This project highlights various methods used to detect the elongated elemental particle neutrino. It is especially focused on the IceCube observatory, which uses Cherenkov light to detect these particles. Neutrino is an importnant building block in astrophysics and particle physics research as this particle can travel from great distances in time and space without interacting with matter. This means that high-energy neutrinos that are detected can orginate from strong explosions from outer space, even from explosions billion years ago, like Big Bang. This means that these particles carry a huge amount of information about the universe. The project also contains an experiment whose purpose is to demonstrate that with simple materials it is possible to detect particles that are not otherwise visible to the naked eye.

In order to improve the air quality in Uppsala, a proposition to introduce one of two new emission zones (EZ), starting in the year 2020, has been proposed. In what is called Environment Zone Class 2 (EZ2), only cars that meet emission class Euro 5 and higher are allowed and in Environment Zone Class 3 (EZ3), only electric, fuel cell and gas vehicles are allowed. The purpose of this thesis is to examine how EZ: s would affect the air quality, regarding nitrogen oxides (NOx) and particles (PMx), within the zone of the city of Uppsala. Using the traffic simulation software PTV Vissim and the emissions modeling software EnViver, four scenarios have been created, two representing today's fleet of vehicles and two examining a modified fleet. Scenario 1 examines an exclusion of all non EZ2 vehicles (Euro 4 and lower) within the zone and scenario 2 examines an EZ2 solely on the road Kungsgatan. Scenario 3 and 4 examine an EZ2 and EZ3 where all cars that do not currently meet the requirements for each EZ are replaced with ones that do. The results indicate that all proposals, except scenario 2, lead to a reduction of NOx and PM2 within the zone. Scenario 1 shows a decrease by 51% for NOx and 57% for PM10, scenario 3 shows a decrease by 17% and 24% respectively and scenario 4 shows a decrease by 66% and 43% respectively. For scenario 2 the emissions show an increase by 10% and 7% each within the zone.

The Discrete element method (DEM) is a methodology to investigatethe interactions among granular materials. It analyzes the behavior of par-ticulate environments by solving force-displacement equations that adhereto Newton’s second law of motion. Despite its usefulness, the DEM is notwithout limitations, and researchers are still facing certain challenges thatrestrict them from performing detailed analyses of granular materials. Thisstudy addresses two issues in DEM modeling of granular materials in rail-way embankments. Firstly, the long computational time required by theDEM for modeling fine angular particles in granular materials is addressedby exploring the effects of particle scaling on the shear behavior of granularmaterial. This study investigates the impact of particle size distribution,particle angularity, and the amount of scaling on the accuracy and compu-tational efficiency of DEM. Secondly, the limitations of DEM in includingthe continuous rail beam structure in the track are addressed by verifyinga DEM model against physical measurements of a full-scale ballasted trackand investigating the influence of including the rail beam structure on high-speed railway ballasted tracks. The results show that the use of particlescaling in the first study significantly improves the computational efficiencyof the DEM while maintaining accuracy, and this method is used in thesecond study to investigate the influence of the rail beam structure on thebehavior of railway tracks. / Diskreta elementmetoden (DEM) är en effektiv metod för att undersö-ka interaktioner i granulära material. Metoden analyserar samverkan mellanpartiklar genom att lösa kraft-deformationsekvationer som följer Newtonsandra lag. Trots dess användbarhet har DEM vissa begränsningar och fors-kare stöter fortfarande på vissa utmaningar som hindrar dem från att ge-nomföra detaljerade analyser av granulära material. Denna studie tar upptvå frågeställningar vid DEM-modellering