The number of pipelines transporting crude oil and other refined petroleum products across the U.S. has increased 15.4% from 2004 to 2013. In Louisiana, over 3,450 miles of liquid petroleum pipelines crisscross the state. In January 2013, crude oil was accidentally released from an underground pipeline into Bayou Sorrel, Louisiana. This freshwater wetland is located within the Atchafalaya River Basin which is home to large populations of wild crawfish that could be impacted by the crude oil released. This study aims to assess the potential lethal impacts that crude oil spill may have produced in adult crawfish (P. clarkii) and determine if the hepatopancreas will accumulate polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) during exposure. Adult crawfish exposed for 96 hours to sediment contaminated with weathered crude oil concentrations of 30,000 ppm were determined to have a survival rate of no less than 87.7%. A modified QuEChERS extraction, dispersive solid-phase cleanup and a GC-MS system was used to quantitate the concentrations of PAHs in the crawfish hepatopancreas tissue. The PAH concentrations increased with increasing oil treatment level, but were not above a level of concern used by the FDA to assess PAH contamination in shrimp and crabs after the Deepwater Horizon Oil Spill event. Therefore it is unlikely that the crawfish in this study would be deemed unsafe for human consumption.

<p>Chlorinated solvents are some of the more difficult organic groundwater contaminants at remedial sites in fractured geologic media. The complex nature of flow and transport through fractured systems makes remediation of these chemicals in fractures quite difficult. This research investigated the role of fracture aperture variability in the effectiveness of biodegradation of chlorinated solvents, specifically tetrachloroethene. Observed solvent dissolution enhancement ranged from 2.1 to 3.2, which is roughly a factor of 2 higher than single fracture experiments of the same rock type in less than half the time frame. Fracture intersections create more turbulent mixing and dispersion compared to a single fracture which allows for more efficient delivery of dissolved tetrachloroethene to microbes aiding in biodegradation. Additionally, results suggest that the natural flow heterogeneity found within bedrock fracture networks provide an ideal environment for segregating DNAPL-water interface and dechlorinating microbes which is beneficial biologically enhanced solvent dissolution.

The aim of this study was to measure environmental awareness in the world. The level of environmental awareness of the nations is important, because previous literature and research on environmentalism have demonstrated that the publics’ support for the protection of the environment depends on the level of its environmental awareness. In order to improve environmental awareness it is essential to first understand the level of environmental awareness in the countries today. Furthermore, we studied what factors correlate with environmental awareness on national level. In addition to measuring environmental awareness in countries, we also measured the current state of the environment in those countries and if the environment was perceived to be deteriorating or improving. The main objective of this study was to form a profile of environmental awareness in the countries of the world. The purpose of this was to give a view on the level of the country in the three different elements of environmental awareness: motivation, knowledge and skills. We were also interested to know if our measurement of national environmental awareness correlated with other national level indicators of social and economic development. The theory, methodology and tools of our study originate from two earlier projects that measured environmental awareness in the Baltic Sea Region and in the states of India. For this study the research area is extended to cover the entire Earth. An online survey was used to acquire data about the three elements of environmental awareness: motivation to act pro-environmentally, level of education, and skills to act pro-environmentally. The questionnaire also asked five questions about other issues of interest: current state of the environment, trend of the environment, environmental knowledge, possibilities to act pro-environmentally, and availability of environmental information. A total of 1861 responses were received, and 543 of those passed the initial screening process. The respondents were experts in the field, and evaluated the situation in the neighbouring countries. In consequence, 57 countries obtained the sufficient number of answers. The survey proved to provide relevant and valid data. According to the results, the countries vary significantly in their performances in the eight indicators. Overall, the countries score better in motivation, skills, and availability of information than in state of environment, trend of environment, or environmental knowledge. It is worth noting that the median of six of the nine measures fell below 50, i.e. on the ‘not so good’ area. On the other hand, the three