Search

Trä är historiskt ett av våra vanligaste byggmaterial och ur klimatsynpunkt framhålls det ofta även som framtidens byggmaterial. Men hur står sig då dagens träbyggnadsteknik mot kommande klimatutmaningar? Vi kan förvänta oss tuffare väder i form av större temperaturfluktuationer, kraftigare vindar och intensivare nederbörd. Om vi inte förbereder oss på rätt sätt kan misstag kosta oss såväl pengar som andra resurser och inte minst människors hälsa. För att blicka in i framtiden kan vi undersöka byggnader som redan idag är utsatta för extremt väder. På så sätt kan vi förutse kommande problem och förhoppningsvis hitta metoder att förebygga och undvika dem. I Antarktis byggdes ett svenskt trähus för drygt 30 år sedan utifrån erfarenheter från svenska fjällstugor. Byggnaden ingick i en svensk satsning på polarforskning och har tjänat som forsknings-station för åtskilliga Antarktisexpeditioner. Under sydsommaren 2019-2020 genomfördes en undersökning av hur träbyggnaden har klarat tre decennier i det hårda klimatet. Det visade sig att den i huvudsak klarat sig bra. Den har motstått vindstyrkor på 60 m/s. De kraftiga vindarna har dock fört med sig drivsnö som trängt in i minimala öppningar i konstruktionen. När snön sedan smält på grund av den kraftiga solstrålningen har vattnet orsakat smärre fuktskador och även vissa mögelangrepp. I några bärande ihåliga stålbalkar har omväxlande upptining och frysning lett till att materialet spruckit. I isoleringen i väggarna har det bildats fukt trots att man kan uppfatta klimatet som torrt. Stationen används endast en kortare tid under året. Resten av tiden är byggnaden ouppvärmd. Detta gör att väggarna inte torkar ut. Den kraftiga solstrålningen skapar vidare temperaturer på upp till 40 grader i väggarna. Detta leder till konvektion som försämrar isoleringsförmågan. Denna värme kan dock även utnyttjas för att minska energiförbrukningen när huset används genom att låta tilluften passera husets luftspalter. Undersökningen visar på vikten av att konstruera en tät fasad där vindgenererad fukt i fast eller flytande form inte kan tränga in. Byggnader som står ouppvärmda någon del av året löper vidare en hög risk för fukt i isolerande skikt i klimatskalet. När byggnaderna brukas kan uppvärmningskostnaderna minskas genom en kombination av värmeväxlare och tillförsel av extra värme via husets luftspalter Sammanfattningsvis kan sägas att trä som byggmaterial har många positiva egenskaper och att den studerade träbyggnaden i huvudsak har fungerat bra under de 30 åren i Antarktis. Man måste dock se upp med och utforma byggnader av trä så att de kan utstå temperaturrörelser och fuktvariationer utan risk för nedbrytning (mögel). Timber/wood has historically been one of the most widely used building materials and is often presented as a material of the future given its potential for climate change mitigation. But how will current timber/wood building methods withstand coming climate challenges? In future we can expect a less favourable climate with more severe storms and more intense precipitation. Failure to properly prepare for these challenges may be costly in terms of money, resources, and – not least – people’s health. To anticipate future problems, we can study buildings already exposed to extreme climates in order to identify potential weaknesses present today and find ways to overcome them. A Swedish wooden house was built in Antarctica 30 years ago based on experience with Swedish mountain cabins. The house was part of a Swedish polar research campaign and has served as a base for many Antarctic expeditions over the years. During the Antarctic summer of 2019-2020, a study was conducted to determine how the building had survived three decades in the harsh climate, where wind speeds can reach 60 m/s. The building was in good condition, but heavy storms had forced snow into minimal openings in the structure. When the snow later melted due to intense sunshine, the resulting water caused minor moisture damage and some fungal invasion. Alternately freezing and thawing had also caused some load-carrying hollow steel columns to crack. Moisture has condensed in the insulation of the walls even though the climate can be classified as dry. The station is only used for a short period each year and is unheated at other times, which prevents the walls from drying. Moreover, the intense sunshine in the summer raises the temperature in the walls to as much as 40 °C, causing convection that reduces the insulation’s performance. However, when the house is in use, this heat can also reduce energy costs by letting warm air pass through the ventilation gaps in the house. This investigation shows the importance of designing a tight façade that prevents wind-driven entry of snow and water. Additionally, it reveals a high risk that moisture will infiltrate into insulating layers of the climate protection envelope in buildings that are not heated for part of the year. In such buildings, heating costs can be reduced by using a heat exchanger in conjunction with heat from the ventilation gaps. In summary, timber/wood is a building material with many positive properties and the studied house has functioned well during its 30 years in Antarctica. However, it should be noted that wooden houses ought to be designed to withstand temperature changes and variations in moisture levels without degradation or risk of mould infestation.

