Sirvi Autor "Kasak, Kuno, juhendaja" järgi

Nüüd näidatakse 1 - 13 13

Avaveelise tehismärgala efektiivsus põllumajandusliku hajukoormuse vähendamiseks
(Tartu Ülikool, 2018) Kill, Keit; Kasak, Kuno, juhendaja; Pärn, Jaan, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Toitainete ärakanne põllumajandusmaadelt hajukoormuse näol põhjustab veekogudes eutrofeerumist. Taimede poolt omastamata jäänud toitained leostuvad pinnaveekogudesse, mistõttu hajukoormuse vähendamiseks on vajalik rakendada meetmeid. Avaveelised tehismärgalad puhastavad vett efektiivselt, on looduslähedased ning bioloogiliselt mitmekesised. Lõuna-Eestis asuv esimene hajukoormuse vähendamiseks voolusängile rajatud Vända avaveeline tehismärgala koosneb settetiigist ja kahest madalaveelisest märgalast, mis on taimestatud hundinuiadega (Typha latifolia). 2017. aasta märtsist kuni 2018. aasta aprillini kogutud andmete põhjal vähendas Vända tehismärgala fosforit 17,5 kg/ha*a. Aastane puhastusefektiivsus fosfaadi puhul oli 9,4% ja üldfosfori puhul 12,0%, olles soojemal perioodil vastavalt 44,6% ja 32,4%. Fosfaadi ja üldfosfori puhastusefektiivsusel oli tugev logaritmiline seos vooluhulgaga, mis näitab, et väiksem vooluhulk ja pikem vee viibeaeg soodustab fosfori vähendamist märgalas. Orgaanilise süsiniku aastane vähenemine märgalas oli 3300 kg/ha*a, kuid üllatuslikult suurenes üldlämmastiku sisaldus märgalas 1375 kg/ha*a. Üldlämmastiku ja nitraatlämmastiku kontsentratsioonid suurenesid aastas vastavalt 20,8% ja 28,5%. Nende tulemuste põhjal on voolusängile rajatud avaveeliste tehismärgalade käivitumise periood põhjamaades küllaltki pikk ning Vända tehismärgalas on kolm aastat peale rajamist puhastusefektiivsused küllaltki tagasihoidlikud.
Avaveeliste tehismärgalade potentsiaal põllumajandusliku hajureostuse vähendamiseks Läänemere regioonis
(Tartu Ülikool, 2016) Kill, Keit; Kasak, Kuno, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Bioelectrochemical systems for enhanced removal of nitrate from water with a low electron donor concentration
(2022-07-06) Lust, Rauno; Mander, Ülo, juhendaja; Kasak, Kuno, juhendaja; Nerut, Jaak, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Kõrge nitraadi (NO3) sisaldus pinna- ja põhjavees on suuresti seotud intensiivse põllumajandusega. Kõrge NO3 sisaldus joogivees võib olla inimestele ohtlik, põhjustades näiteks methemoglobineemiat või seedetrakti vähki. Seetõttu on oluline leida erinevaid lahendusi, et NO3 seotud reostust vähendada. Üks protsess, mille käigus NO3 on võimalik eemaldada on denitrifikatsioon. Selle protsessi käigus kasutavad mikroorganismid NO3 elektronakseptorina, just nagu inimesed kasutavad hingamiseks hapniku. Põhja- või pinnavees on denitrifikatsioon aga takistatud, kuna elektrondoonorite, näiteks orgaaniliste süsinikühendite, kontsentratsioon on väike. Väitekirja põhieesmärk oli hinnata, kas mikrobioloogilist elektrosünteesi reaktorit (MESR) on võimalik kasutada NO3 redutseerimise tõhustamiseks, madala elektrondoonorite kontsentratsiooni korral. MESR-i elektroodidele rakendatakse elektrivoolu, et muuta elektronid mikroorganismidele kättesaadavaks ja seeläbi toetada denitrifikatsiooni. Katsete läbiviimiseks valmistati kahe-kambriline MESR ja jälgiti selles toimuvaid protsesse 38 päeva jooksul. Tulemustest selgus, et MESR-i kasutamisel suurenes NO3 redutseerimiskiirus kaks korda, saavutades ärastuskiiruse 1,4 mgN-NO3/(L×päevas) ning samal ajal vähenes ka kasvuhoonegaaside emissioon. Kuna kahe-kambrilise MESR-i kasutamine põhjustas kõrvalekallet neutraalsest pH-st, siis otsustati teostada teine katsete seeria ühekambrilise MESR-ga. Teine katse kestis kokku 612 päeva ja selle käigus prooviti läbi erinevaid tööelektroodi potentsiaale ning optimaalse potentsiaali juures saavutati NO3 redutseerimiskiirus 3,8±1,2 mgN-NO3/(L×päevas). Seejuures jäi ka lahuse pH neutraalseks. Erinevate tööelektroodi potentsiaalide proovimisel leiti, et MESR-i võib kasutada ka teiste lämmastikuringega seotud protsesside, näiteks dissimilatoorse nitraadi redutseerimine ammooniumiks või nitrifikatsiooni, läbiviimiseks. Tulemuste põhjal võib väita, et MESR on paljutõotav tehnoloogia erinevate mikroobsete protsesside toetamiseks ning seetõttu on MESR-i võimalik kasutada väga erinevatel viisidel.