av granulära material i järnvägs-bankar. För det första behandlas den långa beräkningstiden som krävs föratt modellera granulära material genom att utforska effekterna av parti-kelskalning på skjuvbeteendet. Studien undersöker effekten av partikelstor-leksfördelning och spetsighet på noggrannheten och beräkningseffektivite-ten. För det andra behandlas begränsningarna hos DEM när det gäller attinkludera den kontinuerliga rälsstrukturen i spåret genom att verifiera enDEM-modell mot fysiska mätningar av ett ballasterat spår i full skala ochundersöka inverkan av att inkludera rälsstrukturen. Resultaten i den förstastudien visar att tillämpningen av partikelskalning avsevärt förbättrar be-räkningseffektiviteten samtidigt som noggrannheten bibehålls. Partikelskal-ning används i den andra studien för att undersöka inverkan av rälsstruk-turen på beteendet hos järnvägsspår. / <p>QC 230508</p>

In recent years, the Helicon Plasma Thruster (HPT) has become one of the most promising technologies of in-space electric propulsion. T4i Technology for Propulsion and Innovation S.P.A. is one of the leading companies working with this new type of systems, and their thruster, REGULUS, is the first HPT ever to be operated in orbit. To better assess the performance of the motor, the company has developed, in conjunction with the University of Padova and the University of Bologna, a numerical tool called 3DVIRTUS (3Dimensional adVanced fluId dRifT diffUsion plaSma solver), which simulates the plasma dynamics in the production stage of the thruster. The model describes the species present in the plasma (electrons, ions, excited and neutrals) by means of a fluid approach, as the plasma density in this part of the motor is in the order of 1017-1018 m−3. Particularly, the tool considers the Drift-Diffusion (DD) approximation instead of the full set of fluid momentum equations. Unfortunately, for typical discharges applied to HPTs, this assumption is accurate only for the electrons species, but not for the heavy species in the plasma, i.e. ions, excited and neutrals. The thesis project presented in this report, executed in collaboration with T4i S.P.A, proposes an updated numerical tool which solves the fully coupled continuity and momentum equations for the neutrals species in the plasma. The new solver is implemented with OpenFOAM®, a finite volume library written in C++, and the Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equations (SIMPLE) is utilised to resolve the pressure-velocity coupling in the continuity and momentum equations. Four different test cases are considered: a one-dimensional typical discharge, a cylindrical discharge, the Schwabedissen GECICP reactor experiment and the Piglet helicon reactor of Lafleur. The obtained results have been compared against the original drift-diffusion solver, and when available, with experimental data. The new tool produced similar results to the older one, even though the neutrals density computed with the former generally presented stronger gradients. Additionally, in the case of the GECICP and Piglet reactors, the agreement in terms of electrons density computed with the new solver was satisfactory compared to the empirical data. Nevertheless, all the analysis performed during the thesis project revealed that the keys to obtain physically realistic results are the boundary conditions for the neutrals’ pressure and velocity, which greatly affects the outcome of the simulations. Overall, the new solver has shown to provide accurate results with reasonable computational time. / Under de senaste åren har Helicon Plasma Thruster (HPT) blivit en av de mest lovande teknikerna för elektrisk framdrift i rymden. T4i Technology for Propulsion and Innovation S.P.A. är ett av de ledande företagen som arbetar med denna nya typ av system, och deras motor, REGULUS, är den första HPT som har demonstrerats fungera i omloppsbana. För att bättre kunna bedöma motorns prestanda har företaget tillsammans med universitetet i Padova och universitetet i Bologna utvecklat ett numeriskt verktyg som kallas 3DVIRTUS (3Dimensional adVanced fluId dRifT diffUsion plaSma solver), som simulerar plasmadynamiken i thrusterns