Keskkonnatehnoloogia õppekava magistritööd – Master's theses

Permanent URI for this collection

https://hdl.handle.net/10062/30347

Browse

Now showing 1 - 20 of 86

Eesti majutusettevõtete keskkonnategevus
(Tartu Ülikool, 2023) Uiboleht, Kertu; Moora, Harri, juhendaja; Poom, Age, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Magistritöö eesmärk oli välja selgitada Eesti majutusettevõtete keskkonnategevuse arendamise põhjused ja edutegurid. Töös uuriti, miks Eesti majutusettevõtted keskkonnategevusi rakendavad, milliseid keskkonnajuhtimisvahendeid kasutatavad ja mis tagab majutusettevõtete keskkonnategevuse edukuse. Kasutati kahte uurimismeetodit: majutusettevõtetele saadeti küsimustik ja lisaks viidi läbi pool-struktureeritud intervjuud kolme ettevõtte esindajaga. Tulemustest saab järeldada, et Eesti majutusettevõtete keskkonnategevuse rakendamise peamiseks põhjuseks on majanduslik kasu ehk kulude kokkuhoid. Üha rohkem liiguvad majutusettevõtted süsteemse keskkonnajuhtimise poole, eelkõige rakendades Green Key märgist ja keskkonnajuhtimisvahendeid. Eesti majutusettevõtete kogemusel on keskkonnategevuse põhiliseks eduteguriks ettevõtte juhtkonna või omaniku keskkonnateadlikkus ja toetus.
Põllumajanduslikku hajukoormust vähendava avaveelise tehismärgala metaani lendumine ja seda mõjutavad tegurid
(Tartu Ülikool, 2022) Teinlum, Mariel; Kasak, Kuno; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Metaan (CH4) ja süsinikdioksiid (CO2) on ühed levinumad kasvuhoonegaasid atmosfääris. Teadlased on aastakümneid uurinud võimalusi vee põllumajanduslikust äravoolust puhastamiseks ning üheks lahenduseks on rajatud märgalad, mis on keskkonnasõbralikud ja tõestatud toimima nii fosfori (P), lämmastiku (N) kui süsiniku (C) eemaldamisel (Kasak et al., 2018; Noorvee et al., 2007). Nimetatud toitainete eemaldamine võib omakorda vähendada keskkonnale kahjulikke CH4 ja CO2 emissioone (Nahlik ja Mitch, 2011). Käesolevas magistritöös uuritakse avaveelisi märgalasid. Uurimuseks koguti andmeid Lõuna-Eestis Uhti külas asuvast Vända tehismärgalast, mis koosneb kahest eraldi märgalast (2219m2 ja 2140m2). Andmeid koguti 2018. aasta aprillist kuni 2021. aasta augustini ujuvate kambrite meetodil 12-st erinevast mõõtepunktist. Gaasiproovid koguti eelevakueeritud 50ml klaaspudelitega kohe pärast kambri asetamist veepinnale, seejärel 20 minuti pärast, 40 minuti pärast ja 60 minuti pärast. Igast mõõtepunktist mõõdeti ka veeparameetreid. Käesoleva töö eesmärk on analüüsida metaani ja süsinikdioksiidi seoseid erinevate veeparameetrite vahel ning analüüsida metaani ja süsinikdioksiidi seoseid. Kuigi Spearmani korrelatsioon ei näidanud selgeid seoseid ühegi mõõdetud veeparameetri ja CH4, CO2 vahel, näitasid analüüsitud tulemused siiski selget seost mainitud kasvuhoonegaaside ja veesügavuse vahel. Näiteks registreeriti nimetatud kasvuhoonegaaside suurim heide suvel, kui temperatuur oli kõrgem ja veesügavus 20-30 cm või üle 30 cm.
Escherichia coli ja Enterococcus sp sisaldus sademevee reostuse indikaatorina Harku ja Mustjõe sademevee väljalaskude valgalade näitel
(Tartu Ülikool, 2022) Nurk, Liisa-Mai; Rinken, Toonika; Jõgi, Eerik; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Joogi- ja suplusvee fekaalse reostuse hindamiseks on indikaatorliikidena kasutusel nii Escherichia coli ja kui ka Enterococcus sp. Käesolevas töös kasutati neid indikaatorliike fekaalse reostuse hindamiseks sademevees. Uuringualaks olid Tallinnas asuvad Harku ja Mustjõe sademevee valgalad, mille suublaks on Kopli laht. Uuringu käigus kaardistati põhjalikult Harku ja Mustjõe sademevee valgalad, hinnati indikaatorliikide sisaldust sademevees ja töötati välja metoodika, mille abil on võimalik tuvastada reostajad. Väljapakutud metoodika abil tuvastati 10 kinnistut, mis juhtisid reovett sademeveekanalisatsiooni ning analüüsiti reostuste põhjuseid. Reostuste põhjused olid vanad likvideerimata või amortiseerunud ühendused, uued ühendused, mis ekslikult olid sademevette juhitud ja hooldamata kanalisatsioonitorustik. Kuigi metoodika annab kõige efektiivsemaid tulemusi soojal ja kuival perioodil, oleks tulevikus vajalik uurida ka indikaatorliikide sisalduste muutusi aastaaegade vaheldumisel.
Lämmastikreostuse eemaldamise geneetiline potentsiaal vabaveelistes tehismärgalades
(Tartu Ülikool, 2022) Kuusk, Kadri; Espenberg, Mikk; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Põllumajanduses on viimastel aastakümnetel kasutatud üha rohkem lämmastikväetisi, et hoogustada toiduainete tootmist kasvavale maailma elanikkonnale. Reaktiivse lämmastiku kasutamise märkimisväärne suurenemine on põhjustanud tugevat lämmastikureostust ning hakanud mõjutama inimeste ja ökosüsteemide heaolu. Tehismärgalade kasutamine lämmastikreostuse eemaldamiseks on kuluefektiivne viis, kuidas eemaldada üleliigsest väetiste kasutamisest tingitud hajusreostust ning leevendada keskkonnaprobleeme. Käesolevas töös uuriti lämmastikreostuse eemaldamise geneetilist potentsiaali kolme vabaveelise märgala vahel (EST, FRA ja USA). Tulemustest selgus, et denitrifikatsioonil on geneetiliselt suurem potentsiaal toimuda Vända (EST) ja Ohio (USA) tehismärgalas ning Rampilloni (FRA) tehismärgalas on suurem potentsiaal nitrifikatsioonil. Lisaks on Vända märgalal geenikoopiate põhjal suurem potentsiaal edukamaks ANAMMOX-i, COMAMMOX-i ja DNRA protsessi toimimiseks ning N2 fikseerimiseks võrreldes Rampilloni märgalaga.