measures that had a median over 50 are measures of empowerment. Therefore, even if the environmental situation globally is seen as worse than it could or should be, the respondents overall feel that there are ways to improve it. In order to visualize the results, maps of them were created. They showed that environmental awareness in generally higher in Europe than elsewhere, although with some exceptions. It also seems that the countries near the Equator perform worse in environmental awareness, current state of the environment and trend of the environment. As for the tested correlations with other national level indicators, we found that environmental awareness is positively correlated with national wealth and the level of education. Furthermore, populations that hold postmaterialistic values were more likely to have higher environmental awareness than materialistic publics. All in all, the information about the country’s performance in the different elements of environmental awareness is expected to be helpful in national attempts to improve environmental awareness. In our view, the method we have presented in this work provides a ready-to-use survey for others to use to measure environmental awareness cross-nationally. Further runs of the survey would provide information on the development of environmental awareness in the world. / Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli mitata ympäristötietoisuutta maailmassa. Tieto ympäristötietoisuuden tasosta eri maissa on tärkeää, koska aikaisempi kirjallisuus ja tutkimus ovat osoittaneet, että kansalaisten tuki ympäristönsuojelulle riippuu yhteisön ympäristötietoisuuden tasosta. Parantaakseen ympäristötietoisuutta on tärkeää ensin tuntea ympäristötietoisuuden taso eri maissa tällä hetkellä. Itse ympäristötietoisuuden lisäksi olemme tutkineet sitä mitkä tekijät liittyvät ympäristötietoisuuteen kansallisella tasolla. Vielä lisäksi mittasimme ympäristön nykytilaa eri maissa ja sitä katsottiinko ympäristön tilan olevan heikentymässä vai paranemassa. Työn päätavoitteena oli selvittää millainen ympäristötietoisuuden profiili eri maissa on. Tarkoituksena oli siis luoda yleiskuva kolmen eri ympäristötietoisuuden ulottuvuuden (motivaatio, tiedot ja taidot) tasosta eri maissa. Selvitimme myös kuinka meidän mittaamamme ympäristötietoisuusindeksi korreloi muiden kansallisten, sosiaalista ja taloudellista kehitystä kuvaavien, indikaattoreiden kanssa. Käyttämämme teoria, menetelmät ja työkalut ovat peräisin kahdesta aikaisemmin toteutetusta hankkeesta, joissa mitattiin ympäristötietoisuutta Itämeren alueen maissa ja Intian osavaltioissa. Tähän selvitykseen tutkimusalue on laajennettu kattamaan koko Maa. Tutkimuksen data saatiin online-kyselyn kautta. Kyselyssä vastaajia pyydettiin arvioimaan kahdeksaa ympäristötietoisuuteen liittyvää osa-aluetta: ympäristön nykytilaa, ympäristön tilan trendiä, maan koulutuksen tasoa, kansalaisten tietoa ympäristöstä, heidän motivaatiota toimia ympäristömyönteisesti, heidän taitoja toimia ympäristömyönteisesti, heidän mahdollisuuksia toimia ympäristömyönteisesti, ja ympäristöä koskevan tiedon saatavuutta. Yhteensä vastauksia saatiin 1861 ja 543 näistä läpäisi alustavan seulonnan. Vastaajat ovat alan asiantuntijoita, jotka arvioivat naapurimaiden tilannetta. Kysely tuotti riittävän määrän maakohtaista dataa 57 maan arvioimiseen. Tulostemme mukaan eri maat suoriutuvat huomattavan vaihtelevasti arvioimillamme kahdeksalla osa-alueella. Yleisesti maailmassa kansalaisten motivaatio ja taidot, ja ympäristöön liittyvän tiedon saatavuus arvioitiin olevan paremmalla tasolla kuin ympäristön tilan, trendin tai kansalaisten ympäristötuntemuksen. Huomattavaa on, että kuudessa osa-alueessa yhdeksästä vastausten mediaani jäi alle 50:n eli "ei niin hyvä" -alueelle. Toisaalta ne kolme osa-aluetta, joissa mediaani oli yli 50, koskevat mahdollisuuksia muuttaa tilannetta. Näin ollen, vaikka maailmanlaajuisesti ympäristön tilan nähdään olevan huonompi kuin se voisi tai pitäisi olla, vastaajat ovat sitä mieltä, että on olemassa keinoja sen parantamiseksi. Visualisoidaksemme tuloksia esitimme ne myös karttoina. Kartat osoittivat, että ympäristötietoisuus on yleisesti suurempi Euroopassa kuin muualla maailmassa joitakin poikkeuksia lukuun ottamatta. Näyttää myös siltä, että maat lähellä päiväntasaajaa suoriutuvat keskimääräistä huonommin niin ympäristötietoisuudessa kuin nykyisessä ympäristön tilassa ja ympäristön trendissä. Korrelaatiot muiden kansallisen tason indikaattoreiden kanssa osoittivat, että ympäristötietoisuus korreloi positiivisesti kansallisen varallisuuden ja koulutuksen tason kanssa. Lisäksi tulokset tukivat mm. oletusta siitä, että ympäristötietoisuus on korkeampi postmaterialistissa yhteisöissä kuin materialistisissa. Kaiken kaikkiaan tiedosta eri maiden suoriutumisesta ympäristötietoisuuden eri osa-alueilla on oletettavasti hyötyä yrityksissä parantaa ympäristötietoisuuden tasoa maailmassa. Mielestämme tässä työssä esittämämme menetelmä tarjoaa käyttövalmiin kyselyn ympäristötietoisuuden mittaamiseen kansainvälisesti. Toistamalla kysely sopivin väliajoin saataisiin tietoa ympäristötietoisuuden kehittymisestä maailmassa.