Genom ringöppningssampolymerisation av utvalda epoxider och anhydrider möjliggjordes en enkel strategi för att syntetisera funktionella sampolymerer. Sampolymererna hade förmågan att bilda tvärbundna material, och var dessutom benägna för både hydrolytisk och enzymatisk nedbrytning. Användning av organokatalysatorn PPNCl gjorde det möjligt att bilda sampolymerer genom alternerande ringöppning av epoxider och anhydrider. Utbytet var högt, och polymererna nådde molekylvikter i intervallet 0,7–7,6 kg mol-1. De omättade bindningarna i sampolymerernas sidokedjor gav dem förmågan att bilda tvärbundna nätverk. Graden av tvärbindning dikterades av sampolymerernas molekylära struktur och molekylvikt. De termiska egenskaperna hos sampolymererna reglerades genom att variera anhydriden, där strukturella skillnader mellan de valda anhydriderna hade en inverkan Tg och T5%. Tvärbindningsreaktionen resulterade i en ökning av både Tg och T5% i förhållande till de ursprungliga linjära sampolymererna. De klyvbara estergrupperna i sampolymerkedjorna gjorde det möjligt för sampolymererna att genomgå både hydrolytisk och enzymatisk nedbrytning. De nedbrutna sampolymererna påvisade en förändring i molekylvikt och dispersitet, samt en ökad viktminskning. De nedbrutna tvärbundna materialen visade på större svällning och lägre gelinnehåll än de initiala värdena före nedbrytning. Dessa resultat ger en ökad förståelse kring hur strukturen hos epoxid/anhydrid-baserade sampolyestrar påverkar deras egenskaper, så som förmågan att bilda tvärbundna material samt deras nedbrytbarhet. Förhoppningen är att denna studie ska gynna utvecklingen av nya material inom denna klass av polyestrar, och vara till hjälp för att förutse deras potentiella tillämpningar. The ring-opening copolymerization of selected epoxides and anhydrides enabled a simple strategy to synthesize functional copolymers with the ability to form crosslinked materials and prone to hydrolytic and enzymatic degradation pathways. The synthesis utilized PPNCl as an organocatalyst and allowed the formation of copolymer chains by alternating ring-opening of epoxides and anhydrides in high yield and molar mass in the range of 0.7-7.6 kg mol-1. The pendant unsaturated bonds in the copolymer chains endowed the copolymers with the ability to form crosslinking networks. The degree of crosslinking was dictated by the molecular structure and molar mass of the copolymers. The thermal properties of the copolymers were regulated by varying the anhydrides, the difference in the structure of each anhydride influence the Tg and T5%. Crosslinking reaction indeed increased the Tg and T5% from the native copolymers. The presence of ester as cleavable groups in the copolymer chains allowed the copolymers to undergo hydrolytic and enzymatic degradation. The degraded copolymers showed a change in molar mass and dispersity and increased mass loss. The degraded crosslinked materials showed higher swelling ratio and lower gel content than the initial values before degradation. These results deliver a better understanding of the structure-property relationships, the ability to form crosslinked materials, and the degradation behavior of epoxides/anhydrides-based copolyesters. They should favor the design of new materials belonging to this class of polyesters and to envisage their potential applications.

Chemistry and biology at the interphase will most likely give many of the answers to tomorrows medical challenges. Creating solutions to the problems at this interphase is benefiting from a collaborative research approach, driven by the need for development of chemistries or devices solving medical problems. However, several important challenges remain to fulfil a successful symphony. The most crucial aspect is to understand the communication between these processes while having fundamental control over the underlying processes. The central theme of this thesis has been to develop functional degradable polymers and materials aimed to integrate with the cell microenvironment, and through control over the chemistry modulate the synthesis, material or biological processes. This was realized on several hierarchical levels. The primary initial focus on control over polymer microstructure was achieved by fundamental exploration on the kinetics and thermodynamics governing the reaction. The polymerization work was then transitioned into the controllable fabrication of a material bearing short-term tissue relevant properties with long-term degradability exploited by biorthogonal chemical control. Lastly, control over protein presentation was realized through two complimentary light-guided chemical reactions with an ultimate ability to control cellular fate. This thesis reflects an academic research journey culminating in an appreciation of the importance of exploiting chemical control to enable well-defined polymers and materials enabling modulation of the overarching systems that they are aimed to exist within. To truly solve important biological problems; chemists, material scientists and biologists alike must remain truly engaged and fundamental to their own expertise but also continuously bridge their communication by maintaining curiosity and understanding for one another. Only then, will innovative solutions to tomorrow’s societal problems be created. Biomaterial, material ämnade att komma i kontakt med en cellbiologisk miljö, har under de senaste 30 åren utvecklats i en extraordinär takt. Livet för miljontals människor har förbättrats tack vare att vi nu kan diagnostisera och behandla patienter på ett mycket bättre sätt. Utvecklingen av biomaterial kräver att vi har kontroll över kemin och materialets egenskaper. I ett idealiserat scenario kan vi, genom den kontrollen, skapa material som efterliknar en cellbiologisk miljö och även addera in nya egenskaper så att vi kan dirigera celler på ett förutbestämt sätt. Ju mer kontroll vi har, desto mer avancerad, säkrare och effektivare biomaterial får vi. I denna avhandling har det överhängande målet varit att utveckla funktionella och nedbrytbara polymerer och material ämnade att användas inom det biomedicinska området med ett specifikt mål att använda och kontrollera kemin bakom dessa processer. Resultaten visar på vikten av förståelse för kinetiken och termodynamiken i ett system för att kunna syntetisera polymerer med kontroll över dess mikrostruktur. De visar på hur material med olika egenskaper kan samverka utan att negativt påverka varandra för att komma fram till nya biomaterial. Därutöver visar resultaten i denna avhandling hur definierade material kan produceras genom att bestämma var och när signal-molekyler ska finnas på materialet och hur detta kan leda till att celler dirigeras på ett förutbestämt sätt. Det är uppenbart att biomaterial har kunnat utvecklas i en märkvärdig takt, mycket tack vare samspelet mellan kemister, materialforskare och biologer. Men i den snabba takt som dessa discipliner närmar sig varandra till en symbios, är det lätt att glömma de viktiga grundstenarna och underliggande principer som faktiskt gjort denna förgrening möjlig. Vi måste ha en djup förståelse för de material vi utvecklar, samtidigt som vi måste fortsätta avancera samspelet mellan dessa discipliner. Endast då, kan vi lösa framtidens medicinska och samhällsmässiga problem. QC 2022-10-20