Biosöe mõju horisontaalvoolulise pinnasfiltersüsteemi toimimise efektiivsusele
(Tartu Ülikool, 2017) Sarjas, Jürgen; Truu, Jaak, juhendaja; Kasak, Kuno, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Elektripinge mõju denitrifikatsiooni protsessile mikrobioloogilises elektrosünteesirakus
(Tartu Ülikool, 2017) Lust, Rauno; Mander, Ülo, juhendaja; Kasak, Kuno, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Fosfori- ja lämmastikuringe ning kasvuhoonegaaside emissioon Porijõe valgla lammiservadel
(Tartu Ülikool, 2015) Välik, Kristiina; Pärn, Jaan, juhendaja; Kasak, Kuno, juhendaja
Lämmastikinhibiitorite mõju toitainete leostumisele ja lendumisele põllumajandusmaal
(Tartu Ülikool, 2017) Vahter, Hanna; Kasak, Kuno, juhendaja; Soosaar, Kaido, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Makrovetikatest biogaasi tootmise potentsiaal
(Tartu Ülikool, 2018) Kõlvart, Mairika; Kasak, Kuno, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Tänapäeva oluline probleem on inimeste sõltumine fossiilsetest kütustest, millele otsitakse aktiivselt alternatiive. Üheks alternatiiviks peetakse biogaasi, mis on odav ja mida on võimalik toota varieeruvast lähtematerjalist näiteks maismaakultuuridest, sõnnikust jm. Uue võimalusena on hakatud rääkima ka vetikatest, mida nimetatakse kolmanda generatsiooni substraadiks biogaasi produktsioonil. Põhjuseks miks vetikate kasutamine substraadina on aktuaalseks saanud on asjaolu, et nende kasvatuseks ei ole vaja magevett ning need ei hõlma suuri maismaa-alasid nagu seda teevad maismaa energiakultuurid. Looduslikult korjatavaid makrovetikaid on peetud ka lahenduseks Läänemere seisundi parandamisel ja eutrofeerumise vähendamisel. Arvestades aga käesolevas töös analüüsitud andmeid (biogaasi koguseid nii substraadist kui orgaanilisest kuivainest (m3/t), metaanisisaldust (%), kuivaine sisaldust (%) ning orgaanilise kuivaine sisaldust (%)), siis jääb makrovetikatest biogaasi tootmise võimekus madalaks. Samuti kasvukeskkonnast tingitud erisuste tõttu varieeruvad makrovetikate näitajad ühe parameetri kohta oluliselt. Kuid asjaolu, et vetikatel, võrreldes teiste toormetega, on kiirem kasvutempo ning suurem biomassi hulk, annab võimaluse suuremaks potentsiaaliks. Eestis asuvad potentsiaalsed makrovetika kogumise ning kasvatamise alad Saaremaa ja Hiiumaa lähistel. Seal paikneb ka Kassari laht, mis on suhteliselt isoleeritud ning tagab sellega hea keskkonna vetikate kasvamiseks ja kasvatamiseks. Samast piirkonnast toimub hetkel Eestis tööstuslikul otstarbel agariku looduslik korjamine traalimise teel ning on katsetatud ka vesiviljelust. Sama tehnikat kasutades oleks võimalik korjata vetikaid ka anaeroobse kääritusprotsessi tarbeks või vetikatööstusest järele jäänud vetikamassi kasutada ära biogaasi produktsiooniks. Eesti täpsema potentsiaali biogaasi tootmiseks makrovetikatest välja selgitamiseks tuleks tulevikus viia läbi anaeroobse käärituse uuringuid Eestis esinevate ja kasvavate makrovetikaliikidega (põisadru, agarik, Ulva intestinalis).