Rakvere Rohuaia lasteaia ressursikulu analüüsi võrdlus enne ja peale rekonstrueerimist
(Tartu Ülikool, 2022) Loss, Mari; Maddison, Martin; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Energiahindade jätkuv kasv sunnib järjest enam tähelepanu pöörama energia optimaalsele ehk võimalikult efektiivsele kasutamisele. Euroopa kliimapoliitika soovib lahendada energiaprobleeme, mis tulenevad suurenenud impordisõltuvusest, fossiilkütuste ülemaailmsete varudega seotud muredest ning selgelt tajutavatest kliimamuutustest. Euroopa Liit on energiatõhususe parandamise kõige lootustandvamateks eesmärkideks määranud hooned ning on kvantifitseerinud märkimisväärse energiasäästu potentsiaali, mis on seotud hoonete renoveerimise ja uute tehnoloogiate paigaldamisega. Enamikes Euroopa riikides moodustavad hooned ja nendes toimuv tegevus märkimisväärse osa kogu energiakasutusest [1]. Hoonetele kehtestatakse aina enam üha suurema majandusliku ja ehitustehnilise mõjuga nõudeid, mille järgimise tulemusel peaks hoonete ehitamiseks, renoveerimiseks, kütmiseks, jahutamiseks ja ventileerimiseks kuluma senisest oluliselt vähem energiat, ja seeläbi kahanema süsinikdioksiidi heide. Uurimistöö teoreetilises osas antakse ülevaade energiatõhususega seotud seadusandluse tekkest ELs ja kirjeldatakse hetkel Eestis kehtivat energiatõhususega seotud seadusandlust. Seejärel antakse ülevaade Eesti-Šveitsi koostööprogrammist, mille raames Rakvere Rohuaia lasteaed rekonstrueeriti. Seejärel antakse ülevaade hoonete energiatõhususe tehnilistest lahendustest, Rakvere Rohuaia lasteaiast ja hoone seisukorrast enne rekonstrueerimist, kirjeldatakse rekonstrueerimise protsessi ning tehtud töid. Lõpetuseks antakse ülevaade töös kasutatud metoodikast. Uurimistöö praktilises osas teostatakse Rakvere Rohuaia lasteaia ressursikulu analüüsi võrdlus rekonstrueerimisele eelnenud (2006-2010) ja järgnenud (2016-2020) viiel aastal kuude kaupa arvestades lasteaiahoone ruumide pindalamuutuse ning piirkonna keskmise välisõhu temperatuuriga, kõikidel uurimise all olevatel aastatel. Vastavalt magistritöö eesmärgile on tööle seatud uurimisülesandeks anda ülevaade Rakvere Rohuaia lasteaiahoonest ja selle rekonstrueerimisest ning teostada ressursikulu analüüsi võrdlus. Ressursikulu analüüsiks on teostatud Rakvere Rohuaia lasteaia tarbimisandmete väljavõte soojusenergia, tarbevee ja elektrienergia tarbimise mahtudest kümnel aastal, neist viiel enne ja viiel peale rekonstrueerimist. Rekonstrueerimisele järgnenud viiel aastal on analüüsitud ka kohapeal toodetud päikeseenergia andmeid.
Management of fish farm sludge in vertical flow treatment wetlands planted with macrophytes: mesocosm experiment
(Tartu Ülikool, 2021) Mets, Rene; Kõiv-Vainik, Margit, juhendaja; Brisson, Jacques, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Inland fish farms are significant sources of water pollution. The main objectives of this work were to: a) develop on-site methods for fish farm sludge management and treatment with modified partly hydraulically saturated vertical flow treatment wetlands (TWs); b) to determine if effective TWs’ plant species, Phragmites australis subsp. australis (invasive in North America), could be replaced with native Phragmites australis subsp. americanus. The performance of 12 on-site mesocosms (both species and unplanted mesocosms in 4 replicates) during two vegetation periods was assessed. The TWs were fed with a batch load of raw sludge, influent and effluent quality and plant development were monitored. Good sludge dewatering and percolate treatment was achieved in TWs (solids removal over 80%; COD 50-70%; TKN and TP 50-60%). As there were no significant differences in efficiency of the sub-species and unplanted mesocosms, the native Phragmites could replace the invasive in TWs. Longer lasting full-scale studies should be done to assess the influence of plants and species choice to the TW performance in order to validate the findings of this experiment.
Fosfori taimne kättesaadavus reoveest ja reoveesettest valmistatud väetiselaadsetes toodetes
(Tartu Ülikool, 2021) Hermet, Sander; Raudkivi, Markus, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Fosfori taimse kättesaadavuse hindamine on oluline aspekt iga väetisena kasutatava toote puhul. Kuna sekundaarse fosfori taaskasutamine reoveepuhastitest on väga paljulubav valdkond, annab taimse kättesaadavuse hindamine ka võimaluse omavahel võrrelda erinevaid taaskasutustehnoloogiaid ja nendega toodetud väetiselaadseid tooteid. Taimse kättesaadavuse hindamiseks rakendati antud töös 9 erinevat hindamismetoodikat ning analüüsiti fosfori kättesaadavust kokku 13 erinevast väetiselaadsest tootest. Puhtas vees lahustus kõikide toodete puhul vaid väike osakaal (1-9%) sisalduvast fosforist, mistõttu sobivad uuritud tooted pigem pikaajaliseks väetamiseks. Reoveesette tuhkades sisalduv fosfor lahustus veidi paremini happelistes reagentides (Formic_P – 29%, Citric_P – 51%). Ka struviitidest vabanes rohkem fosforist happelises keskkonnas, kuid osakaalud olid tuhkadest kõrgemad (Formic_P - 72%, Citric_P – 85%). Settekompostidest eraldati metoodikate üleselt kõige rohkem neis sisalduvast fosforist, eriti just neutraalsetes ja aluselistes lahustes (75-110%). Töö raames rakendatud metoodikad võimaldavad kaudselt hinnata fosfori taimset kättesaadavust, kuid järelduste kinnitamiseks on vajalikud kasvukatsed. Nende metoodikate edasine uurimine ja kohaldamine konkreetsetele tehnoloogiatele või jäätmeliikidele annab võimaluse usaldusväärsemalt hinnata väetiselaadsetes toodetes fosfori taimset kättesaadavust.
Tracking heavy metal point sources in gravity sewers using biofilm carriers
(Tartu Ülikool, 2021) Salumäe, Maarja-Liis; Raudkivi, Markus, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
It has been reported that biofilms have the ability to accumulate different pollutants, including heavy metals. Hence, biofilms can be used as a bioindicator to detect heavy metal pollution. The aim of this master’s thesis was to test a biofilm carrier-based wastewater sampling method to detect illegal heavy metal discharges into the public sewer. For that, experiments were done in laboratory settings and in the public sewer. The results showed that biofilms are able to accumulate heavy metals from wastewater in both laboratory setting and sewer system, making it possible to track the major sources of upstream heavy metal pollution.