Vitamin C är en populär ingrediens i hudvårdsprodukter, bland annat på grund av dess positiva effekter på kollagen-produktionen i huden och dess antioxidativa egenskaper. Dessvärre är vitamin C en känslig ingrediens som lätt bryts ned av ljus, syre, hög temperatur eller fel pH-värde. I dagsläget finns inga regleringar för kontroll av nedbrytning av aktiva ingredienser i kosmetiska produkter. I den här studien har en metod utvecklats med omvänd-fas högupplösande vätskekromatografi (RP-HPLC) och detektor med ultraviolett (UV) ljus för att analysera halten C-vitamin i en kosmetisk testprodukt, hädanefter kallad OTP och en modifierad variant av denna, kallad MTP. En stabilitetstudie gjordes vid olika temperaturer och ljusförhållanden på dessa produkter. En jämförelse gjordes även mellan en högre och lägre syretillgång. I metoden som valdes för stabilitetsanalys använde UV-detektor (254 nm). Den kromatografiska kolonnen innehöll C-18-stationärfasoch hade en längd om - 250x4.6 mm, med 5 µm partikelstorlek, från Chrompack. Mobilfasen bestod av 20 mM lösning av ättiksyra i Milli Q-vatten och metanol i förhållandet 95:5 (v/v) och mobilfashastigheten 2 ml/min, vilket gav en retentionstid på ca 2.4 min för vitamin C. I MTP bröts vitamin C ned snabbare än i OTP. Den lägsta nedbrytningshastigheten kunde ses vid den lägsta temperaturen (4℃) och den lägre syretillgången av dem som studerades. Ett linjärt samband kunde ses mellan förvaringstiden och koncentrationen av vitamin C som fanns kvar i produkten vid detta förvaringsförhållande. Vitamin C is a popular ingredient in skin care products, due to its positive effect on the collagen production and its antioxidative characteristics. Unfortunately, vitamin C is a sensitive ingredient that is easily degraded by light, oxygen, elevated temperatures, or the wrong pH-value. To today’s date, there are no regulations controlling the degradation of active ingredients in cosmetic products. In this study, a method has been developed for Reversed Phase-Liquid Chromatography (RP-HPLC) and Ultra Violet (UV)-light detector to analyze the vitamin C content in a cosmetic test product, in this study called OTP and a modified variant of the same product, called MTP. A stability study was made at different temperatures and light conditions. A comparison was also made between higher or lower levels of oxygen present. The method chosen was performed at a wavelength of 254 nm. The column used contained a C-18 stationary phase (250x4.6 mm, 5 µm particle size) from Crompack. The mobile phase consisted of 20mM solution of acetic acid in Milli Q water and methanol 95:5 (v/v) and the flow rate was set to 2 ml/min, which gave a retention time of approximately 2.4 min for vitamin C. Vitamin C was degraded faster in MTP than in OTP. The lowest degradation rate was found at the lowest temperature (4℃) and the lower oxygen content among the ones studied. A linear relationship was found between storage time and the vitamin C concentration left in the product at this storage condition.

Sammanfattning på svenska: Billacker är exponerade för solljus och nederbörd under hela lackens livslängd. Lacker behöver motstå faktorer i omgivningen som påverkar nedbrytningen för att leva upp till högt ställda visuella krav. Metoder för att bromsa nedbrytningsprocesser kan utvecklas med hjälp av analys av nedbrytningen av lackerna. Målet med detta arbete är att utvärdera möjliga analysmetoder och experimentella tillvägagångssätt för att analysera kemiska nedbrytningsprocesser i akrylat-melamin- och akrylat-isocyanatsystem. Akrylat-melamin- och akrylat-isocyanatsystem har i denna uppsats studerats med olika analysmetoder. Resultaten visar att FTIR (Fourier Transform Infrared) spektroskopi med dämpad totalreflektion (FTIR-ATR) detekterar kemiska förändringar tidigare än andra metoder, såsom glansmätningar, kulörmätningar och ljusoptiskt mikroskop. Tecken på hydrolys och fotooxidation observerades med FTIR-ATR i ett tidigt skede av accelererad provning. Två beräkningssätt, fotooxidationsindex (POI) och melaminförlust, visade på kemiska förändringar i lackerna. Billacker med röd kulör uppvisade de allvarligaste tecknen på nedbrytning. Automotive coatings are exposed to sunlight and rain during the entire service life. Coatings need to withstand degradation factors in the environment in order to maintain high visual demands. Methods to delay the degradation processes can be developed through the analysis of the degradation of the coatings. The purpose of this thesis is to evaluate possible analytical methods and experimental procedures to analyze chemical degradation processes in acrylate-melamine and acrylate-isocyanate systems. Acrylate-melamine and acrylate-isocyanate systems have been studied with different analytical methods in this work. The results show that Fourier Transform Infrared Spectroscopy with attenuated total reflection (FTIR-ATR) detects chemical changes in the coatings earlier than other methods, such as gloss measurements, colour measurements and Light-Optical Microscope. Signs of hydrolysis and photooxidation were observed with FTIR-ATR in an early stage of accelerated testing. Two calculations, photo-oxidation index (POI) and melamine loss indicated chemical changes in the coatings. Automotive coatings of red colours showed the most severe signs of degradation.