The knowledge of kidney development is limited and for example the formation of nephrons is not fully understood. Kidney research is ongoing constantly and advances in the different fields of technology have allowed deeper understanding to this subject. Molecular biology is a good example how the development of technology can change a whole branch of science. The study of regulatory networks in kidney development has helped kidney researchers to understand better nephrogenesis, although the cultivation of different kidney cells is challenging. High-throughput screening has become available to academic research. Anymore, it is not only available for pharmaceutical industry. This powerful tool have been harnessed for kidney research and its usefulness have been proved. The high-throughput screening could be used to study how nephrons are formed when the kidney is developing. High-throughput assays need cells in large quantities, but the study of nephrogenesis is impaired by poor cell culture systems which rely heavily on primary cells. Presumably, the nephrons are formed from stem or progenitor cells, but the cultivation of these nephron stem cells is not possible as long term cultures. The nephron stem cells can be isolated in many different ways for cultivation, but establishing a long term culture is not possible. The problem is how to cultivate the nephron stem cells for the high-throughput screening assays in large quantities. Protein coatings are well-known technique in cell cultures and the aim will be to test protein coatings on renal cells. In addition, a survey of high-throughput screening will be done and the survey focused to the high-throughput screening on living organisms. The kidney experiments are presented here as a case study. A clear trend was identified from the high-throughput screening and the conclusion was that the development of technology has led to a new way of doing high-throughput screening. Now, it is customary to measure multiple quantities at once. Today, technology allows multiple different measurements from one experiment which increases the productivity of high-throughput screening tremendously. This “new high-throughput screening” is termed as “high-content screening”. There is also ongoing research in microfluidics, cell arrays, and flow cytometry which aims to improve the high-throughput and the high-content screening assays. These technologies have not changed dramatically the screening, but they can improve throughput. The protein coating experiments were done by cultivating and imaging dissociated mouse metanephric mesenchyme cells. The cells of mice were cultivated in microtitre plates which had different protein coatings in different wells. Imaging was done with an automated IncuCyte ZOOMTM microscope. This showed that only commercial available BME was significantly promoting cells proliferation. The experiments did not reveal what cells were proliferating. For stem cell cultures, it was proposed that the long term culture of nephron stem cells could established by cultivating the nephron stem cells as organoid niches. Here, the BME could be useful, because it promotes the proliferation of metanephric mesenchyme cells. / Tietämys munuaisesta on vaillinaista ja esimerkiksi nefronien muodostumista ei ymmärretä yksityiskohtaisesti. Tekniikan kehittyessä munuaistutkimus syventyy entisestään ja esimerkiksi molekyylibiologia on antanut paljon munuaistutkimukselle. Munuaisen solujen geenien säätelyn tutkiminen ja kartoittaminen on auttanut tutkijoita ymmärtämään paremmin nefronien kehitystä vaikka eri munuaissolujen viljely on haasteellista. Laajaseulonta eli ”high-throughput screening” on tullut akateemisen tutkimuksen saataville ja se ei ole enää vain lääketeollisuuden yksinoikeus. Muinuaistutkimuksessa on käytetty laajaseulontaa ja sen hyödyt ovat selvät. Laajaseulontaa voitaisiin käyttää kehittyvän munuaisen nefronien muodostumisen tutkimiseen, mutta munuaissolujen soluviljelmät ovat ongelmallisia kokeiden toteuttamiseen. Soluviljelmät muun muassa keskittyvät vahvasti primäärisoluihin. Oletettavasti nefronit muodostuvat kantasoluista tai jo vähän erilaistuneista kantasoluista. Näitä oletettuja soluja ei kuitenkaan pystytä tällä hetkellä viljelemään ja tutkimukseen käytetään paljon primäärisoluja. Soluja pystytään siis eristämään monella eri tavalla, mutta pidempiaikainen viljely ei onnistu. Ongelma on, kuinka viljellä paljon nefronien kantasoluja