Methane Flux Dynamics and Driving Mechanisms in Constructed Wetland
(Tartu Ülikool, 2024) Efakwu, Gideon; Okiti, Isaac, juhendaja; Kasak, Kuno, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond; Tartu Ülikool. Tehnoloogiainstituut
Methane (CH4) is a greenhouse gas primarily produced through natural processes and human activities. Constructed wetlands (CWs), while effective for treating diffused agricultural runoff, can also emit CH4 due to the anaerobic decomposition of organic matter. This study investigates CH4 emissions and their driving mechanism in Vända CWs (designed to treat agricultural runoff) in Uhti village, southeast Estonia. The CWs have two sections (wetlands one and two). CH4 emissions were measured from October 2022 to December 2023. The result reveals that both wetlands emit CH4 emissions. However, the second wetland has higher emission with a median of 619.2 μg m⁻² hr⁻¹ (5306.1 μg m⁻² hr⁻¹ ± 936.5 μg m⁻² hr⁻¹ mean ± standard error SE) and a peak emission of about 35,000 μg m⁻² hr⁻¹ compare to the first wetland which shows a median of 218.9 μg m⁻² hr⁻¹ (2424.4 μg m⁻² hr⁻¹ ± 743.9 μg m⁻² hr⁻¹) and a peak of above 15,000 μg m⁻² hr⁻¹. Also, both wetlands exhibited seasonal variations, with summer months displaying the overall CH4 emission with a median of 2666.8 μg m⁻² hr⁻¹ (8393.3μg m⁻² hr⁻¹ ± 3351.6 μg m⁻² hr⁻¹) in the first wetland and a median of 11150.8 μg m⁻² hr⁻¹ (19430.7 μg m⁻² hr⁻¹ ± 3563.4 μg m⁻² hr⁻¹) in the second wetland. Winter months showed the lowest overall CH4 median emission of 4.9 μg m⁻² hr⁻¹ (103.5 μg m⁻² hr⁻¹ ±36.1 μg m⁻² hr⁻¹) in the first wetland and a median of 4.9 μg m⁻² hr⁻¹ (114.1 μg m⁻² hr⁻¹ ±47.4 μg m⁻² hr⁻¹) in the second wetland. Spearman's rank correlation analysis was used to assess the strength of the relationships between CH4 emission and various measured parameters. The analysis revealed that several measured parameters, including dissolved oxygen (O2), pH, oxidation-reduction potential (ORP), and conductivity, exhibited statistically significant correlations (<0.001) with CH4 emission when compared to other parameters. Based on these findings, we recommend regular harvesting of wetland biomass and installation of aeration techniques as mitigation strategies for reducing CH4 emissions from Vända-constructed wetlands.
N2O lendumine ja seda mõjutavad tegurid Vända avaveelise tehismärgala näitel
(Tartu Ülikool, 2021) Matejuk, Diana; Kill, Keit, juhendaja; Kasak, Kuno, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Käesoleva bakalaureusetöö eesmärgiks oli uurida N2O lendumist ja seda mõjutavaid tegureid Vända avaveelise tehismärgala näitel. Töö teoreetilises osas on antud ülevaade põllumajanduslikust hajukoormusest, tehismärgaladest, sh avaveelistest tehismärgaladest, ning nende taustast ja olemusest. Lisaks käsitleti kasvuhoonegaaside tekkimist tehismärgala süsteemides pöörates erilist tähelepanu N2O tekkemehhanismidele ning -teguritele. Töö eksperimentaalses osas analüüsiti 2018-2020. aastal Vända avaveeliselt tehismärgalal mõõdetud tulemuste põhjal veetaseme, hapniku ning temperatuuri mõju N2O voogudele ning nende tegurite seost keemiliste tegurite, sesoonsuse ning taimestatusega. Töö tulemustest järeldus, et Vända tehismärgalasüsteemi puhul on tähtsaks teguriks lämmastikuühenditest üleküllastunud põhjavee sissekanne ning orgaanika mattumine. Taimestatuse puhul kindlat seost välja ei tulnud. Keskkonnateguritest mängis kõige tähtsamat rolli N2O tekkel veetase ning selle kõikumine – madalama veetaseme väärtuste puhul eraldus rohkem N2O. Hapniku puhul selgus, et madalate hapniku kontsentratsioonide juures eraldus rohkem N2O. Veetemperatuuri puhul oli aga seos vastupidine – kõrgete temperatuuridega tõusid ka N2O vood. Kõiki neid parameetreid sidus kokku ajaline graafik, kus oli näha nende muutuste mõju N2O emissioonidele.