Kohtmõõtmised ja satelliidid: klorofüll a määramise meetodite võrdlus kahes optiliselt erinevas järves
(Tartu Ülikool, 2021) Kõks, Kerttu-Liis; Alikas, Krista, juhendaja; Kangro, Kersti, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Veekogud omavad tähtsat rolli kogu meie ümbruse jaoks, nii keskkonnale kui ka inimestele endile. Suurenev igakülgne surve veekogudele ja mageveevarudele on tekitanud vajaduse regulaarseks seireks. Üks huvipakkuv vee kvaliteedi näitaja on klorofüll a, mille põhjal hinnatakse veekogude seisundit. Tavapärased kohtmõõtmised ei taga piisavat ruumilist katvust ning ei pruugi anda piisavalt kiirelt informatsiooni veekogude muutliku seisundi kohta, mistõttu katsetatakse üha uusi meetodeid – näiteks pidev- ja satelliitmõõtmised. Magistritöö eesmärgiks oli võrrelda kuut erinevat meetodit klorofüll a määramiseks Võrtsjärve ja Saadjärve näitel. Töö käigus uuriti meetodeid mõjutavaid tegureid ning nende kokkulangevust. Töö tulemustest selgus, et Võrtsjärve puhul oli meetodite kokkulangevus parem kui Saadjärve puhul ning veepinna kohal teostatud mõõtmised on mürasemad. Lisaks järeldub, et pidevmõõtmiste puhul on oluline eelnev korrektsioon ja põhjalik kvaliteedikontroll ning satelliitandmete puhul õige atmosfääri korrektsiooni valimine.
Toksiliste jälgelementide sisaldus ja jaotumine Eesti karbifosforiidis
(Tartu Ülikool, 2021) Kuusma, Elina; Lumiste, Kaarel, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Käesolevas magistritöös uuriti toksiliste jälgelementide sisaldust Eesti karbifosforiidis ning hinnati nende piirkondlikku jaotust Rakvere ja Toolse fosforiidimaardlates. Fosforiidiproovide analüüsimiseks kasutati röntgenfluorestsentsspektroskoopilist (XRF) ja induktiivsidestatud plasma massispektromeetrilist (ICP-MS) meetodit. Uurimus tuvastas madala uraani, tooriumi ja kaadmiumi sisalduse Eesti karbifosforiidis ja hindab Eesti karbifosforiidi potentsiaalseks strontsiumi ja haruldaste muldmetallide toormeks.
Musta hallituse (Stachybotrys chartarum) määramise võimalused biosensoriga
(Tartu Ülikool, 2021) Laidma, Rain; Rinken, Toonika, juhendaja; Tedersoo, Leho, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Käesolevas töös konstrueeriti antikeha – antigeen reaktsioonil põhinev biosensor musta hallituse (Stachybotrys chartarum) tuvastamiseks. Must hallitus on saprofüütiline organism, mis kasvab veekahjustusega ja kõrge tselluloosi sisaldusega materjalil, nagu kipsplaadi kattepaber ja puit ning on võimeline tootma inimestele kahjulikke mükotoksiine. Kujutades ohtu inimeste tervisele on oluline määrata musta hallituse olemasolu siseruumides, vältides seeläbi ohtu inimeste tervisele. Biosensorite kasutuselevõtt võimaldab tuvastada musta hallituse kiiresti ning selektiivselt, elimineerides aeganõudvate määramismeetodite kasutamise vajaduse.
Erinevate taimeliikide mõju mikrobioloogilisele metaani- ja lämmastikuringele ning CH4 ja N2O emissioonidele riimveest mõjutatud rannikul
(Tartu Ülikool, 2020) Pille, Kristin; Espenberg, Mikk; Mander, Ülo; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Rannikualad on mitmekesised ökosüsteemid, mis kujunevad mitmete tegurite koosmõjul. Oma mitmekesisuse ning varieeruvusega pakuvad nad mitmeid elutähtsaid ökosüsteemi teenuseid. Tänapäeva üha intensiivistuv inimtegevus ning kliimamuutustega kaasnevad häiringud on suurendanud mõjusid rannikualadele. Erinevad taimed mõjutavad rannikumulla mikroobikooslusi, mõjutades sealseid mikrobioloogilisi metaani- ja lämmastikuringet. Mikrobioloogiliste aineringe häiringute tagajärjel võib aga keskkonda emiteerida kahjulikke kasvuhoonegaase, nagu metaani CH4 ning dilämmastikoksiidi N2O. Käesoleva magistritöö eesmärgiks oli uurida erinevaid riimveelisi rannikualasid Lääne-Eestis ja Ida-Hiinas ning seal kasvavate taimeliikide mõju mikrobioloogilisele metaani- ja lämmastikuringele. Erinevate metaani- ja lämmastikuringe protsesside toimumise potentsiaali määrati protsessile spetsiifiliste markergeenidega. Metaaniringes osalevaid mikroorganisme tuvastati järgmiseid geene kvantifitseerides: metaani tootvaid metanogeenid (mcrA) ning metaani tarbijaid metanotroofid (pmoA). Lämmastikuringes uuriti järgnevaid protsesse: lämmastiku fikseerimine (nifH), nitrifikatsioon (bakterite ja arhede amoA), denitrifikatsioon (nirS, nirK, nosZI, nosZII), dissimilatoorne nitraadi redutseerimine ammooniumiks (nrfA), anaeroobne ammooniumi oksüdatsioon (ANAMMOX spetsiifiline 16S rRNA geen) ning täielik ammooniumi oksüdeerimine (COMAMMOX spetsiifiline 16S rRNA geen). Lisaks uuriti lämmastiku- ja süsinikuringet ühendavat nitritist sõltuvat anaeroobset metaani oksüdeerimist (n-damo spetsiifiline 16S rRNA geen). Neist nelja protsessi vaheetappides – nitrifikatsioon (k.a COMAMMOX), denitrifikatsioon, DNRA ja nitrifitseerijate denitrifikatsioon, käigus võib eralduda keskkonda kahjulikku kasvuhoonegaasi N2O-d. Keskkonnategurite mõju rannikukoosluste mikroorganismidele hinnati metaani ja naerugaasi emissioonide kontsentratsioone mõõtes kambermeetodil ning nende olulisi seoseid geeni- ning keskkonnaparameetrite vahel erinevate statistiliste meetoditega (Spearmani korrelatsioonikoefitsent, ANOVA). Antud magistritöö tulemustest järeldus, et taimed mängivad olulist rolli kasvukeskkonna kujundamises ning seeläbi kahjulike kasvuhoonegaaside heitkoguste emiteerimises. Erinevad keskkonnatingimused määrasid uurimisalade koosluse struktuuri. Keskkonnatingimused soodustasid COMAMMOX-i protsessi läbiviivate mikroorganismide aktiivsust Spartina ja Scirpuse ning kare-kaislaga katsealal, kus mikroorganismide kohastumuste eelistuste kohta rannikusetetes teatakse vähe. ANAMMOX-i suurim 43 geneetiline potentsiaal Hiina katsealadel näitas, et üleliigne lämmastik redutseeriti nii, et minimaalselt eraldus kahjulikku dilämmastikoksiidi. Hiina