laajaseulonnan kokeisiin. Proteiinipäällystykset ovat hyvin tunnettu tekniikka soluviljelmissä ja tämän työn tavoite on testata eri proteiinipäällystyksiä soluviljelmissä. Lisäksi laajaseulonnan tilasta tehdään selvitys keräämällä tietoa alasta ja sen kehityksestä. Selvitys rajattiin suurimmaksi osaksi elävillä organismeilla tehtävään laajaseulontaan. Munuaisen solut ovat siis työssä mukana tapaustutkimuksena. Laajaseulonnassa on tapahtunut huomattava muutos ja tekniikan kehittyessä laajaseulonnassa ei enää keskitytä mittaamaan yhtä suuretta kerrallaan. Nykyään tekniikka mahdollistaa monen eri mittauksen tekemisen yhdestä kokeesta, mikä kasvattaa laajaseulonnan tuottavuutta paljon verrattuna aiempaan seulontaan. Englanniksi tämä uusi seulontatapa on ”high-content screening”. Myös mikrofluidiikassa, solusiruissa, ja virtaussytometriassa tehdään tutkimusta, jota voidaan hyödyntää laajaseulonnassa. Nämä teknologiat eivät ole muuttaneet merkittävästi laajaseulontaa, mutta niitä voidaan käyttää laajaseulonnan tehostamiseen. Proteiinipäällystyskokeet toteutettiin kasvattamalla ja kuvaamalla eristettyjä hiiren metanefrisen mesenkyymin soluja. Hiiren soluja kasvatettiin kuoppalevyillä joiden kaivoissa oli erilaisia proteiinipäällystyksiä. Kuvaaminen tehtiin IncuCyte ZOOMTM–laitteella. Kokeiden mukaan vain kaupallisesti saatava BME pystyi pidentämään merkittävästi hiiren solujen kasvatusta. Tutkimus ei paljastanut mitä soluja kuoppalevyillä kasvoi. Ratkaisuksi kantasolu viljelmille ehdotettiin organoideja. Organoideja voisi hyödyntää viljelemällä nefronien kantasoluja organoideina. Organoidit muodostaisivat kantasolutaskuja, joissa kantasolut voisivat elää niille sopivassa ympäristössä säilyen erilaistumattomina pitkään. Organoidien viljelyssä BME:stä voisi olla hyötyä, koska kokeissa metanefrisen mesenkyymin solut kasvoivat siinä.

Municipal solid waste management (MSWM) is still at its starting phase in most developing countries. This phase constitutes of low municipal solid waste (MSW) re-use, inadequate collection, minor recycling, improper waste treatment and immense waste disposal prior to appropriate treatment. The contents of present MSW generated around the world has become more hazardous than in the past, making it necessary for proper collection, re-use, recycling, treatment and disposal. Also, as population growth continues to increase enormously in these countries, it has become necessary for them to develop a MSWM structure that utilizes the waste management hierarchy, the sustainable development principles and the integrated solid waste management approach. This study evaluated MSWM practices in Finland. The evaluation was structured around the legislations and practices that paved way to the present day admirable MSWM system in the country. The study also considered key performance indicators such as waste treatment and recovery technology level, actors/responsibilities of waste, the technical requirements of landfills and the Extended producer responsibility (EPR) that influences the effective waste management in Finland. The goal of this research was to plan a MSWM framework that applies the bottom-up approach for Ogun state (Nigeria). Nevertheless, the framework could be applicable to other developing cities/countries that are in the same situation as Ogun State as they witness economic, technological and social growth. The study revealed that any MSWM framework development plan for developing countries should consider how to effectively merge scavengers and SME’s into the MSWM system. The growth and development of MSWM system for developing countries would be time consuming without an EPR scheme. The standard of living and the citizens awareness to environmental protection in Nigeria needs to be improved in order to ensure a speedy and effective MSWM system. / Suurimmassa osassa kehitysmaita jätehuolto on edelleen alkutekijöissä. Se koostuu yhdyskuntajätteen vähäisestä uudelleenkäytöstä, puutteellisesta keräyksestä, matalasta kierrätysasteesta, puutteellisesta jätteenkäsittelystä ja jätteen laajamittaisesta hävittämisestä ennen sen asianmukaista käsittelyä. Yhdyskuntajätteen sisältö on muuttunut ajan myötä vaarallisemmaksi, jonka vuoksi sen asianmukaisesta keräämisestä, uusiokäytöstä, kierrättämisestä, käsittelystä ja hävittämisestä on tullut entistäkin tärkeämpää. Myös jatkuvasti kiihtyvän väestön kasvun myötä näiden maiden on tarpeellista kehittää sellainen jätehuollon rakenne, joka