Societies are facing great challenges with obtaining a good quality and quantity of drinking water in the context of climate change. Increases in natural organic matter (NOM) and per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) have been observed in lakes and drinking water the past years, which is of great concern for water treatment plants in Sweden. It is therefore vital to increase the knowledge regarding the distribution of these substances in the environment. The main objective of this project was therefore to further develop a hydrodynamic model for lake Ekoln by including transportation and degradation of NOM. This was to be done by calibrating the model in terms of total organic carbon (TOC) and Water colour (Colour). A second objective was to investigate the requirements to successfully model PFAS in Ekoln for future studies. The study was done using the model MIKE 3 FM, developed by the Danish Hydraulic Institute (DHI) The two variables TOC and Colour, were calibrated separately for the period of February 2017 to September 2018. For TOC the within-lake processes were decay and sedimentation. These were described using a reference decay constant for 20 °C (k0), that was scaled using the Arrhenius temperature coefficient (θ), and sedimentation was represented by a settling velocity (vsm). For Colour the included process was photooxidation. This process was described using a maximum photooxidation rate (kphoto) that was scaled using the Monod relation including parameters for minimum photosynthetically active radiation (PAR) necessary for photooxidation to occur (Imin) and a PAR half saturation constant (I1/2). The calibration of TOC resulted in the following best fit parameters for k0 of 0.001 d-1, θ of 1.07 and vsm of 0.001 md-1. The calibration of Colour resulted in the following best fit parameters for kphoto of 0.0125 d-1, Imin of 0 µmol photons m-2s-1 and I1/2 of 4 µmol photons m-2s-1. Overall it can be concluded that the chosen processes managed to capture the seasonal variations of TOC and Colour, and the calibrated parameter values are in line with similar studies. The assumption of not including autochthonous input proved to be the biggest source of error in the calibration of TOC but proved to have a minor influence on the calibration of Colour. To achieve a more realistic representation of photooxidation in the vertical profile, for the simulation of Colour, more processes should be considered to be added in the model in future studies. The results presented in this study contributes with increased knowledge of carbon budgets in lakes and can be used to predict water quality hazards connected to climate change and extreme events. The limited access to PFAS data for Ekoln, constrained the study of PFAS and only two sources could therefore be studied: The sewage treatment plant Kungsängsverket and precipitation. The results showed that the simulated concentrations of PFAS in Ekoln only accounted for 40 % of the observed concentrations. It could further be concluded that the contribution from precipitation is negligible. For future studies it is judged to be vital to include Fyrisån as a PFAS source, and to look into processes that influence PFAS distribution, such as sedimentation and adsorption to organic matter. Samhällen står idag inför stora utmaningar vad gäller att tillhandahålla god kvalitet och kvantitet av dricksvatten under rådande klimatförändringar. De senaste åren har det observerats ökande halter av naturligt organiskt material (NOM) och per- och polyfluorerade alkylsubstanser (PFAS) i sjöar och dricksvatten, vilket är bekymmersamt för Sveriges vattenreningsverk. Det är därför av största vikt att öka kunskapen om dessa ämnens distribution i miljön. Huvudsyftet med denna studie var därför att vidareutveckla en hydrodynamisk modell för sjön Ekoln så att den även inkluderar transporten och nedbrytningen av NOM. Detta utfördes genom att kalibrera modellen för totalt organisk kol (TOC) och Vattenfärg (Färg). Ett andra syfte var att undersöka vilka förutsättningar som krävs för att kunna modellera PFAS på ett korrekt sätt i Ekoln. Studien utfördes i modellverktyget MIKE 3 FM, utvecklat av DHI. De två variablerna TOC och Färg kalibrerades separat för perioden februari 2017 – september 2018. Processerna som valdes att påverka TOC var nedbrytning och sedimentation. Dessa processer beskrevs med hjälp av en referens-nedbrytningskonstant för 20 °C (k0), vilken anpassades med hjälp av Arrhenius temperaturkoefficient (θ) och sedimentation beskrevs med hjälp av en sedimentationshastighet (vsm). Färg påverkades endast av processen fotooxidation vilken beskrevs med en maximal hastighet för fotooxidation (kphoto) som anpassades med hjälp av Monods relation. Anpassningen skedde med hjälp av parametern för minimal fotosyntetiskt aktivt ljus (PAR) för att fotooxidation ska ske (Imin) samt en PAR halv mättnads konstant (I1/2) . Kalibreringen resulterade i värden för k0 av 0.001 d-1, θ av 1.07 och vsm av 0.001 md-1. Kalibreringen för Färg resulterade i värden för kphoto av 0.0125 d-1, Imin av 0 µmol fotoner m-2s-1 och I1/2 av 4 µmol fotoner m-2s-1. Det kan konstateras att de valda processerna lyckas med att beskriva säsongsvariationerna av både TOC och Färg och att de kalibrerade parametervärdena stämmer överens med litteraturen. Antagandet om att inte inkludera autoktont tillförsel av organiskt material (NOM från ytvatten), visade sig vara den största felkällan i simulering av TOC, men visade sig ha en mycket liten påverkan på simuleringen av Färg. För en mer realistisk bild av fotooxidations spridning i djupled, för simuleringen av Färg, bör fler processer övervägas att inkluderas i modellen för framtida studier. Studien av PFAS var begränsad av tillgången till data, vilket medförde att endast två källor av PFAS till Ekoln analyserades: reningsverket Kungsängsverket och nederbörd. Resultaten visade att den simulerade koncentrationen av PFAS endast motsvarade 40 % av den observerade. Vidare kunde det konstateras att tillförsel av PFAS från regn kan antas vara försumbar. För framtida studier av PFAS i Ekoln bedöms det vara avgörande att inkludera Fyrisån som en källa, samt att vidare undersöka processer som påverkar transporten av PFAS så som sedimentation och adsorption till organiskt material.