uurimisala keskkonnatingimused soodustasid nitrifikatsiooni toimumist, seevastu Eestis emiteerus kahjulik N2O-d peamiselt mittetäieliku denitrifikatsiooni tulemina. Uurimisalad erinesid üksteisest peamiselt üldsüsiniku protsentuaalsuse ja anaeroobsete tingimuste poolest, mis pakkus soodsat elukeskkonda just nirK geeni omavatele mikroorganismidele. Suurimad emissioonide kontsentratsioone näidati vanema Spartina alterniflora´ga kaetud alal, kus metaani eraldus võrreldes Eesti alaga märkimisväärselt ligi neli korda rohkem. Eestis täheldati suuremaid metaanikoguseid lagedalt alalt, kus dilämmastikoksiidi emiteerus rohkem hariliku pillirooga (Phragmites australis) katsealalt. Metaani tarbivate mikroorganismide aktiivsus oli seotud metaani suuremate emissioonidega. Dilämmastikoksiidi korral täheldati oluline seos taimeliigi vanuse ning biomassiga, kus nooremad taimed leevendasid kasvuhoonegaasi emiteerumist atmosfääri. Seevastu taimede puhkeperioodil tuvastati tihe konkurents protsesside läbiviimiseks vajalike substraatide vahel mikroorganismidega, mille tõttu vähenesid kasvuhoonegaasi kogused. Lämmastiku- ja süsinikuringet ühendava n-damo suurimat geneetilist potentsiaal leiti pillirooga ja lagedalt mudaselt alalt, kus eelnimetatud protsess leevendas metaanikoguste paiskamist atmosfääri. Parema kaitse tagamiseks on oluline mõista rannikualades toimuvaid protsesse ning nende seoseid erinevate keskkonnaparameetritega. Taimede potentsiaali vahendada emissioonide vooge ning risosfääris toimuv suhe väärib tähelepanu, sest see võib muuta meie arusaama, kuidas taimed reageerivad lämmastikuühendite kasvule, soolsusele, merevee tõusu või muudele kliimamuutusest intensiivistuvatele teguritele. Uued teadmised ning varasemate teadmiste kinnitused aitavad mõista, kuidas toimub keerukas ranniku ökosüsteem mikroorganismide vaatevinklist ning kuidas seda on võimalik mõjutada taimedega.
Escherichia coli biosensori kasutamine suplusvee kvaliteedi hindamiseks
(Tartu Ülikool, 2020) Väling, Ingrid; Rinken, Toonika; Jõgi, Eerik; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Käesoleva magistritöö eesmärgiks oli biosensori konstrueerimine Escherichia coli määramiseks looduslikus vees ja selle alusel vee mikrobioloogilise saastatuse hindamine Tartu Anne kanali näitel. Biosensoriga saadud tulemusi võrreldi mikrobioogiliste külvide ning qPCR meetodite abil saadud tulemustega, et hinnata eri meetoditel saadud tulemuste kokkulangevust. Töös uuriti ka vees leiduvate kolivormsete bakerirakkude ning osaliselt ja täielikult lagunenud E. coli rakkude poolt põhjustatud efekti biosensori mõõdetavas signaalis. Magistritöö käigus konstrueeriti biosensor ning viidi läbi E. coli analüüsid kasutades konstrueeritud biosensorit, mikrobioloogiliste külvide meetodit ning qPCR-analüüsi. Konstrueeritud biosensori lineaarne tööpiirkond asus vahemikus 101 – 107 CFU/ml ning määramispiiriks oli < 10 CFU/ml PBS-puhvris ning < 30 CFU/ml Anne kanali veeproovides. Ühe analüüsi läbiviimiseks kuluv aeg oli 20 minutit. Kolmel meetodil (mikrobioloogilised külvid, qPCR ja E. coli biosensor) analüüsitud Anne kanali veeproovide tulemustest selgus, et E. coli ja kolivormsete bakterite arvukus oli suurim augustikuu kolmandal nädalal, seevastu kui qPCR meetodiga saadud tulemused näitasid E. coli suurimat kontsentratsiooni ligikaudu kaks nädalat varem. Erinevate meetodite signaalide dünaamika erinevused on seletatavad elusate ja surnud rakkude suhte osakaalu muutumisega veeproovides. Biosensoriga registreeritud kõrgeim E. coli kontsentratsioon veeproovis oli orienteeruvalt 40 korda kõrgem mikrobioloogiliste külvidega registreeritud kõrgeimast E. coli kontsentratsiooni väärtusest. qPCR meetodiga saadud tulemused olid biosensori tulemustustest orienteeruvalt 4 korda madalamad. Biosensori signaali kõrged väärtused on tingitud sellest, et biosensor määrab nii elusaid, surnuid kui ka „uinunud“ bakterirakke, kuid lisaks registreerib teatud määral ka lagunenud rakkude membraani fragmentidel asetsevaid membraanvalke ning oma osakaalu annavad signaalile ka mittekultiveeritavad kolivormsed bakterid. Biosensoriga analüüsiti kolivormsete bakterite ja erinevatel meetoditel lagundatud E. coli rakkude mõju poolt avalduvat efekti biosensori signaalile. Selgus, et kasutatud polüklonaalne anti- E. coli antikeha omas lisaks E. coli bakteritele afiinsust ka kolivormsete mikroorganismide suhtes. qPCR tulemuste alusel arvutatud signaalimuutuste osakaalud langesid katsevigade piires hästi kokku biosensoriga saadud tulemustega, viidates sellele, et mittekultiveeritavate bakterite signaal on suuresti põhjustatud osaliselt lagunenud E. coli bakteritest. Kolivormsete bakterite suurim efekt biosensori signaalile avaldus sügisel kogutud 40 proovides (13.09.2018). Nii mehhaaniliselt ultrahelisondiga kui keemiliselt SDS- detergendi ja lüsosüümiga lagundatud E. coli rakkude mõju analüüsimise tulemustest selgus, et biosensori signaalile avaldus nende mõõdetav mõju seni kuni lagundamisprotsessidega jõuti raku peptidoglükaankihi lagundamiseni lüsosüümiga. Väljapakutud biosensortehnoloogia on heaks stardiplatvormiks suplusvee ohutuse kiireks kohapealseks hindamiseks. Ohutuskriterimite täpsemaks formuleerimiseks oleks edaspidi vaja põhjalikumalt iseloomustada erinevate bakteriliikide poolt põhjustatud signaali muutusi, samuti elusate ja surnud mikroorganismide sessoonseid osakaalude muutusi biosensori signaalis. Kui osutub vajalikuks biosensori määramispiiri alandamine, on võimalik seda lihtsalt teha proovi ruumala suurendamisega, mis ei vaja mingeid täiendavaid protseduure kui pikendab proovi voolutamiseks (ja seega ka analüüsiks) kuluvat aega. Aparatuuri mõõtmete vähendamisel on võimalik analüüsiseadmete loomine veeproovide automaatseks kohapealseks monitooringuks.