produktionsstadium. Modellen beskriver de typer av partikler som finns i plasma (elektroner, joner, exciterade och neutrala) med hjälp av en vätskeapproximation, eftersom plasmatätheten i denna del av motorn är i storleksordningen 10171018 m−3. Särskilt överväger verktyget approximationen Drift-Diffusion (DD) istället för hela uppsättningen vätska ekvationer. Dessvärre, för typiska urladdningar som appliceras på HPT, är detta antagande korrekt endast för elektroner, men inte för de tunga partiklarna i plasma, dvs joner, exciterade och neutrala partiklar. Avhandlingsprojektet som presenteras i denna rapport, utfört i samarbete med T4i S.P.A, föreslår ett uppdaterat numeriskt verktyg som löser de fullständigt kopplade kontinuitets och rörelseekvationerna för neutrala partiklar i plasma. Den nya lösaren implementeras med OpenFOAM®, ett begränsat volymbibliotek skrivet i C++, och Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equations (SIMPLE) används för att lösa tryck hastighetskopplingen i kontinuitets och rörelseekvationer. Fyra olika testfall övervägs: en endimensionell typisk urladdning, en cylindrisk urladdning, Schwabedissen GECICP reaktorförsöket och Piglet helicon reaktorn i Lafleur. De erhållna resultaten har jämförts med det ursprungliga driftdiffusions antagandet, och när möjligt, med experimentella data. Det nya verktyget gav liknande resultat som det äldre, även om densiteten av neutrala partiklar beräknad med den tidigare generellt visade starkare gradienter. Dessutom, när det gäller GECICP och Piglet reaktorerna, var överenskommelsen i termer av elektrontäthet beräknad med den nya lösaren tillfredsställande jämfört med empiriska data. Ändå avslöjade all analys som gjordes under avhandlingsprojektet att nycklarna för att få fysiskt realistiska resultat är randvillkoren för de neutrala partiklarnas tryck och hastighet, vilket i hög grad påverkar resultatet av simuleringarna. Sammantaget har den nya lösaren visat sig ge noggranna resultat med rimlig beräkningstid.

Kommersiella tunga transporter står för en stor del av utsläppen av växthusgaser. För att minska det globala fotavtrycket hos kommersiella fordon är det vanligt att använda biodrivmedel som ”drop in” bränslen. De avancerade motorer som för närvarande finns på marknaden är känsliga för olösliga föroreningarna, vilka benämns ”mjuka partiklar” av Scania. Dessa partiklar bildas som ett resultat av att biodieseln åldras, p.g.a. oxidationsinstabilitet, och en växelverkan med metalltillsatser i bränslet. Mjuka partiklar orsakar interna dieselinjektoravlagringar (IDID) och ett snabbt åldrande av bränslefilters genom igensättning. Avsikten med denna studie var att analysera det sistnämnda problemet genom att undersöka bränslefiltrets filtreringseffektivitet av oönskade mjuka partiklar. Ett protokoll över utförandet av feltreringstesterna utvecklades och skalades upp från en småskalig filterrestrigg vid KTH (Fas 1) till en fullskalig filtertestrigg på Scania (fas 2). Den experimentella uppställningen var ett försök att reproducera fältscenarier för filtrering i verkliga lastbilar. Tyngdpunkten i fas 1 riktades mot accelererade tester i den småskaliga testriggen med höga koncentrationer av tvålmjuka partiklar av zinkneodekanoat och syntetiskt producerade mjuka kalciumpartiklar. Separationseffektiviteten hos bränslefilter undersöktes med hjälp av GC-MS-analys. ICP mätningar gjordes för att upptäcka Zn2+ och Ca2+-joner i tvålämnena. Dessa tvålämnen identifierades tidigare på igensatta bränslefiltren och värden från dessa konventionella bränslefilter jämfördes med resultat från en absorptionsfiltreringsprocess med hjälp av ler(silikat)filter. Syftet med jämförelsen var att studera en alternativ bränslefiltreringsteknik för fordonstillämpningar. Mätningar med SEM-EDS gav rimliga förklaringar angående effektivitetsvärden för Zn-och Ca-tvålämnen för olika filtren, som används i försöken. Adsorptionsfiltret av lera hade 99 % filtreringseffektivitet och är en intressant lösning för framtida studier. Fas 2 fokuserade på en uppskalning av försöksprotokoll för filtreringstester med biobränslen och inkluderade sex olika riggförsök. Resultaten visade på tillförlitliga och exakta