In Sweden, drinking water is easy to access and often taken for granted. The drinking water systems have to be maintained in order to keep the high quality. The Uppsala esker, which is a part of the Uppsala municipality’s water system, provides a large number of the municipality’s population with drinking water. The Uppsala esker has been used to produce drinking water since 1956 by infiltrating water from the Fyris river into the esker. This reduces the amount of organic material in the water. A reduction is desirable since the organic material is causing odorous water and binds to substances that may harm people’s health. The reduction of organic material has been assumed to depend on degradation carried out by microorganisms above the esker’s groundwater table, dilution with additional groundwater and attachment of organic material to the esker’s material. However, recent studies have shown that only 10-15 % of the organic material is degraded above the groundwater table. The aim with this master thesis was to examine if the mineralization of the organic material in the anaerobic part of the Uppsala esker is greater than previously assumed. The size of the fungal and bacterial communities have also been examined as well as how microorganisms and the degradation of organic material relates to different chemical and physical factors in the soil. To get an understanding of the organic material’s degradability, soil was incubated and the aerobic respiration with gas chromatograph was measured. The bacteria and fungi were quantified using quantitative real-rime PCR. Various chemical and physical factors, such as the content of organic carbon and amount of aluminium, were already available. Pearson’s product-moment correlation coefficient (Pearson's r) was used to examine the the linear correlation between two variables. Wilcoxon’s rank score test was used to determine which of the differences between different sampling areas that were significant. The results showed that bacteria dominate in the Uppsala esker and the infiltration basins. Complex binding by iron- and aluminium compounds do not affect the degradation of organic matter, nor decrease the presence of fungi and bacteria in the esker and the infiltration basins. It seems as if the degradation rate’s sensitivity decreases with the depth. The amount of bacteria and fungi decreased with the distance to the infiltration basin, but not the quality of the organic material, if measured by the respiration rate divided by the amount of organic carbon. I Sverige är tillgången på dricksvatten god. Det ses ofta som en självklarhet och för att detta synsätt ska kunna fortsätta krävs att dricksvattensystemen underhålls på ett bra sätt. Uppsalaåsen, som är en del av Uppsalas dricksvattensystem, förser stora delar av kommunens befolkning med dricksvatten. Uppsalaåsen har använts för konstgjord grundvattenbildning för att framställa dricksvatten sedan 1956. Detta innebär att vatten från Fyrisån filtreras genom åsen. På så sätt minskas halten organiskt material i vattnet. Anledningen till att en minskning eftersträvas är att det organiska materialet orsakar illaluktande vatten samtidigt som hälsoskadliga ämnen kan binda till det. Reduceringen av organiskt material i det infiltrerade vattnet har antagits bero på mikroorganismers nedbrytning av organiskt material ovan grundvattenytan, utspädning med övrigt grundvatten och fastläggning av organiskt material på åsmaterialet. Tidigare studier av liknande system för artificiell grundvattenbildning har dock visat att bara 10-15 % av det organiska materialet bryts ned ovan grundvattenytan. Examensarbetets syfte har varit att undersöka om nedbrrytningen av det organiska materialet under grundvattenytan i Uppsalaåsen är större än vad som tidigare antagits. Det har även undersökts om svampar eller bakterier dominerar liksom hur materialets kvalitet och mikrobsamhället påverkas av kemiska och fysiska faktorer i marken. Undersökningarna utfördes genom att inkubera jordprov där den aeroba respirationen mättes med gaskromatograf för att få en uppfattning om kolets nedbrytbarhet. qPCR användes för kvantifiering av bakterier och svampar. Mätvärden för olika kemiska och fysiska faktorer, såsom halten organiskt kol och mängden aluminium, erhölls från tidigare utförda analyser. Pearsons korrelationskoefficient (Pearson’s r) beräknades för att undersöka hur olika variabler samvarierade med varandra. Ett Wilcoxon rank score test användes för att undersöka vilka av skillnaderna mellan olika provtagningsplatser som var signifikanta. Resultaten visade att det finns fler bakterier än svampar i Uppsalaåsen och i filtreringsbassängerna. Komplexbindning av organiskt material av järn och aluminiumföreningar verkar inte hindra dess nedbrytning, eller minska förekomsten av svampar och bakterier i filtersanden och åsmaterialet. Respirationshastighetens temperaturkänslighet tycks minska något med djupet. Mängden bakterier och svampar avtar med avståndet från infiltrationspunkterna men kvaliteten på det organiska materialet, uppskattad som respirationshastigheten uttryckt per gram organiskt kol, avtar inte.

Studien syftar till att ta fram rekommenderade livscykelplaner för övergångskonstruktioner för att i framtiden möjliggöra säkrare livscykelkostnadsanalyser. Nedbrytningen av övergångskonstruktioner kan grovt delas upp i två kategorier, användarrelaterad nedbrytning samt nedbrytning associerat med rådande klimatförhållanden. I studien har årsdygnstrafiken och klimatzonernas påverkan på övergångskonstruktionen studerats genom utvärdering av historiskt utförda åtgärder kopplade till Trafikverkets broförvaltningssystem BaTMan. Regressionsanalyser och överlevnadsanalyser utfördes för de vanligaste åtgärderna. Resultaten visar att utbyte av tätprofil samt övergångskonstruktion är de åtgärder som förekommer allra mest och sker i genomsnitt efter 25 respektive 33 år. Från analyserna kunde utläsas att trafikintensiteten är en faktor som direkt påverkar nedbrytningen och således reparation och utbyte av övergångskonstruktion, troligt är även att tung trafik står för en stor del av nedbrytningen. Även klimatet verkar ha en påverkan på både övergångskonstruktionens och tätprofilens livslängd. Baserat på resultaten rekommenderas tre livscykelplaner, livscykelplanerna kan användas som underlag i framtida livscykelberäkningar. De kan även användas som stöd för förvaltare vid uppbyggnad av strategier under förvaltningsfasen. This study aims to develop recommended Life-Cycle Plans for bridge expansion joints which in the future can be used for Life-Cycle Cost analysis to achieve a higher degree of certainty. The degradation of expansion joints can be roughly divided into two categories, user-related degradation and degradation due to climatic conditions. In the study, the influence of annual average daily traffic and climate zones on the expansion joint will be studied by evaluating historically conducted maintenance actions related to the Swedish Transport Administrations (Trafikverket) bridge management system BaTMan. Regression analysis and survival analyzes were performed for the most common actions. The results show that replacement of the strip seal and the expansion joint is the most commonly performed maintenance measures and occurs on average after 25 and 33 years. From the analyzes it was deduced that the traffic intensity is a factor that directly affects the degradation and therefore also the repair and replacement of the expansion joint, likely is also that a large part of the degradation is due to the wear of heavy vehicles. The climate also seems to have an impact on the lifetime of the expansion joint as well as the strip seal. Based on the results, three Life-Cycle Plans was recommended. These Life-Cycle Plans can be used for future Life-Cycle Cost calculations but also to support bridge managers when comparing different maintenance strategies during the operational phase.

