzymatic treatment. The review was based on several research results. This thesis examines the good and bad features of the enzyme treatment in the manufacture of viscose fibers. In the methods studied in this thesis, manufacturing cellulose fibers can be carried out by simple, ecological, and economic techniques. In addition, toxic by-products of cellulose regeneration can be avoided in the spinning process. By enzymatic treatment of the cellulose a high degree of solubility, viscosity, and activity are achieved. The disadvantage of enzymatic treatment is a need for lengthy pre-treatment of the cellulose. In addition, cellulose fibers obtained from enzymatically treated cellulose are inferior in strength compared to fibers prepared by a conventional viscose process. There are still no cellulose regeneration processes that would at the same time be economical, fulfil the pre-conditions of sustainability and the strict product quality requirements.