värden av tryckvariationer och filtereffektiviteten med en maximal effektivitet på 63,3 % för huvudfiltret och 75 % för förfiltret, som ett resultat av GC-MS-analysen. De uppmätta tryckvariationerna visar att förfiltret fångar in en majoritet (över 70 %) av de mjuka partiklarna, vilket resulterar i en ökning av tryckfallet över tiden. Med hänsyn till resultaten så rekommenderas försöksförfarandet för fortsatta framtida studier. / Commercial heavy duty transportation accounts for a major share of greenhouse gas emissions. In order to reduce the global footprint, commercial vehicles are widely known to use biodiesel as drop in fuels. The advanced engines, currently on the market, are sensitive to the insoluble contaminants, termed as soft particles in Scania. They are formed because of aging of biodiesel and the interaction with metal additives in the fuel. This is a common problem associated with the fuel due to high oxidation instability. Soft particles are responsible for causing Internal Diesel Injector Deposits (IDIDs) and premature fuel filter clogging. This report deals with the analysis of the latter problem. The purpose of the project is to investigate the fuel filter efficiencies against desired soft particles. A protocol of experiments was developed and scaled up from a small-scale filter rig at KTH (Phase 1) to a full-scale filter test rig at Scania (Phase 2) at ambient temperatures. The experimental campaign in this project is an attempt to replicate on field scenarios of filtration in real trucks. In Phase 1, the emphasis of the accelerated tests (higher concentrations) was on using soap soft particles, zinc neodecanoate and synthetically produced calcium soft particles for the small-scale filter rig. Separation efficiencies of fuel filters were examined using GC-MS analysis. Whereas ICP measurements were done to detect Zn2+ and Ca2+ ion in these soaps. These soaps were successfully identified to be present on the clogged fuel filters. Values from conventional fuel filters were compared with results from absorption filtration process using clay (silicate) filters. The purpose of the comparison was to study an alternate fuel filtration technique for vehicle application. Furthermore, SEM-EDS provided reasonable explanations about the efficiency values of the filters against Zn and Ca soaps used in the operation. The adsorption clay filter as had 99% of filtration efficiency proving an interesting solution for future investigations. Phase 2 started with an initiation of the scaling up or the protocol for test fuels, including six different rig operations. The maximum efficiencies of the filters (63.3% for main filters and 75% for pre filters) were noted as a result of quantification of the GC-MS results of the samples obtained from the rig. The pressure variations recorded proved, that the pre filters were trapping majority (over 70%) of the soft particles showing a rise in pressure drops over time. According to the results, the full-scale filter rig gave reliable and accurate values of pressure variations and filter efficiencies. Thus, it is suggested to use in the future investigations.

Bakgrund: Till operationssjuksköterskors ansvarsområden hör hygien och infektionsprevention. Vårdrelaterade infektioner (VRI) drabbar drygt 55 000 patienter i Sverige varje år. Av dessa VRI är runt 12 000 postoperativa sårinfektioner (SSI), varav hälften beräknas vara möjliga att undvika. En vanlig orsak till SSI är att bakteriebärande partiklar i luften, colony forming units (CFU), hamnar i operationssåret. Antalet personer i salen, personalens klädsel och antalet dörröppningar är några faktorer som antas påverka CFU-halten i operationssalens luft. Det råder osäkerhet kring vilka infektions-förebyggande åtgärder som bör prioriteras för att hålla CFU-halten nere och säkerställa en säker vård. Syfte: Att undersöka sambandet mellan CFU-halten i operationssalens sterila område och miljöfaktorer i salen.  