hyödyntää jätehuollon hierarkiaa, kestävän kehityksen periaatteita ja integroidun jätehuollon lähestymistapaa. Tämä tutkimus arvioi yhdyskuntajätehuollon käytäntöjä Suomessa. Arviointi perustui lainsäädäntöihin ja käytäntöihin, jotka siivittivät tietä tämän päivän ihailtavaan jätehuollon järjestelmään Suomessa. Tutkimus huomioi myös ratkaisevia avaintekijöitä, kuten jätteen käsittelyn ja hyödyntämisen teknologian tason, jätteiden vastuualueet, maantäytön tekniset vaatimukset ja laajennetun tuottajavastuun (Extended producer responsibility, EPR), joka vaikuttaa tehokkaaseen jätehuoltoon Suomessa. Tutkimuksen tavoitteena oli suunnitella alhaalta ylöspäin suuntaava jätehuollon kehys Ogunin osavaltiolle (Nigeria). Kehys voisi olla sovellettavissa myös muihin kehitysmaihin/kaupunkeihin, jotka ovat Ogunin osavaltion kanssa samassa lähtötilanteessa sekä taloudellisen, että teknologisen ja sosiaalisen kasvun näkökulmasta. Tutkimuksessa paljastui, että jätehuollon kehysten kehityssuunnitelmaa rakennettaessa tulisi pohtia myös sitä, kuinka saataisiin jätteiden keräilijät ja pk-yritykset tehokkaasti osaksi jätehuoltojärjestelmää. Ilman tuottajavastuuta kehitysmaiden jätehuollon kasvu ja kehitys olisi aikaa vievää. Elintasoa ja kansalaisten tietoutta ympäristönsuojelusta Nigeriassa tulisi parantaa, jotta voitaisiin varmistaa nopea ja tehokas jätteidenhuoltojärjestelmä.

Gasification is considered as one of the most attractive conversion technologies, because the product gas from the process serves as a building block for several industrial applications. However, the use of biomass as a fuel in the gasification process offers a carbon neutral fuel that will alleviate the continuing use of fossil fuels sources. This study was done to evaluate the possible applications of syngas originating from biomass gasification, as a follow up to the earlier biomass gasification research of the HighBio project. The syngas from the gasification process is generally produced in a gasifier. An overview of the different type of gasifiers for biomass gasification that include updraft, downdraft, crossdraft, entrained-flow and plasma gasifiers was presented. The syngas can be utilized in the generation of power, heat, fuels and chemicals. A detailed overview of the promising applications of the syngas in Fischer-Tropsch synthesis, hydrogen production, ammonia synthesis, hydroformylation of olefins, and syngas fermentation was also given. However, for these applications, a high degree of treatment and conditioning of the syngas is required. The treatment is usually carried out to remove undesirable impurities, while the conditioning of the gas is done to get the right H₂ to CO ratio for further applications of the syngas. Raw syngas from gasification processes can contains also impurities such as solid particulates, inorganic and organic impurities, which have to be removed. However, CO₂ is one of the major by-products in a gasification process. The removal of CO₂ is desirable in order to reduce the CO₂ emissions or to meet the downstream process requirement in relation to size and costs. Absorption processes are the most developed techniques in the separation of CO₂ in the industries. However, other techniques such as adsorption, membrane separation, and chemical-looping combustion have recently gained interest. Moreover, two MFI-types zeolite membranes (ZSM5-I and ZSM5-II) were tested in the separation of CO₂ from CO₂/N₂ mixtures in a laboratory scale experiments. Separation factor, gas permeability and CO₂ permeate flux were the parameters used to determine the membrane performance. The highest membrane performances of the feed gas compositions were achieved with low CO₂ gas composition, and at the low temperature separation experiments. However, in order to achieve high recovery and purity of CO₂, the separation experiment of the HighBio CO₂/N₂ feed composition using the ZSM5 zeolite membrane was evaluated at low temperature and constant feed and permeate pressures of 6 bar and 1 bar respectively. Based on the analysis, it is suggested that 6 successive membrane modules should be employed. Further investigations that incorporate other product gas compositions from biomass gasification, as well as the study of other type of inorganic membranes more suitable to CO₂/N₂ separation processes are highly recommended. The economic analysis of the multi-stage ZSM5 zeolite membrane separation could be also another interesting study.