Studien syftar till att ta fram rekommenderade livscykelplaner för övergångskonstruktioner för att i framtiden möjliggöra säkrare livscykelkostnadsanalyser. Nedbrytningen av övergångskonstruktioner kan grovt delas upp i två kategorier, användarrelaterad nedbrytning samt nedbrytning associerat med rådande klimatförhållanden. I studien har årsdygnstrafiken och klimatzonernas påverkan på övergångskonstruktionen studerats genom utvärdering av historiskt utförda åtgärder kopplade till Trafikverkets broförvaltningssystem BaTMan. Regressionsanalyser och överlevnadsanalyser utfördes för de vanligaste åtgärderna. Resultaten visar att utbyte av tätprofil samt övergångskonstruktion är de åtgärder som förekommer allra mest och sker i genomsnitt efter 25 respektive 33 år. Från analyserna kunde utläsas att trafikintensiteten är en faktor som direkt påverkar nedbrytningen och således reparation och utbyte av övergångskonstruktion, troligt är även att tung trafik står för en stor del av nedbrytningen. Även klimatet verkar ha en påverkan på både övergångskonstruktionens och tätprofilens livslängd. Baserat på resultaten rekommenderas tre livscykelplaner, livscykelplanerna kan användas som underlag i framtida livscykelberäkningar. De kan även användas som stöd för förvaltare vid uppbyggnad av strategier under förvaltningsfasen. This study aims to develop recommended Life-Cycle Plans for bridge expansion joints which in the future can be used for Life-Cycle Cost analysis to achieve a higher degree of certainty. The degradation of expansion joints can be roughly divided into two categories, user-related degradation and degradation due to climatic conditions. In the study, the influence of annual average daily traffic and climate zones on the expansion joint will be studied by evaluating historically conducted maintenance actions related to the Swedish Transport Administrations (Trafikverket) bridge management system BaTMan. Regression analysis and survival analyzes were performed for the most common actions. The results show that replacement of the strip seal and the expansion joint is the most commonly performed maintenance measures and occurs on average after 25 and 33 years. From the analyzes it was deduced that the traffic intensity is a factor that directly affects the degradation and therefore also the repair and replacement of the expansion joint, likely is also that a large part of the degradation is due to the wear of heavy vehicles. The climate also seems to have an impact on the lifetime of the expansion joint as well as the strip seal. Based on the results, three Life-Cycle Plans was recommended. These Life-Cycle Plans can be used for future Life-Cycle Cost calculations but also to support bridge managers when comparing different maintenance strategies during the operational phase.

Sydvaranger AS har ved tidligere virksomhet benyttet flotasjonskjemikaliet Lilaflot D817. Mesteparten av den mengde Lilaflot som har vært benyttet (totalt 639 tonn for perioden 1981-1997) antas å ha blitt adsorbert til partiklene i avgangen og havnet i sedimentene i Bøkfjorden. For å fjerne noe av usikkerheten rundt eventuell forekomst av Lilaflot i resipienten ble det i 2009 foretatt innsamling av sedimenter på 5 stasjoner i fjorden utenfor Kirkenes for analyse av Lilaflot. Resultatene fra disse analysene viser konsentrasjoner i området

Årsliste 2006 Det nasjonale råd for forurensede sediment har påpekt at nedbrytning og tilgjengelighet av TBT i sediment representerer temaer der en i dag har for lite kunnskap til å kunne foreta en kostnadseffektiv og bærekraftig opprydding av forurensede sedimenter. Denne rapporten beskriver resultater fra forsøk der en har sett på nedbrytningen av tinnorganiske forbindelser i et sediment med høye nivåer med TBTog i hvilken grad tinnorganiske forbindelser i sediment er tilgjengelig for børstemark og om biologiske effekter kan spores. Det ble ikke påvist nedbrytning av butyl- og fenyltinnforbindelser i løpet av en forsøksperiode på ca 1 år. Det var gjennomgående en sammenheng mellom oppnådd konsentrasjon av TBT og MBT i børstemarken og konsentrasjonen av disse forbindelse i sedimentet dyrene var plassert på. Sediment kan derfor være en kilde for TBT i fisk som spiser slike organismer. Fôringsforsøkene viste at børstemarken Hediste diversicolor kan ta opp TBT både fra sediment og via fòr og at begge opptaksveier kan være viktige. Hediste unngår imidlertid oppbygging av forhøyede TBT-konsentrasjoner så lenge de går på sediment med lave konsentrasjoner av TBT og det ikke er spesielt høye konsentrasjoner i deres mat. Resultater antyder at Hediste kan nedbryte/metabolisere TBT. Fødeinntak hos fjæremark ble klart påvirket av forurensning med organisk tinn. Det var imidlertid ingen åpenbare effekter av tinnorganiske stoffer i sediment på glutation reduktase i H. diversicolor. Resultatene tyder på at denne biomarkøren målt i H. diversicolor ikke kan brukes som metode til å identifisere effekter av organiske tinnforbindelser i sediment. Det var heller ikke klare forskjeller i membranstabilitet og mitokondriell aktivitet mellom celler fra nettsnegl holdt i de ulike sedimentene, men for disse pareatere trengs det mer kunnskap om prosessene før resultatene kan tolkes i forhold til påvirkning. Imposex hos nettsnegl (Hinia reticulata) viste seg imidlertid som et følsomt endepunkt for å identifisere potensielle biologiske effekter av TBT i sediment. Statens Forurensningstilsyn