Seiratava loodusliku tervenemise potentsiaali hindamine likvideerimaks naftareostust Gröönimaa rannikul
(Tartu Ülikool, 2020) Simoniš, Edith; Truu, Marika; Nõlvak, Hiie; Peeb, Angela; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Keskkonna reostumine nafta ja selle saadustega on levinud probleem kogu maailmas. Kõige enam satub merekeskonda naftaühendeid nafta tootmise, transportimise, ladustamise, töötlemise või kasutamise käigus. Naftaühendite sattumine merevette ja rannikule põhjustab mitmesuguseid negatiivseid mõjusid nii inimese tervisele kui ka keskkonnale. Mereranniku puhastamismistoimingud on kulukad ning aeganõudvad, mistõttu naftalekke korral on tähtis likvideerida naftareostust juba veest ning mitte lasta sellele jõuda rannikule. Sellele vaatamata võib naftareostus siiski jõuda rannikule, mis eriti polaaraladel on haavatava ökosüsteemiga ning raskesti ligipääsetavad. Seetõttu on üha enam hakatud kasutama bioloogilisi ohjemeetodeid, mis on sellistes tingimustes odavad ja keskkonnasõbralikud. Käesolevas töös hinnati seiratava loodusliku tervenemise potentsiaali Gröönimaa rannikul toornafta ja laevakütusega reostunud kividel kasvava biokile bakterikoosluse arvukuse, struktuuri ning nafta ja naftasaaduste lagundamise potentsiaali kaudu. Eksperimentaalses uurimuses kasutati kiltkiviplaate, mis kaeti toornafta ja laevakütusega (IFO 180) ning paigaldati Gröönimaa rannikule Nuuk’i ja Narsaq’i linna lähedale maksimaalse tõusu ja mõõnapiirile. Katse kestis 95 päeva ja selle aja jooksul võeti kuus korda igast katsekohast üles 2 mõlema töötlusega plaati keemilisteks ja 2 plaati mikrobioloogilisteks analüüsideks. Ülesvõetud plaatidel määrati järelejäänud nafta ja kütuse kogused. Mikrobioloogiliste analüüside jaoks võetud plaatidelt eemaldati esmalt biokile ning sellest kogu DNA. Bakterite arvukusi kiviplaatide biokiles hinnati 16S rRNA geenide arvukuste alusel. Lisaks analüüsiti kogu bakterikoosluse ja naftat lagundavate bakterite koosluse struktuuri bakterispetsiifiliste 16S rRNA geenide järjestuste primaarstruktuuri alusel ja naftat lagundavate bakteriperekondade arvukusi kiviplaatidel hinnanguliste arvukuste alusel. Töö käigus saadud tulemused näitasid, et Gröönimaa ranniku kividel kasvava biokile bakterikooslusel on potentsiaali lagundada toornaftat ja laevakütust IFO 180 just nende materjalide lagundamise teises (aeglasemas) etapis. Nii toornafta kui laevakütuse lagundamise potentsiaali mõjutasid oluliselt keskkonnatingimused ja kiviplaatide asukoht rannikul (veerežiim). Nuuk’i katsealal (nii mõõna- kui tõusupiiril) oli IFO 180-ga töödeldud plaatidel oluliselt (kaks suurusjärku) suurem nii kogu bakterite kui ka naftat lagundavate bakterite arvukus. Statistiline analüüs tõi välja olulise seose laevakütuse kao ja naftalagundajaid sisaldavate bakteriperekondade 16S rRNA geeni arvukusega Narsaq’i katseala mõõnapiirkonnas. Tuvastatud naftalagundajatest olid domineerivamad perekondade Erythrobacter, Flavobacterium, Loktanella, Roseobacter esindajad, keda on ka varem leitud 51 polaaraladel naftaga reostunud piirkondadest, kuid nende perekondade osakaal koosluses ja arvukus plaadil sõltus oluliselt töötlusest ja plaadi asukohast ning erines katsekohtade ja töötluste vahel erinevatel katse päevadel. Tulemuste põhjal saab järeldada, et Gröönimaa rannikul on potentsiaali looduslikuks tervenemiseks, kuna sealses keskkonnas on mitmed bakteriperekondade esindajad võimelised naftaühendeid lagundama. Lagundamise potentsiaal sõltub oluliselt reostuse tüübist ja keskkonnatingimustest, ennekõike veerežiimist (tõus ja mõõn) ja toitainete olemasolust ning bakterikoosluse kohastumusest vastavate ainete lagundamiseks. Kuna mikroorganismidel on võtmeroll naftaühendite biolagunemise protsessis, siis teadmised sellest, mis tingimustes ja millised bakterikooslused lagundavad naftat ja selle saaduseid, on vajalikud. Need teadmised aitavad naftareostuse korral valida optimaalset puhastusmeetodit ning seeläbi vähendada negatiivset mõju mere- ja rannikukeskkonnale.