Most of the nitrogen load from a mine originates from nitrogen-containing explosives used in the mining that do not explode perfectly. Some of the chemicals in the enrichment process may also contain nitrogen and these compounds may dissolve in the process water. A certain amount of the dissolved explosive residues and process chemicals will be discharged in runoff and excess water into downstream water bodies, where the resulting increase in nutrients may cause eutrophication. The thesis first presents the Suhanko mine expansion project and its current situation. The literature review that follows then takes up several central themes. It begins with a description of the explosives generally used in rock blasting and their dissolving properties, noting that the water resistance of different explosives varies significantly. Next, the review presents the principles of open pit mining, the reasons of nitrogen emissions in blasting, and methods for reducing emissions. In this connection, the thesis provides an account of the techniques currently used for nitrogen removal in operating mines and the range of possible techniques. One objective of the research was to determine the nitrogen mass balance of the Suhanko mine when it is extended as planned. The estimates presented draw on calculations of the water balance for the project’s environmental impact assessment (EIA) as well as on the values in the literature for the proportion of undetonated explosives in mining. The consumption of explosives at Suhanko estimated in the thesis uses data from a pre-feasibility study of the project and from the EIA report. The calculations of nitrogen loads are based on monitoring data from an operating metal ore mine similar to that planned in Suhanko; for example, the reference mine uses the same types of explosives. The results indicate that most of the explosive residues at Suhanko will migrate to the waste rock stockpiling areas; the second largest proportion will end up in the concentrator plant in the extracted ore and recirculated drainage water; and the third most significant percentage will migrate to the stockpiling areas for low-grade ore. The results of the nitrogen balance calculations show that runoff waters from the waste rock stockpiling areas will contain a maximum of 11 mg N/l. The annual nitrogen load from the different waste rock areas will vary between 0.43 and 8.02 t. Excess mine water will be discharged from the flotation tailings pond into Takalampi Pond, and the annual nitrogen load from this operation under different water balance scenarios will vary from 17.6 to 74.3 t. The experimental part of the research studied the extent to which the peatland areas near the proposed waste rock areas might be suitable for wetland treatment of mine runoff water. The related fieldwork involved measuring in situ hydraulic conductivity and taking peat samples. The samples were analyzed to determine the degree of humification, water content and ash content of the peat, and a chemical characterization was performed as well. The slopes of the peatland areas with potential as treatment wetlands were estimated using laser scanning data from the Suhanko area and their surface areas were calculated based on the aerial photographs. In situ measurements indicated higher hydraulic conductivity in the uppers layer of the peatlands; the values decreased significantly below depths of 50 cm. The degree of humification varied at different depths: in the upper layers, the peat was generally weakly decomposed or undecomposed; in the deeper layers, it was more decomposed. For the most part of peatlands, the slopes are less than 10‰, but in some areas they exceed 25 ‰. The field studies identified peatlands near the Ahmavaara and Konttijärvi South waste rock areas that meet the technical requirements for conversion into treatment wetlands. / Suurin osa kaivoksen typpikuormituksesta on yleensä peräisin louhinnassa käytettävistä typpeä sisältävistä räjähdysaineista, jotka eivät räjähdä täydellisesti. Jotkin rikastusprosessissa käytettävät kemikaalit saattavat myös sisältää typpeä, ja typpiyhdisteitä voi liueta rikastusprosessin vesiin. Osa räjähdysainejäämien ja kemikaalien sisältämästä typestä kulkeutuu ympäristöön kaivosalueelta ulos johdettavien vesijakeiden mukana ja ravinteiden määrän kasvaminen voi aiheuttaa rehevöitymistä vastaanottavassa vesistössä. Aluksi tässä työssä esitellään Suhangon kaivoshankkeen laajennusprojekti ja sen nykytilanne. Kirjallisuuskatsauksessa käsitellään louhinnassa yleisesti käytettäviä räjähdysaineita ja niiden liukenemisominaisuuksia ottaen huomioon, että eri räjähdysaineiden vedenkesto-ominaisuudet poikkeavat merkittävästi. Työssä esitellään avolouhintamenetelmän periaatteet ja louhinnan aiheuttamien typpipäästöjen syitä sekä niiden vähentämiskeinoja. Lisäksi työssä käsitellään kaivostoiminnassa nykyisin käytössä olevia typenpoistotekniikoita ja käytettävissä olevia mahdollisia tekniikoita. Tämän työn tavoitteena oli muodostaa typpitase Suhangon kaivoshankkeen laajennukselle. Typpitase perustuu kaivoksen YVA-selostuksessa esitettyihin vesitaselaskelmiin ja kirjallisuuden