Skoghalls Bruk fick i juni 2005 tillstånd av miljödomstolen att öka kartongproduktionen från 665 000 till 800 000 ton kartong per år. Villkoren för tillståndet var att under en prövotidsperiod bl.a. utreda möjligheten att minska utsläpp till omkringliggande vatten. Syftet med examensarbetet var att kartlägga Skoghalls Bruks avloppssystem med avseende på komplexbildarna EDTA (etylendiamintetraättiksyra) och DTPA (dietylentriaminpentaättiksyra), kväve samt fosfor. Dessutom genomfördes nedbrytningsförsök i luftade dammar i laboratorieskala. För att få en klarare bild av nedbrytningen i Skoghalls Bruks luftade damm gjordes även en molekylviktsfraktionering på inkommande och utgående avloppsvatten. Komplexbildare används inom pappers- och massaindustrin för sin förmåga att binda till sig metalljoner som kan vara skadliga i processen. Metalljoner katalyserar nedbrytningen av väteperoxid i blekningen och påskyndar bildandet av aldehyder i kartongen vilket kan leda till lukt- och smakpåverkan. EDTA och DTPA anses vara stabila ämnen, vilket innebär att de är biologiskt svårnedbrytbara. Under den litteraturstudie som genomfördes fanns motsägande uppgifter angående nedbrytningen av komplexbildare, där vissa menade att de genomgår biologisk nedbrytning, men att det sker mycket långsamt. Andra påstod att komplexbildare inte bryts ner överhuvudtaget. Komplexbildare kan elimineras genom fotokemisk oxidativ nedbrytning. Då EDTA och DTPA bildar komplex med Fe3+ blir de fotokemiskt labila och oxideras till mindre föreningar vid belysning med ultraviolett ljus. Sammanfattningsvis gav litteraturstudien att det mest effektiva sättet att minska komplexbildare i avloppsvatten innan det släpps till recipienten är att UV-bestråla vid optimala förhållanden, dvs. rätt pH och eventuellt tillsats av Fe3+ om det behövs. Provtagning av avloppsvatten i Skoghalls Bruks reningsanläggning gjordes under 6 veckor för att kartlägga utsläppen och de olika delströmmarnas bidrag. Nedbrytningsförsök genomfördes i två luftade dammar i laboratorieskala. För att studera temperaturens inverkan konstruerades en sommar- och en vinterdamm med temperaturerna 27 respektive 16°C. Efter referensförsöket, som gjordes för att se eventuella skillnader mellan försöken, undersöktes inverkan av ultraviolett ljus på nedbrytningen av komplexbildare. Sedan tillsattes Fe3+ i form av järnklorid i ett försök att öka den fotokemiska nedbrytningen. Alla försök pågick under två veckor vardera. I syfte att undersöka partikelstorleksfördelningen före och efter nedbrytning i Skoghalls Bruks luftade damm gjordes en molekylviktsfraktionering. Inkommande och utgående avloppsvatten från dammen ultrafiltrerades och analyserades med avseende på COD (Chemical Oxygen Demand), komplexbildare, kväve och fosfor. Kartläggningen visade att EDTA bröts ner effektivt i reningsanläggningen medan nedbrytningen av DTPA var obetydlig. EDTA reducerades med 88 % över den luftade dammen. Avlopp från kartongmaskinerna samt CTMP-fabriken var de avlopp som innehöll mest EDTA. Största mängden DTPA återfanns i blekerifiltratet och i KM 8:s avlopp. Skoghalls Bruk släppte ut komplexbildare motsvarande 0,188 kg/ton kartong, i form av 100 % syra i obunden form, under karteringsperioden vilket var klart lägre än gränsvärdet som är 1,6 kg 100 % syra/ton kartong. Kväve reducerades med 67 % över den luftade dammen. Det nuvarande gränsvärdet för kväveutsläpp till recipient är 500 kg/dygn, men ett av målen med prövotidsutredningen är att minska utsläppen till 300 kg/dygn. Enligt resultaten från karteringsperioden var kväveutsläppet 204 kg/dygn vilket uppfyller målet för prövotidsutredningen. Av det totala kväveutsläppet kom 39 kg/dygn från komplexbildare. Utsläppet av kväve från mixeriavloppet var 56 kg/dygn till recipient vilket var klart högre än förväntat. Den totala fosforreduceringen över reningsanläggningen var 78 %. Utsläppet av fosfor till recipient var 19 kg/dygn vilket är klart lägre än gränsvärdet som är 50 kg/dygn. På grund av komplexbildaranalysens mätosäkerhet var det svårt att få entydiga resultat från laboratorieförsöken. Det fastställdes dock att DTPA var svårare att bryta ner än EDTA och att järntillsats i kombination med ultraviolett ljus gav en positiv effekt på nedbrytningen av båda komplexbildarna. Även nedbrytningen av COD, kväve och fosfor ökade vid järntillsats. Att DTPA är svårare att bryta ner än EDTA framkom även av resultaten från molekylviktsfraktioneringen. Det visade sig också att EDTA och DTPA inte är helt vattenlösliga utan kan binda till fast material. Största delen av komplexbildarna fanns dock i fraktionen med partiklar med molekylvikt mindre än 1 kDa. Kväve och fosfor fanns i de låg- och högmolekylära fraktionerna. In June of 2005 Skoghall Mill got permission from the Environmental Court to increase their production of board from 665 000 tons to 800 000 tons per year. The condition for the permission was to, during a trial period, investigate the possibility to decrease the emissions to the surrounding water. The purpose of this master thesis is to do a mapping of Skoghall Mill’s waste water treatment system regarding the chelating agents EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) and DTPA (diethylenetriaminepentaacetic acid), nitrogen and phosphor. Also degradation-trials were made with aerated lagoons in laboratory-scale. To get a more complete view of the degradation in Skoghalls Mills aerated lagoon a molecular weight fractionation of the incoming and the outgoing water was made. Chelating agents are used in the pulp- and paper industry due to its ability to bind metal-ions which are hazardous for the process. The metal-ions catalyze the decomposition of hydrogen peroxide in the bleaching process and the forming of aldehydes in the board which can lead to problems with taste and odour. EDTA and DTPA are regarded to be very stable, which means that they are hard to degrade biologically. There was contradictory information about the degradation of chelating agents during the literature survey. Some say that chelating agents are degraded biologically but very slowly. Others say that they don’t degrade at all. Chelating agents can be eliminated through photochemical oxidative degradation. When EDTA and DTPA form complexes with Fe3+ they become photolabile and oxidize to smaller compounds at illumination with ultraviolet light. To sum up the literature survey, the most efficient way to reduce chelating agents in sewage water before discharge to receiving waters, is UV treatment at optimal conditions i.e., at the right pH and with addition of Fe3+ if necessary. The sampling of the waste water in Skoghalls waste water treatment plant was made during 6 weeks to map the emissions and the contribution of the different sub-streams. The degradation-trials were made in two aerated lagoons in laboratory-scale. To study the influence of temperature a summer- and a winter-lagoon were made and the temperatures were sat to, respectively, 27 and 16°C. After the reference-trial, which was made to determine possible differences between the trials, the influence of ultraviolet light on degradation of chelating agents were investigated. In an attempt to enhance the photochemical degradation, Fe3+ in the form of ferric chloride was then added. All trials went on for two weeks each. In order to investigate the particle size distribution, before and after degradation in Skoghall Mill’s aerated lagoon, a molecule weight fractionation was made. Incoming and outgoing sewage water from the lagoon was ultra-filtrated and analyzed regarding COD (Chemical Oxygen Demand), chelating agents, nitrogen and phosphor. The mapping showed that EDTA was efficiently degraded in the waste water treatment plant, while degradation of DTPA was insignificant. EDTA was reduced by 88 % trough the aerated lagoon. Waste water from the board machines and the CTMP-plant contained the largest amount EDTA. DTPA was recovered mostly in the bleaching filtrate and KM 8’s waste water. The emission of chelating agents, counted as acid, from Skoghall Mill during the period of the mapping was 0,188 kg/ton board which is well below the emission limit value of 1,6 kg/ton board. Nitrogen was reduced by 67 % through the aerated lagoon. The present emission limit value for nitrogen is 500 kg/day. According to the results from the period of the mapping the emission of nitrogen was 204 kg/day which is well below the emission limit value. The contribution of chelating agents to the nitrogen emission was 39 kg/day. 56 kg nitrogen /day were recovered in the waste water from the causticizing area, which is remarkably higher than expected. The total reduction of phosphor through the waste water treatment plant was 78 %. The emission of phosphor to receiving waters was 19 kg/day which is well below the emission limit value of 50 kg/day. Due to the insecurity in measurement of chelating agents, it was difficult to retain unambiguous results from the laboratory-trials. However it was determined that DTPA was more difficult to degrade than EDTA and that a combination of ultraviolet light and addition of ferric iron had a favourable effect on the degradation of both chelating agents. Also the degradation of COD, nitrogen and phosphor increased when ferric iron was added. The fact that DTPA are more difficult to degrade than EDTA was also stated in molecular weight fractionation. It was also shown that EDTA and DTPA weren’t totally water-soluble but can bind to solid material. The largest amount of chelating agents was recovered in the fraction with particles whose molecular weight is less than 1 kDa. Nitrogen and phosphor were recovered in the low- and high-molecular fractions.