Fütoremediatsiooni mõju reoveesette raskmetallide kontsentratsioonidele Türi reoveepuhasti näitel
(Tartu Ülikool, 2020) Blankin, Marite; Raudkivi, Markus; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Reoveesete sisaldab palju toitaineid, mistõttu on mõistlik seda kasutada väetisena ja mullaparandajana, selle asemel, et seda ladestada keskkonda või jäätmejaama. Reoveesette stabiliseerimiseks ja hügieniseerimiseks on olemas erinevaid meetodeid, kuid puuduvad kuluefektiivsed lahendused reoveesettest spetsiifiliste saasteainete eemaldamiseks. Eriti oluline on reoveesette taaskasutamise seisukohast sette raskmetallide sisaldused, sest tegemist on anorgaaniliste ainetega, mis looduses ei lagune. Seadusandlusega on määratud põllumajanduses, haljastuses ja rekultiveerimisel kasutatavale reoveesettele ning reoveesettest valmistatud tootele raskmetallide piirväärtused. Käesolevas magistritöös analüüsiti Türi linna reoveepuhasti humifitseerimisväljakute näitel humifitseerimise mõju olmereoveesette üldparameetritele ning humifitseerimisväljakutel kõrvalprotsessina toimuva fütoremediatsiooni kasutamise võimalust raskmetallide eemaldamiseks reoveesettest. Humifitseerimise ja fütoremediatsiooni läbiviimiseks kasutati Türi humifitseerimisväljakutel taimeliiki karjamaa-raihein (Lolium perenne). Magistritöö andmete analüüsist selgus, et summaarselt ajas humifitseerimisväljakutel reoveesette kuivaine sisaldus kasvab ja orgaanilise aine sisaldus väheneb. Karjamaa-raiheina juurestiku läheduses toimus orgaanilise aine lagunemine oluliselt efektiivsemalt, seega on reoveesette tõhusaks stabiliseerimiseks vajalik sete laotada väljakule võimalikult õhukeselt (mitte üle 20 cm) ning karjamaa-raihein külvata võimalikult tihedalt. Türi humifitseerimisväljakute setetes oli näha ajas üldlämmastiku ja üldfosfori sisalduse langust. Seejuures langes üldlämmastiku sisaldus setetes palju kiiremini ning oluliselt suuremal määral kui üldfosfor. Kuna Türi reoveepuhasti humifitseerimisväljakutelt karjamaa-raiheina ei niidetud, siis tulenevalt antud taime elueast (karjamaa-raiheina kasvuiga on neli kuni viis aastat) oli vanima humifitseerimisväljaku proovide tulemustest näha, et surnud taimemassi lagunemise teel seotakse orgaaniline aine ja üldlämmastik settesse tagasi. Antud magistritöö tulemused viitavad selle, et karjamaa-raihein akumuleerib endasse raskmetalle, kuid pärast kolmandat aastat taime fütoremediatsiooni efektiivsus langeb, kuna selleks ajaks ei ole taim enam väga elujõuline. Kuigi humifitseerimisväljakutel toimub fütoremediatsioon, ei ole taimede poolt omandavad raskmetallide kogused väga suured. Nelja, kuueteistkümne ja viiekümne kahe kuu vanustel humifitseerimisväljakutel jäid karjamaa-raiheintes enamus raskmetallide sisaldused alla 4% (erandiks oli neljanda kuu vanuse humifitseerimisväljakul nikkel 48 ja kroom). Tulemustest järeldus, et raskmetalli kontsentratsiooni väike vähenemine reoveesettes oleks võimalik fütoremediatsiooni teel saavutada paari aasta vanuse karjamaa-raiheina niitmisega, kuid Türi reoveepuhasti puhul ei ole see otstarbekas, sest enamasti jäävad reoveesettes raskmetallide sisaldused oluliselt alla kehtestatud piirväärtuste. Karjamaa-raihein omastas vaadeldavatest raskmetallidest kõige efektiivsemalt kroomi (ca 3–7%), mistõttu võib taime niitmine olla kasulik mõne teise väikepuhasti jaoks, kus on kroomi kontsentratsioonid settes stabiilselt täpselt piirnormi lähedal. Kuigi humifitseerimisväljakutel toimub ka fütoremediatsioon, on selle tõhusus väga madal ning seetõttu tuleb igal reoveepuhastil hoolikalt kaaluda, kas humifitseerimisväljakult taime niitmine on finantsiliselt mõistlik.
Fosfori sidumise efektiivsus Nõo suuremõõdulises pinnasfiltrisüsteemis
(Tartu Ülikool, 2019) Leis, Hans; Mõtlep, Riho, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Lämmastikuringega seotud mikrobioloogiliste protsesside potentsiaal põllumajandusliku reostuse eemaldamisel vabaveelises tehismärgalas
(Tartu Ülikool, 2019) Šinkejeva, Laurina; Ligi, Teele, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Väetiste kasutamise suurenemine põllumajanduses avaldab ulatuslikku negatiivset mõju veekogudele, põhjaveele ning sellega seoses ka joogiveele. Üleliigsete toitainete jõudmist veekeskkondadesse on võimalik takistada või vähendada kasutades tehismärgalasid. Käesoleva magistritöö eesmärgiks oli määrata erinevate lämmastikuringe protsesside (nitrifikatsioon, dissimilatoorne nitraadi redutseerimine ammooniumiks, denitrifikatsioon, anaeroobne ammooniumi oksüdeerimine ja nitritist sõltuv anaeroobne metaani oksüdeerimine) geneetiline potentsiaal ja hinnata nende protsesside omavahelist seost ning sõltuvust keskkonnaparameetritest vabavoolulises tehismärgalas Prantsusmaal Rampilloni piirkonnas. Kümnest proovivõtukohast üle tehismärgala koguti proove viiel ajahetkel vahemikus mai 2014 kuni mai 2017. Setteproovidest eraldatud DNA-st määrati reaalaja PCR meetodil arhede ja bakterite spetsiifiliste 16S rRNA ja nitrifikatsiooni (amoA geenid), dissimilatoorse nitraadi redutseerimise ammooniumiks (nrfA geen), denitrifikatsiooni (nir ja nosZ geenid), anaeroobse ammooniumi oksüdeerimise (spetsiifiline 16S rRNA geen) ja nitritist sõltuva anaeroobse metaani oksüdeerimise (spetsiifiline 16S rRNA geen) markergeenide arvukused. Geenikoopiate arvude ja nende omavaheliste suhete puhul testiti statistiliselt oluliste seoste esinemist märgala setteproovide keemiliste ja gaasiparameetritega ning analüüsiti erinevusi märgala erinevate osade ja hooajaliste muutuste alusel. Töö tulemustest võib järeldada, et tehismärgala settekoosluses oli kõrgem bakterite 16S rRNA geenide osakaal võrreldes arhede 16S rRNA geenidega. Mõlemate geenide arvukus setetes oli ajas muutuv ning bakterite arvukuse tõus ja arhede arvukuse langus võis olla mõjutatud kõrgemate lämmastiku ja orgaanilise süsiniku sisaldustest samal perioodil. Märgalal tuvastati nii bakterite kui arhede poolne nitrifikatsiooni potentsiaal ning kui arhede amoA geenide arvukus oli märgala lõikes ühtlane, siis bakterite amoA geenide arvukus oli kõrgem märgala madalamatel aladel. 54 Dissimilatoorse nitraadi redutseerimise ammooniumiks geneetilise potentsiaali esinemist tuvastati vaid märgala kesk- ja lõunaosa setetes ning selle protsessi osakaal märgala lämmastikuringe protsessides ei olnud väga kõrge. Rampilloni tehismärgalas võib uuritud lämmastikuringe protsesside geneetilise potentsiaali alusel järeldada, et lämmastikühendite eemaldamisel on peamine roll denitrifikatsioonil, kuid teatud kõrgema veetasemega piirkondades võivad sellesse panustada ka suhteliselt hiljuti avastatud anaeroobne ammooniumi oksüdeerimine ja nitritist sõltuv metaani oksüdeerimine. Nitriti redutseerimise geneetiline potentsiaal ületas dilämmastikoksiidi redutseerimise potentsiaali, mis viitab sellele, et Rampilloni tehismärgala on N2O allikas ning mida kinnitavad ka N2O emissiooni mõõtmise tulemused. Denitrifikatsiooniga seotud nitriti redutseerimise geneetiline potentsiaal nir geenide alusel oli suhteliselt ühtlane kogu tehismärgala ulatuses, samas dilämmastikoksiidi redutseerimise potentsiaal nosZ geenide arvukuse alusel oli kõrgem madalamate märgala osade setetes. Mõlemat tüüpi nir geenid olid seotud üldlämmastiku ja orgaanilise süsiniku väärtustega ning mõlemat klaadi nosZ geenid olid seotud orgaanilise aine ja orgaanilise süsiniku väärtustega, samas erinevat tüüpi nir ja nosZ geenid olid seotud ka erinevalt keemiliste parameetritega ning nosZI ja nirK geenide arvukused olid kõrgemad madalama veetasemega märgala osas. Seega üldises plaanis ei tuvastatud suuri erinevusi erinevaid nir ja nosZ geene omavate organismide keskkonna eelistamisel, aga teatud erinevused esinevad siiski. Põllumajandusliku hajureostuse eemaldamisega seotud lämmastikuringe protsesse on tehismärgalades uuritud juba varasemalt, eriti nitrifikatsiooni ja denitrifikatsiooni, kuid mitte nii paljude protsesside koos esinemist ja seetõttu aitavad antud magistritöö tulemused kaasa vabaveeliste tehismärgalades toimuvate lämmastikuringe protsesside ja neid mõjutavate tegurite mõistmisele.