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.
Nutrient fluxes regulation in an in-stream constructed wetland treating polluted agricultural runoff
(2022-03-11) Kill, Keit; Kasak, Kuno, juhendaja; Mander, Ülo, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Ühiskonna suurenenud toiduvajadus on suurendanud põllumaade osakaalu ning väetiste kasutamist. Intensiivne või halvasti ajastatud väetamine mõjutab pinnavett ja suurendab veekogude eutrofeerumist. Põllumajandusliku hajukoormuse leevendamiseks ja vee kvaliteedi parandamiseks on tõhus meede tehismärgalade rajamine. Need aitavad parandada vee kvaliteeti looduslike protsesside abil ning pakuvad muidki ökosüsteemi hüvesid (suurendavad bioloogilist mitmekesisust, puhverdavad sademevett ja toimivad veereservuaarina). Doktoritöö uuris vahetult voolusängi rajatud Vända avaveelise tehismärgalargala toimet: toitainete vähenemist ja kasvuhoonegaaside (KHG) heitkoguseid mõjutavaid parameetreid. Varasemast on teada, et tehismärgalades sõltuvad toitainete eemaldamise tõhusus ja KHG heitkogused vee parameetritest ja märgalade kujundusest. Vända märgala vähendas tõhusalt fosforit, millel oli selge hooajaline dünaamika. Tõhusamalt eemaldas fosforit soojal perioodil ja külmal perioodil oli tõhusus väiksem. Fosfori eemaldamise efektiivsus oli suurem väikese vooluhulga korral, sest siis aeglane vool soodustas settimis- ja filtreerimisprotsesse. Lämmastiku eemaldamine oli ootustele vastupidine, kuna märgalas suurenes lämmastiku hulk väljavoolu suunas. Lämmastiku lisandumine toimus tõenäoliselt nitraadirikka põhjavee sissevoolu tõttu. Fosfori puhastusefektiivsus sõltus ka taimkattest – mida rohkem taimi, seda tõhusam. Taimestik levis märalal aastate jooksul ning see soodustas fosfori eemaldamist. Metaani (CH4) ja dilämmastikoksiidi (N2O) puhul ilmnes sesoonne dünaamika – soojal perioodil oli lendumine suurem ja külmal perioodil väiksem. N2O heitkogused sõltusid vee sügavusest, voolukiirusest ja vee temperatuurist. Suvel kui mikroobne aktiivsus on suur, täheldati oluliselt suuremaid N2O emissioone.
Põllumajanduslikku hajukoormust vähendava avaveelise tehismärgala sette mõju mulla viljakusele ja teravilja kasvule
(Tartu Ülikool, 2024) Lopp, Lii; Kasak, Kuno, juhendaja; Kõiv-Vainik, Margit, juhendaja; Tartu Ülikool. Geoloogia osakond; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Kliimamuutustest tingitud põllumajandusliku saagikuse vähenemist püütakse kompenseerida suurema mulla väetamisega, et tagada kõrge tootlikkus. Käesoleva bakalaureusetöö eesmärgiks oli välja selgitada avaveelise tehismärgala sette mõju põllumulla tervisele ja viljakusele ning vilja kvaliteedile ning võrrelda sette mõju teiste mullaviljakust parandavate meetoditega. Töö sooritamiseks püstitati kaks hüpoteesi: 1) sete parandab mulla viljakust ja orgaanika sisaldust ja 2) sete tagab samaväärse tulemuse vilja kvaliteedis võrreldes mineraalväetise ja digestaadiga. Teostatud põllukatses võrreldi paralleelselt neljal katsealal suvinisu kasvu ja saagikuse ning mullaviljakuse muutust. Peamine tulemus oli suurim saagikus sette katsealal, mis oli oluliselt kõrgem kui algse põllumullaga alal ning suurem kui mineraalväetise või digestaadi lisandiga aladel. Suurem saagikus oli tingitud peamiselt suuremast mulla niiskusest ja orgaanilise süsiniku sisaldusest sette katsealal.