Metod: En prospektiv icke-experimentell korrelationsstudie med kvantitativ ansats genomfördes. CFU-halten mättes med en aktiv luftprovtagare under 113 mätperioder fördelade på 17 operationer i en operationssal utrustad med LAF-ventilation. Samtidigt observerades antalet personer, antalet personer utan dok och antalet dörröppningar. Med hjälp av SPSS beräknades korrelationerna mellan de studerade variablerna. Resultat: Inget signifikant samband kunde påvisas mellan CFU-halten i operationsområdet och antalet personer i salen, antalet personer utan dok eller antalet dörröppningar. Slutsats: Luften i operationsområdet höll genomgående en ultraren nivå och CFU-halten påverkades inte av de studerade miljöfaktorerna. Detta är positivt ur perspektivet säker vård då det tyder på att risken för att drabbas av en postoperativ sårinfektion på grund av bakterier i luften är liten i salar med LAF-ventilation. Därigenom undviks onödigt lidande för patienter och kostnaderna för samhället hålls nere. Risken att drabbas av SSI påverkas av fler faktorer. Mer forskning behövs innan nuvarande rutiner kan ändras. / Background: Hygiene and infection prevention are two of the responsibilities of the operating room nurse. In Sweden, roughly 12,000 patients suffer from surgical site infections (SSI) each year, many of which could be avoided. A common cause of SSI is bacteria-laden particles (CFU) in the air of the operating room. The number of people in the room, the attire of the surgical staff and the number of door openings are thought to affect the CFU count. It remains unclear what preventive measures are most effective in reducing the CFU count to provide the safest care possible. Aim: To investigate the relationship between the CFU count in the sterile area of the operating room and various environmental factors. Method: A prospective, non-experimental correlational study was conducted. The CFU count was measured through active air sampling during 113 ten-minute periods, distributed over 17 operations, in an operating room equipped with a laminar air flow ventilation system. Simultaneously, observations were made of the number of people in the room, the number of people wearing a specific type of surgical cap called “dok” and the number of door openings. Correlations between variables were calculated using SPSS software. Results: No correlations between the CFU count within the sterile area and the studied variables were found. Conclusion: The air in the sterile area remained ultra-clean throughout the study, and the CFU count was not affected by the studied variables. This indicates that the risk of suffering from SSI caused by airborne bacteria is low, which benefits both patients and society. However, there is still a significant risk of suffering from SSI because of other risk factors. More research is needed before any new recommendations regarding hygiene routines in the operating room can be given.

This report summarizes the work conducted during a six-month internship at Lawrence Berkeley National Laboratory. The main objective was to implement the interactions between particles and surfaces in the particle-in-cell code WarpX. This work specifically addressed the scenario where particles collide with embedded surfaces, which can potentially result in the emission of secondary particles. The implementation represents a significant advancement in the development of WarpX, enabling users to include interactions such as secondary particle emission and reflection in their simulations. Furthermore, this work also offered initial insights into the spacecraft charging problem and other scenarios involving particle-surface interactions. / Denna rapport sammanfattar det arbete som utförts under en sex månader lång praktikperiod vid Lawrence Berkeley National Laboratory. Huvudsyftet var att implementera interaktionen mellan partiklar och ytor i partikel-i-cell-koden WarpX. Detta arbete behandlade specifikt scenariot där partiklar kolliderar med inbäddade ytor, vilket potentiellt kan leda till utsläpp av sekundära partiklar. Implementeringen utgör ett betydande framsteg i utvecklingen av WarpX, vilket gör det möjligt för användare att inkludera interaktioner som emission och reflektion av sekundära partiklar i sina simuleringar. Dessutom gav detta arbete också inledande insikter i rymdfarkostens laddningsproblem och andra scenarier som involverar interaktioner mellan partiklar och ytor.