Nitrifikatsiooni inhibiitori DMPP mõju talirapsi (Brassica Napus L.) saagikusele ning põllu lämmastikubilansile
(Tartu Ülikool, 2019) Vahter, Hanna; Soosaar, Kaido, juhendaja; Gatius, Jordi Esquer, juhendaja; Kasak, Kuno, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Maailma põllumajandussektori kanda on suur vastutus, kuna üha kasvava rahvaarvu juures tuleb täita nõudlust toidu järgi, mistõttu sektori suurenenud osakaaluga kaasneb ka negatiivne mõju keskkonnale. Säilitamaks keskkonda ka tulevastele põlvkondadele, tuleb toidu tootmine muuta võimalikult efektiivseks ning jätkusuutlikuks. Lämmastik on põllumajanduses põllukultuuride kasvatamisel üks tähtsamaid toiteelemente, ent see on ka mullas kõige liikuvam ja puudujäävam element, mis mõjutab saagi arengut ning muudab sellega majandamise keeruliseks (Passoni & Borin, 2009). Lämmastiku viiakse mulda juurde nii mineraal- kui ka orgaaniliste väetistega, ent nende ebaoptimaalse kasutamisega kaasnevad mitmed negatiivsed mõjud keskkonnale, kuna need on viinud suurenenud lämmastikukadudeni mullast, mis toob kaasa tõsiseid keskkonnaalaseid ja ökoloogilisi probleeme nii mullas, vees kui ka õhus. Seetõttu on oluline vähendada nii orgaaniliste- kui ka mineraalsete lämmastikväetiste kasutamise mahtu, samalajal suurendades nende efektiivsust (Di & Cameron, 2012), et väheneks väetistest sisalduva lämmastiku ärakanne põllumajandusest ning säiliks ja suureneks saagikus. Käesoleva magistritöö eesmärkideks oli koostada talirapsi põllu lämmastikubilanss katse- ja kontrollalal, analüüsida mõlemal uurimisalal vedelsõnnikuga väetamisel nitrifikatsiooni inhibiitori DMPP mõju lämmastiku leostumisele ja N2O lendumisele, hinnata millisel hulgal vabanes väetamisel keskkonda lämmastikuühendeid ning uurida DMPP võimalikku mõju talirapsi saagikusele. Kõik püstitatud eesmärgid saavutati. Uuritav põld, mis oli jagatud katse- ja kontrollalaks, asus Raplamaal Kehtnas. 2016/2017 hooajal viidi väetisena katsealale vedelsõnnikut koos nitrifikatsiooni inhibiitori DMPP-ga ja kontrollalale ainult vedelsõnnikut ning mõlemale alale külvati talirapsi. Nii katse- kui ka kontrollalal analüüsiti peamiselt erinevaid lämmastiku vorme (Nüld, N2O-N, NO3--N, NH4+-N), kuna lämmastiku- ja süsinikubilansid on tugevasti seotud, siis uuriti lisaks ka Cüld sisaldust mullas, mullavees, vedelsõnnikus ning biomassis. Sisendvoogudest hinnati lämmastikusisaldust vedelsõnnikus (64,29 kg N ha-1 a-1), mulda lisandunud lämmastik ergutas tõenäoliselt lagundajakoosluste tegevust mullas, soodustades orgaanilise aine mineraliseerumist ja suurendades lämmastiku netomineralisatsiooni. Väetamisega lisatud lämmastiku kahjulik mõju seisnes aga selles, et lämmastikubilansis kulus ligikaudu sama palju lämmastikku N2O lendumiseks ja lämmastiku leostumiseks kui seda 49 vedelsõnnikuga juurde anti. DMPP-l ei olnud usaldusväärset mõju N2O lendumisele põllult, kuid vastavalt oodatule oli Nüld leostumine katsealalt usaldusväärselt väiksem kui kontrollalalt, seega DMPP vähendas leostumise kahjulikku keskkonnamõju. Koostatud bilansside alusel saab öelda, et nii katse- kui ka kontrollalal oli lämmastikubilanss puudujäägis (katsealal -177,75 kg N ha-1 a-1 ja kontrollalal -193,53 kg N ha-1 a-1), peamiselt seemnesaagi koristamise tõttu. Katsealal viidi lämmastikku seemnetega ära 180,67 kg N ha-1 a-1 ja kontrollalal 186,43 kg N ha-1 a-1. Magistritöös saadud tulemuste põhjal saab öelda, et mulla N% ja C% erinesid katse alguses aladevaheliselt statistiliselt usaldusväärselt ning see erinevus jäi püsima ka katse lõpus, kuid kuna kummagi ala puhul lämmastik ei limiteerinud, siis selline erinevus ei mõjutanud biomassi produktsiooni ning potentsiaalne seemnesaak aladevaheliselt ei erinenud, mistõttu ei esinenud ka DMPP mõju saagikusele. Seega DMPP mõju potentsiaalsele ja tegelikule saagikusele ei avaldunud. Kuna nitrifikatsiooni inhibiitorid on suuresti mõjutatud kliimas ja mulla omadustest, siis DMPP efektiivsuse mõju, eelkõige N2O emissioonile, võis lõppeda tõenäoliselt intensiivse vihmaperioodiga, mis esines augusti keskel, mistõttu pole uuringus kasutatud nitrifikatsiooni inhibiitor rohkete sademetega perioodil sobilik, kuna mulla poorid täituvad veega, keskkond muutub anaeroobseks ja nitrifikatsiooni asemel muutub peamiseks protsessiks denitrifikatsioon, mille läbi keskkonnale kahjulik kasvuhoonegaas N2O tekib.