Årsliste 2000 Nedbrytning av monoetylenglykol (MEG) og metanol i sjøvann er undersøkt under kontrollerte betingelser ved 5 og 15 °C. Formålet med undersøkelsen var å gi et grunnlag for vurdering av miljørisiko ved utslipp av avløpsvann til sjø fra Kollsnes gassanlegg. Sjøvann tatt fra influenseområdet, Kvaliosen, ble benyttet i undersøkelsen. MEG ble raskt og fullstendig nedbrutt etter at en tilstrekkelig stor bakteriepopulasjon var etablert. I den aktive nedbrytningsfasen ble halveringstiden beregnet til 6 døgn ved 5 °C. Tilsvarende halveringstid ved 15 °C var 2,5 døgn. Metanol ble også raskt nedbrutt med halveringstid på henholdsvis 7 og 4 døgn ved 5 °C og 15 °C. Statoil Den norske stats oljeselskap a.s

New, synthetic drilling fluids are exploited by the oil industry to replace mineral oil in muds for North Sea drilling operations. Aquamul BII, which is a modification of the previously tested Aquamul B, is a high purity liquid ether drilling fluid with a stoichiometry corresponding to C20H42O2. In the present study, cuttings contaminated with a mixture of 60% BII and 40% Aquamul B ethers, were tested in benthic chambers at the Solbergstrand Marine Research Station against cuttings contaminated with mineral oil and ester based drilling muds. During the 150 days test period, sediment samples showed significantly decreasing concentrations of all drilling fluids. Estimated halflifes were 20 days for the esters, as compared to more than a year for mineral oil THC and Aquamul ethers. However, enrichment effects were much more prononced in chambers treated with ester cuttings. It was concluded that at the deposition sites in the North Sea the choice between the ester and the ether based muds appeared to be the choice between the ester and ether based muds appeared to be the choice between dramatic effects over a small area of the short period of time and moderate effects over a larger area for a longer period of time. Saga Petroleum A/S

Petrofree and Base Oil cuttings from offshore drillings were degradation tested in seminatural sea bottom ecosystem. dltrofree is a mixture of fatty acid esters. After 93 days the reduction in ester was significant and after 184 days close to 99%. Microbial degradation accounted for about 15%, while the rest probably was lost to the water as partly degraded metabolites. No significant loss was detected in the mineral oil cuttings, and biodegradation was less than 5%. Bacterial aboundance increased at both treatments. Petrofree degradation was clearly slow comparedto laboratory tests, but faster than the loss of the Base Oil. BP Norway Limited U.A.