pohjalta tehtyyn arvioon louhinnassa räjähtämättä jäävän räjähdysaineen määrästä. Räjähdysaineen käyttömäärää Suhangon kaivoksella on arvioitu esikannattavuusselvityksessä esitettyjen louhintasuunnitelmien ja YVA-selostuksessa arvioitujen tuotantomäärien pohjalta. Kuormituslaskelmissa on hyödynnetty louhintamenetelmältään vastaavan metallimalmikaivoksen tarkkailutuloksia, jossa louhinnassa käytettävä räjähdysaine on vastaavantyyppinen kuin mitä Suhangon kaivoksella on suunniteltu käytettävän. Tehtyjen laskelmien perusteella suurin osa räjähdysainejäämistä kulkeutuu sivukivialueille, toiseksi suurin osa rikastamolle sekä malmin että kuivanapitoveden mukana ja osa kulkeutuu myös marginaalimalmin varastointialueelle. Typpitaselaskelmien perusteella sivukivialueilta purettavien aluevesien typpipitoisuus on enimmillään noin 11 mg/l. Aluevesien vuosittainen typpikuormitus eri sivukivialueilta toimintavaiheen aikana vaihtelee 0,43 tonnin ja 8,02 tonnin välillä. Vaahdotuksen rikastushiekka-altaalta typpeä poistuu vesistöön ylitevesien mukana Takalammen suuntaan ja ylitevesien vuosittainen typpikuormitus eri vesitaseen tarkastelutilanteissa vaihtelee 17,6 ja 74,3 tonnin välillä. Työn kokeellisessa osiossa tutkittiin suunniteltujen sivukivialueiden läheisyydessä sijaitsevien turvealueiden soveltuvuutta sivukivialueiden valumavesien kosteikkokäsittelyyn. Maastokäynnin aikana turvealueilta mitattiin in situ hydraulinen johtavuus ja alueilta otettiin turvenäytteitä. Turvenäytteistä määritettiin turpeen maatuneisuus, vesipitoisuus ja tuhkapitoisuus. Potentiaalisten turvealueiden kaltevuuksia arvioitiin laserkeilausaineiston pohjalta ja niiden pinta-alat määritettiin ilmakuvien perusteella. In situ mittausten perusteella hydraulinen johtavuus on korkeampi turpeen yläkerroksissa ja laskee huomattavasti alle 50 cm syvyyksissä. Turpeen maatuneisuus tutkituilla turvealueilla vaihteli eri syvyyksillä. Pintakerroksissa turve oli pääsääntöisesti heikosti maatunutta ja syvemmissä kerroksissa voimakkaammin maatunutta. Laserkeilausaineiston pohjalta määritetyt kaltevuudet osoittavat, että turvealueiden kaltevuudet ovat pääosin alle 1 ‰, mutta joissain osissa turvealueita kaltevuus on yli 25 ‰. Kenttätutkimusten perusteella Ahmavaaran ja Konttijärven eteläisen sivukiven läjitysalueen lähellä on kosteikkokäyttöön soveltuvia turvealueita, koska ne täyttävät kosteikoille annetut tekniset vaatimukset.

Sustainability can be described as a developmental approach whose focus is to integrate economic activity with social security and environmental protection. Sustainability of chemical process involves the use of sustainable practices in the chemical industry. Sustainability assessment describes the methods used for achieving sustainability in industries, it is needed because unsustainable practices can be tracked and corrected and also to track progress made by the company in achieving sustainability. The aim of this thesis was to use a green chemistry based sustainability assessment tool to compare one conventional and two CO₂ utilization routes in order to find the more sustainable way of producing formic acid and to suggest methods for improving the tool. The three routes considered in this work were the conventional route, which was done on a commercial scale. This method of producing formic acid is via methyl formate hydrolysis. The experimental route and the BP patented routes represented CO₂ utilization routes on laboratory scale setting and commercial setting respectively. These methods for producing formic acid involved the hydrogenation of CO₂. Another aim of this thesis was to review some currently used assessment tools related to sustainability. Six currently utilized assessment tools related to sustainability were compared based on their strengths and weaknesses and evaluated. Sustainability assessment was conducted on the three formic acid production routes based on the green chemistry assessment tool using the most important features. Sustainability assessment questionnaire based on the twelve green chemistry principles was used to assess the three formic acid production routes. The strengths and weakness of the green chemistry tool were discussed and recommendations for improving the tool were suggested. One way of improving the tool is to merge it with LCA in order to assess every stage of a product’s life cycle from cradle to grave. The results from the assessment showed that the conventional route was harmful to the environment while the CO₂ utilization routes were beneficial to the environment. The social section of the result showed that both the conventional and CO₂ utilization routes were socially unsustainable and the economic section of the results showed that the conventional and the CO₂ utilization routes were economically viable but the CO₂ utilization routes were more economically viable than the conventional route. Overall, the experimental CO₂ utilization route is the most sustainable way to produce formic acid. It is important that more research will be done on CO₂ utilization method of producing formic acid in order for it to fulfill its potential as a sustainable method.