Vid SSAB Europé i Luleå produceras höghållfaststål. För att uppnå sådan kvalité måste renligheten i stålet vara god i hela processen. Risken att få förhöjda värden av exempelvis vanadin efter LD-processen vid deoxidationssteget, då medföljande vanadininhållande slagg som återreduceras till stålet är hög. Det finns olika system som jobbar för att förhindra medföljande slagg vid tappning av LD-konvertern. På SSAB i Luleå används IR-kamera för att identifiera slagg vid tappning och en mekanisk slaggstoppare som blockerar tapphålet samt tvingar flödet tillbaka in i konvertern med hjälp av kvävgas. Ett annat möjligt system att använda skulle kunna vara slaggens viskositet, då en högviskös slagg skulle fungera som en vortexinhibitor och därigenom reducera mängden medföljande slagg. Målet med examensarbetet har varit att undersöka sena tillsatsers påverkan av medföljande slagg, där de sena tillsatserna syftar till att öka viskositeten på slaggen genom att skapa fasta partiklar. I daglig drift görs ingen uppskattning av mängden medföljande slagg eller hur sena slaggtillsatser påverkar detta. Genom slaggprovtagning samt stålprover innan och efter tappning av LD-konvertern kan en massbalans göras av mängden medföljande slagg. Beräkningsämnena som passade bäst i denna studie var kisel och vanadin, två ämnen som oftast återfinns endast i slaggen. Utifrån resultatet av proverna visade sena tillsatser inte ha någon påverkan av mängden medföljande slagg. Ingen påvisad skillnad av viskositetsberäkningarna kunde kopplas till de sena tillsatserna, där beräkningarna gjordes i FactSage. Studien visade att sena tillsatser inte har den önskade effekten på medföljande slagg som man tidigare trott och skulle kunna tas bort helt. Detta för att reducera kostnaderna för tillsatser och deponi. Slaggen fick flytegenskaper redan vid 72% andel fasta partiklar och en temperatur på 1379°C. Vid LD-processen har slaggen 8% andel fasta partiklar och temperatur på 1739°C. Detta påvisar att det blir praktiskt omöjligt att styva upp slaggen i LD-processen med hjälp av sena tillsatser. / SSAB Europé in Luleå produce high-strength steel. To reach this quality the purity must be good in the whole process. There is a risk to get a high value of for example vanadium in the steel after the LD-process at the deoxidations step. The carried-over slag from the LD-process has a high content of vanadium that may reduce back to the steel from the deoxidation agent.  Several process systems work to reduce the amount of carried-over slag at LD-converter. At SSAB in Luleå this system is an IR-camera that is used for detecting carried-over slag at the tapping of the converter and a mechanical slagblocker that block the tapping jet and blow back the slag using nitrogen.  Another possible system could be to use the slag viscosity. High viscous slag will work like a vortex inhibitor and reduce the amount of carried-over slag. The goal of this master thesis is to study late additives impact of the amount of carried-over slag, there the purpose of the late additives is to increase the viscosity of the slag through solve in solid particles.  In the daily operations SSAB doesn´t do an estimate of the amount of carried-over slag or how the late additives affect carried-over slag. By conducting slag and steel sampling before and after tapping the LD-converter a mass balance can be used to calculate the amount of carried-over slag. The base of the mass calculation that fit beast in this study was silicon and vanadium. Two substances that often occurs in the slag. From the results of the samples, the late additive didn´t do any impact on the amount of carried-over slag. No impact of the viscosity calculation could connect to the amount of carried-over slag. The calculation has been done in FactSage. The study shows that late additive don´t have any impact on the amount of carried-over slag and that is why it should be avoided. This could decrease the cost of additive and landfill. The slag gets flow properties as early as 72% share solid particles and temperature at 1379°C and in the LD-process the slag had 8% share solid particles and temperature at 1739°C. This shows that it´s practically impossible to stiff up the slag in the LD-process with help of late additive.