Põlevkivi mikrobioloogiline töötlemine
(Tartu Ülikool, 2019) Luks, Liselle; Menert, Anne, juhendaja; Priks, Hans, juhendaja; Korb, Triin, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Eesti põlevkivi ehk kukersiit on põhiline Eestis kasutatav energiaallikas, mida on kaevandatud juba üle 100 aasta. Lisaks põlevale osale ehk kerogeenile sisaldab põlevkivi ka metalle ning mikroorganisme. Ulatuslike katsete tulemusena on leitud, et nii aeroobsed kui ka anaeroobsed mikroorganismid on võimelised põlevkivi kerogeeni kasutama energiaallikana ning põlevkivis olevaid metalle bioleostama. Antud töö eesmärgiks oli uurida põlevkivi mikrobioloogilise töötlemise võimalusi Eesti ja Jordaania põlevkivi näitel, rikastada vastavad mikroobikooslused ja töötada välja kohane analüüsimetoodika. Mikrobioloogiliseks töötlemiseks kasutatati nii põlevkivi enda mikroorganismide kultuuri kui ka lisatud kultuuri. Töö käigus uuriti mikroorganismide arvukust, metallide leostamist ning anaeroobsetes katsetes metaani ja süsihappegaasi tootmise võimekust. Põlevkivi töötlemiseks kasutati eelnevalt graptoliitagriliidiga adapeeritud kooslust inokulum 98. Inokulum adapteeriti Eesti põlevkiviga kaheksa edasikülviga 339 päeva jooksul ning välja kujunenud kooslust kasutati Jordaania põlevkivi aeroobseks mikrobioloogiliseks töötlemiseks. Eesti põlevkivi töödeldi ka anaeroobselt kooslusega 5A. 5A kooslus on graptoliitargilliidiga anaeroobsetes tingimustes adapteeritud kooslus, mis sisaldab metanogeenseid arhesid ning leostab metalle. Metanogeenide sisalduse tõttu on 5A sobilik kooslus metaani tootmise uurimiseks. Aeroobsete katsete tulemusena saavutati nii Eesti kui ka Jordaania põlevkiviga kõrgeid mikroorganismide arvukusi (kuni 108) R2A söötmega. Tänu kõrgele mikroorganismide arvukusele sobib R2A sööde põlevkivi mikrobioloogiliseks töötlemiseks hästi. Eesti põlevkivi katsetest oli suurim arseeni saagis (39%) ja Jordaania põlevkivil seleeni (7,1%) ja nikli (7%) saagis. Anaeroobsete katsete tulemusena eraldus tänu 5A koosluse lisamisele 59. katsepäevaks biogeenset gaasi 5,77 mmol/g. Intensiivne biogaasi eraldumine algas 15 katsepäeval. Sellele eelnes lag-faas, mille jooksul ei lagundanud metanogeensed arhed põlevkivi orgaanilist ainet intensiivselt. Lag faas võib olla seotud ka põlevkivis sisalduva kaltsiumiga. Kaltsiumi inhibeerivat toimet on oluline tulevaste katsete planeerimisel arvestada.
Metaani tootmise ja oksüdeerimise geneetiline potentsiaal Kudjape suletud prügila metaanilagunduskattes
(Tartu Ülikool, 2018) Kupits, Krista; Truu, Marika, juhendaja; Nõlvak, Hiie, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Inimeste keskkonnateadlikkus on aja jooksul üha paranenud ning jäätmehierarhias väljatoodud põhimõtteid rakendatakse üha enam. Kasutatud toodete jäätmeteks muutumist vähendatakse ümbertöötlemise ja taaskasutamisega ning kõige olulisem, jäätmetekke vältimine on põhimõte paljude ettevõtete keskkonnapoliitikas. Sellele vaatamata jõuab osa jäätmeid prügilatesse ning aegade jooksul on prügilaid tekkinud väga palju. Prügilate kasutamine on siiski vähenenud ning paljud prügilad on suletud tänu rangematele keskkonnanõuetele. Suletud prügilad ei ole lõplikult isoleeritud neid ümbritsevast keskkonnast, igal ajahetkel toimuvad prügilates erinevad protsessid, mis toovad endaga kaasa muutusi nii prügila sees kui ka sellest väljaspool. Üheks olulisemaks väljakutseks suletud prügilates on prügilademes tekkiva metaani hulga vähendamine prügilagaasis. Prügilagaas tekib mikroorganismide metabolismi käigus ning metanogeensed arhed on organismid, kes toodavad prügilagaasi ühte komponenti - kasvuhooneefekti tekitavat metaani. Üheks võimaluseks vähendada metaani emissiooni suletud prügilatest on katta prügilade metaanilagunduskattega. Antud magistritöös uuriti metaani tootmise ja – oksüdeerimise geneetilist potentsiaali ning selle potentsiaali seost gaaside sisaldusega prügilagaasis ning kattematerjali füüsikalis-keemiliste omadustega Kudjape suletud prügila metaanilagunduskattes. Uurimistöös kasutati kvantitatiivset PCR meetodit bakterite ja arhede spetsiifiliste 16S rRNA geenide ning mcrA geeni metanogeensete arhede ja pmoA geeni metaani oksüdeerivate bakterite arvukuse ja proportsiooni (prokarüootide koosluses) hindamisel. Lisaks analüüsiti metanogeenide ja metanotroofide koosluse struktuuri bakterite ja arhede spetsiifiliste 16S rRNA geenide järjestuste alusel. Võimalikult täpsete pmoA arvukuste saamiseks optimeeriti ka vastav qPCR programm ja praimerite kontsentratsioonid. Töö tulemustest selgus, et kuigi metanogeene leidus kogu metaanilagunduskihi ulatuses, oli nende arvukus siiski tunduvalt madalam prügilademe vastavatest arvukustest. Tuvastatud metanogeenidest olid domineerivad klassi Methanomicrobia (hõimkonda Euryarheota) kahe seltsi Methanomicrobiales ja Methanosarcinales esindajaid, aga leiti ka klass Methanobacteria esindajaid. Metanotroofide arvukus oli samas suurusjärgus mitmete teiste varem uuritud prügilakatetega. Prügila kattest leiti vaid aeroobseid metaani oksüdeerivaid organisme. Metanotroofe leiti 44 perekonnast, 10 nendest perekondadest moodustasid ligi 60% kogu metanotroofide järjestusest, kõige arvukamad (klassist Gammaproteobacteria) kuulusid nn 51 I metanogeenide tüüpi, kes kasutavad metaani süsiniku ja energia allikana. Kõige rohkem metanotroofe leidus gaasijaotuskihis ning prügilakatte ülemistes kihtides, kus oli neile piisavalt substraati ning sobivad elutingimused. Statistilise analüüsi tulemused näitasid, et metaanilagunduskatte füüsikalis-keemilised omadused sealhulgas kattematerjali veesisaldus ja orgaanilise aine kvaliteet mõjutasid oluliselt mikroorganismide arvukust ning seeläbi metaani tootmise ja oksüdeerimise potentsiaali uuritud prügila kattekihis.

Browse

Recent Submissions