Hydraulic conductivity is one of key parameters needed in wetland hydrogeological and landform development models such as greenhouse gas models. It also helps in determining nutrient transport and runoff characteristics in peatlands and is an important factor with regards to water table management as a means of checking peat mineralisation. However, the complex nature of peat soils makes estimation of hydraulic conductivity in peat soils a difficult task since most of the theories associated with hydraulic conductivity measurements were developed using mineral soils. This study was done with the aim of evaluating different methods of measuring hydraulic conductivity in drained peat soils and establishing the most suitable method among the methods evaluated. All the sites used in the study were all drained peatlands with different land uses (agriculture, forestry, and peat harvesting). Three different methods of measuring hydraulic conductivity which have been applied in previous studies were evaluated based on their consistency in replicating results and the closeness of the hydraulic conductivity values they produced to the hydraulic conductivity values predicted using DRAINMOD model of the groundwater table in one of the site (peat harvesting site). The DRAINMOD simulation produced an acceptable agreement between the calibration model and the validation model with coefficient of determination (R2) of 0.79 for the calibration model and 0.74 for the validation model. The coefficient of efficiency achieved in both models falls within the acceptable range (>0.4 to >0.75) for validation of model. The hydraulic conductivity values achieved with the two in-situ methods used fall within 10 E– 7 to 10 E– 9 m/s at both layers studied while the laboratory method produced values within the range of 10 E– 9 to 10 E– 10 m/s at the top layer and 10 E– 10 to 10 E– 11 m/s at the lower layer. Comparing the results with the model predicted values of hydraulic conductivity (10 E– 6 m/s in both layers), the laboratory method yielded the highest deviation from the modelled value compared to the two in-situ methods while the slug test method produced the least deviation and the closest range of hydraulic conductivity values (10 E– 7 to 10 E– 8 m/s) to the modelled value. The closeness of the range of hydraulic conductivity values obtained using the in-situ methods to the model predicted values of hydraulic conductivity suggests that the in-situ methods presents the best option when it comes to measuring hydraulic conductivity in peat soils.

In our present day wastewater management have a high influence on the quality of our environment, its neglect or poor treatment can lead to very negative effect on our bio-diversity and the environment in general. This study seeks to address the limitations of using inorganic coagulants in the treatment of peat runoff water by evaluating the efficiency of organic polymers as coagulants agents in the chemical purification process. The limitations of inorganic coagulants include; discharge of residual metals into downstream waters, over dependence on pH, high dosage and high sludge production. For our experiments two cationic organic polymers epichlorohydrin/dimethylamine (pAMINE) and polydiallyldimethyl ammonium chloride (pDADMAC) were selected based on their molecular weight and charge density. Polyferric sulfate (PFS) which is the pre-hydrolyzed metal salt coagulant presently being used at several peat extraction treatment sites in Finland was also tested. The optimum dosage requirements of the tested coagulants were determined based on turbidity removal. The dosage requirement of the coagulants were considerably different; optimum dosages of PFS ranged from 190 mg/l to 200 mg/l while that of the organic polymers ranged from 40 mg/l to 60 mg/l for pAMINE and 70 mg/l to 90 mg/l for pDADMAC. Where optimum dosages were applied removal of turbidity ranged from 85 % to 95 %. PFS presented better overall performance in the removal of TOC about 80 % against less than 40 % for both organic coagulants. pAMINE leached nitrogen into the system, the leaching diminished in tests at low temperature. The evaluation of the influence of mixing on the coagulants performance revealed that PFS’s performance is more sensitive to variation in mixing than the organic coagulants. Optimum values for fast mixing intensity were over 100 rpms for all tested coagulants with no improvement or detrimental effects observed for values up to 400 rpm. Optimum observed fast mixing time was 10 s for all coagulants. Best slow mixing speed and time were achieved at above 20 rpm and above 10 minutes for all tested coagulants. Organic polymers and inorganic coagulants alike showed lower dosage requirements with lower pH values, pAMINE achieved purification efficiency at dosages as low as 30 mg/l and pDADMAC was less affected by low pH achieving acceptable turbidity removal at dosages of less than 60 mg/l. PFS dosage requirements dropped by as much as 45 % from 200 mg/l at pH 6.5 to 120 mg/l at pH 4.5.