Surgical site infection is responsible for 38 percent of reported infections after surgery. This infection increases mortality and treatment costs, and prolongs the hospitalization of patients. Bacteria-carrying particles are the main cause of surgical site infection and one of the main sources of these particles is skin fragments released from the surgical personnel during an ongoing surgery. Ventilation systems reduce the concentration of bacteria-carrying particles by supplying clean air in the operating room. The performance of operating room ventilation systems is affected by internal disruptions such as medical equipment, surgical lamps, number of staff and their behaviour during the surgery. Using computational fluid dynamics, this thesis investigates the airflow behaviour and distribution of the contamination in the operating room under the presence of various internal disruptions. In this regard, three common ventilation systems are considered: laminar airflow, turbulent mixing and temperature-controlled airflow ventilations. This study tries to overcome the weaknesses of the ventilation systems by providing sustainable solutions and continuously being in contact with design companies. It is common to use warming blankets to prevent reduction in the core body temperature of the patient during major surgeries. However, there is a major concern that these blankets disrupt the supplied airflow, which results in rising contaminant concentration. Most of the studies about warming blankets are clinical works and it is still not clear whether or not these blankets should be used. The results of the present study show that using warming blankets had no impact on increase of contamination level at the surgical zone. However, one common type of warming blanket – a forced-air warming blanket – can considerably increase the concentration of bacteria-carrying particles at the wound area if it becomes contaminated. The simulated results of the airflow field and particle tracking showed that the laminar airflow ventilation system was disturbed more easily by the local heat loads than overall heat loads in the operating room. Surgical lamps are considered as an obstacle in the supplied airflow path. These lamps create a stagnant area above the operating table and increase the contamination level. In this regard, a novel design of surgical lamp, a fan-mounted surgical lamp, was introduced to operating rooms.This device was used in the operating rooms equipped with laminar airflow and mixing ventilation system. The simulated results revealed that this lamp significantly reduced the contamination level at the operating table. Visualization techniques were adopted to teach and improve the understanding of surgical personnel about transmission of contaminated particles in operating rooms. Here, a virtual and augmented reality interface was used to visualize the impact of differences in ventilation principle, surgical staff constellation and work practice. / Infektioner relaterade till kirurgiskt ingrepp utgör 38 % av rapporterade infektioner efter operation. Dessa infektioner ökar dödligheten och behandlingskostnaderna samt förlänger patienternas sjukhusvistelse. Bakteriebärande partiklar är den främsta orsaken till infektion vid kirurgi. Huvudkällan till dessa partiklar är hudfragment som frigörs från kirurgisk personal under en pågående operation. Genom att tillföra ren luft via ventilationssystemet kan koncentrationen av baktebärande partiklar i operationssalen minskas. Ventilationssystemets förmåga att ventilera salen påverkas av föremål som stör luftströmmen, som exempel medicinsk utrustning, kirurgiska lampor samt av närvarande personal och deras beteende under operationen. Med avancerade numeriska strömningsberäkningar undersöks i denna avhandling luftflöden och fördelningen av föroreningar i operationssalen under inverkan av sådana störningar. Tre olika ventilationssystem inkluderas. Ett för laminärt luftflöde, ett för turbulent omblandning och ett för temperaturreglerad luftströmning. I studien kartläggs ventilationssystemens funktion och relevansen prövas i ett kontinuerligt samarbete med tillverkande industri. Användning av värmefiltar förekommer under större operationer för att hålla patientens kroppstemperatur stabil. Det finns emellertid en stor oro för att dessa filtar stör det tillförda luftflödet och därmed ökar föroreningsnivån. En vanlig typ av värmefilt med forcerad varmluft kan om den är förorenad avsevärt öka koncentrationen av bakteriebärande partiklar i sårområdet. De flesta undersökningar om värmande filtar är kliniska studier och det är fortfarande inte helt klarlagt i vilken mån och hur dessa filtar skall användas. Denna studie visar emellertid att användning av värmefiltar inte påverkar föroreningsnivån i den kirurgiska zonen. Gjorda datorsimuleringar av luftflödesfältet och partikelspårning visar att det laminära ventilationsflödet lättare störs av lokala värmebelastningarna än av generella värmebelastningar i operationssalen. Kirurgiska lampor betraktas som hinder i en planerad luftflödesväg. Lampor kan skapa en stillastående luftmassa ovanför operationsbordet och därmed öka föroreningsnivån. För detta introduceras en ny design av kirurgisk lampa, en fläktmonterad kirurgisk lampa för operationsrum, utrustade med laminärt luftflöde och omblandning. Simulerade resultat visar att denna nya kirurgiska lampa signifikant minskar föroreningsnivån vid operationsbordet. Visualiseringsteknik användes i denna studie för att förbättra förståelsen hos kirurgisk personal om hur förorenade partiklar kan spridas i operationssalen. Med ett virtuellt och förstärkt gränssnitt visualiserades föroreningshalter i rumsluften då olika typer av ventilationssystem användes. Visualiseringen visar också hur kirurgigruppens storlek och arbetsställning under operation påverkar spridningen av föroreningar. / <p>QC 20201103</p>

Health is closely related to air pollution, with increasing evidence showing the consequences of longand short-term exposure to, in particular, fine particulate matter (PM2.5). In 2008, the European Union adopted a directive (directive 2008/50/EC) to improve air quality and to regulate a number of air pollutants, including PM2.5, in the member states. This directive has recently been assessed by a socalled “fitness check”. The aim of this thesis is to analyse how air quality regarding fine particulate matter has developed in Sweden between 2000 and 2018 and to examine possible future scenarios for stricter requirements in renewed EU legislation, based on the outcomes of the “fitness check”. Data are analysed from monitoring stations throughout Sweden with a focus on the last ten years up to 2018. Average urban exposure levels are estimated to compare them with the average exposure index (AEI) defined in the directive and source sectorsfor PM2.5 are identified to determine the potential for measures to reduce concentrations. The results show that Sweden is not challenged by the current EU legislation, neither exceeding the current annual limit value of 25 µg/m3 nor requiring a reduction of the urban exposure levels. However, Sweden will need to take further initiatives if requirements are tightened up, for example if a daily ceiling of 25 µg/m3 is implemented or the annual limit decreased to 10 µg/m3 , both values based on WHO’s latest recommendations. Rural and urban concentrations show an exponentially decreasing trend from southern to northern Sweden. It is concluded that PM2.5 is dominated by long-distance transportation, but with significant local contributions in urban areas. Overall, concentrations reduced during the period studied, which is mainly due to a reduction in international emissions, occasionally combined with individual local measures. PM2.5 concentrations are, however, above natural background levels, which makes it worthwhile to decrease them further, with local action considered to be of particular importance from a health perspective. / Luftkvalitet är en viktig faktor inom hälsa, eftersom ett stort antal negativa effekter på kroppen har fastställts vid exponering av ökade halter partiklar (PM, eng. ”particulate matter”), bland annat, i luft. Både kort- och långtidsexponering av fina partiklar (PM2.5) har dokumenterade hälsofarliga konsekvenser, därför fastställde den Europeiska unionen under 2008 ett direktiv (direktiv 2008/50/EC) för att förbättra luftkvaliteten och reglera ett antal luftföroreningar, bland annat PM2.5-koncentrationerna i medlemsländerna. För att undersöka implementeringen av direktivet utfördes nyligen en så kallad ”fitness check”. Detta arbete ska analysera hur luftkvalitet i samband med fina partiklar har utvecklats i Sverige under perioden 2000 till 2018. Utöver det undersöks möjliga framtidsscenarier för skärpta krav i ett reviderat EU-direktiv vilka är baserade på slutsatserna från denna ”fitness check”. Data från mätstationer i hela Sverige används med fokus på de sista tio åren fram tills 2018. Genomsnittliga urbana exponeringshalter är uppskattade för att jämföra dessa med exponeringsindexet (AEI, eng. ”average exposure index”) som är definierat i direktivet. Källområden för PM2.5 är identifierade för att uppskatta behovet av potentiella åtgärder för att reducera koncentrationen av fina partiklar. Resultaten visar att Sverige når målsättningen i den befintliga EU-lagstiftningen eftersom varken årsmedelvärdet av 25 µg/m3 eller taket för exponeringsindexet överskrids vid mätstationerna. Om kraven skulle skärpas, till exempel vid implementeringen av ett dygnsgränsvärde av 25 µg/m3 eller om det årliga gränsvärdet skulle sänkas till 10 µg/m3 (i enlighet med WHO:s senaste rekommendationer), kommer det krävas ytterligare åtgärder. Den regionala och urbana koncentrationen uppvisar en exponentiellt avtagande trend från södra till norra Sverige. Slutsatsen kan dras att PM2.5 är dominerad av långdistanstransporter, dock med synliga lokala tillskott i de urbana områdena. Sammanfattningsvis har koncentrationerna reducerats under den observerade perioden, vilket framförallt kan antas vara baserat på en reducering av internationella emissioner, i vissa fall kombinerat med lokala åtgärder. PM2.5 koncentrationerna är fortfarande högre än den naturliga förekomsten, därför är det relevant ur ett hälsoperspektiv att även reducera dem i framtiden, framförallt på lokal nivå.