Environmental Engineering Commons^™

Low-Density And High-Strength Fracking Proppant Made By High Alumina Fly Ash, Shuqiang Ding, Jinder Jow

Coal Combustion and Gasification Products Journal Archive

High-alumina fly ash is defined to have alumina (Al2O3) content of no less than 40%, according to the Chinese power industry standard DL/T 2297. Specification for resource utilization categorization of fly ash from coal-fired power plant (Standard No. DL/T 2297-2021), and is considered a valuable raw material to replace bauxite for making aluminum, refractory materials, and fracking proppants, etc. A low-density and high-strength proppant, conventionally made with bauxite, has been successfully made by high-alumina fly ash and commercially used in the market. This new high-alumina f ly-ash–derived proppant has some advantages compared with the bauxite-derived proppant: (1) lower raw material …

Indoor Air Quality Through The Lens Of Outdoor Atmospheric Chemistry, Jonathan P.D. Abbatt, Douglas B. Collins

Faculty Contributions to Books

Outdoor atmospheric chemistry and air quality have been the topic of research that intensified in earnest around the mid-20^th century, while indoor air quality research has only been a key focus of chemical researchers over the last 30 years. Examining practices and approaches employed in the outdoor atmospheric chemistry research enterprise provides an additional viewpoint from which we can chart new paths to increase scientific understanding of indoor chemistry. This chapter explores our understanding of primary chemical sources, homogeneous and multiphase reactivity, gas-surface partitioning, and the coupling between the chemistry and dynamics of indoor air through the lens of …

Improving Urban Resilience And Sustainability Via Multi-Scale Urban Food-Energy-Water-Waste Nexus Analysis, Andrea Valencia Marin

Electronic Theses and Dissertations, 2020-2023

Urban sustainable development requires an in-depth and holistic understanding of the complex Food-Energy-Water-Waste (FEWW) nexus facing population growth, climate change, economic development, and pollution control. Following the United Nations (UN) 17 Sustainable Development Goals (SDGs), goal 11 aims for sustainable cities and communities to be resilient, sustainable, and safe cities to achieve social, economic, and environmental sustainability. Explicitly, SDG target 11.3 concentrates on inclusive and sustainable urbanization for sustainable planning and management. As the UN Food System program aims for inclusive, sustainable, and resilient network, promoting sustainable food systems becomes a necessity to echo social, economic, and environmental sustainability. The …

Nitrate Removal During The Shoulder Months In The Occoquan Reservoir: A Comprehensive Study, Km Risaduzzaman

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

The artificial nitrate addition by the Upper Occoquan Service Authority (UOSA)’s Water Reclamation Facility (WRF) to the Occoquan Reservoir during the warmer months has been proven to be an efficient way of maintaining the water quality of the reservoir. During the warmer months, the water body became thermally stratified, resulting in hypolimnetic anoxia and the subsequent release of undesired matters from the reduced sediments. At the end of the warmer months, the temperature began to decrease, and by the beginning of winter, oxygen became ubiquitous in water because of fall turnover. This condition remained stable until the following thermal stratification; …

Maximum Profit Facility Location And Dynamic Resource Allocation For Instant Delivery Logistics, Darshan Chauhan, Avinash Unnikrishnan, Stephen D. Boyles

Civil and Environmental Engineering Faculty Publications and Presentations

Increasing e-commerce activity, competition for shorter delivery times, and innovations in transportation technologies have pushed the industry toward instant delivery logistics. This paper studies a facility location and online demand allocation problem applicable to a logistics company expanding to offer instant delivery service using unmanned aerial vehicles or drones. The problem is decomposed into two stages. During the planning stage, the facilities are located, and product and battery capacity are allocated. During the operational stage, customers place orders dynamically and real-time demand allocation decisions are made. The paper explores a multi-armed bandit framework for maximizing the cumulative reward realized by …

A Novel Antibody-Dependent Mc-Lr Detecting Biosensor For Early Warning Of Harmful Algal Blooms (Habs), Stephanie Stoll

Electronic Theses and Dissertations, 2020-2023

Microcystins (MCs) are toxins produced by cyanobacteria commonly found in harmful algal blooms (HAB) occurring in many surface waters. Due to their toxicity to humans and other organisms, the World Health Organization (WHO) set a guideline of 1 µg/L for microcystin-leucine-arginine (MC-LR) in drinking water. However, current analytical techniques for the detection of MC-LR such as liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) and enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) are costly, bulky, time-consuming, and mostly conducted in a laboratory, requiring highly trained personnel. Therefore, an analytical method that can be used in the field for rapid determination is essential. In this study, an Anti-MC-LR/MC-LR/Cysteamine …

The Photo-Transformation Of Free Methionine In The Presence Of Surrogate And Standard Isolate Dissolved Organic Matter Under Sunlit Irradiation, Benjamin J. Mohrhardt

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Sulfur (S)-containing amino acids are key sources of carbon, nitrogen, and sulfur involved in protein synthesis, protein function, and providing energy for microbial growth. Dissolved free and combined methionine is one of two S-containing amino acids incorporated into proteins and has been attributed to their stability and function. The oxidation of methionine has received considerable attention given its ubiquitous presence in most biological systems and has been associated with losses in protein function and pathological disorders. In natural waters, methionine is rapidly and selectively taken up by microorganisms to achieve cellular requirements of carbon, nitrogen, and sulfur. The abiotic transformation …

การประเมินผลกระทบและต้นทุนทางสุขภาพและระบบนิเวศจากการก่อตัวของโอโซนจากการขนส่งผู้โดยสารในเขตกรุงเทพมหานครและปริมณฑล, อติพร หทัยรัตน์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในงานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินและเปรียบเทียบการปล่อยมลพิษ, ผลกระทบและต้นทุนทางสุขภาพและระบบนิเวศของการก่อตัวของโอโซนจากการขนส่งทางถนน, ทางราง และทางน้ำในกรุงเทพมหานครและปริมณฑล โดยการใช้การประเมินวัฏจักรชีวิต การขนส่งในกรุงเทพมหานครและปริมณฑล ปี 2565 มีปริมาณมลพิษ NOx และ NMVOCs อยู่ที่ 5.05E+04 ตัน/ปี และ 2.61E+04 ตัน/ปี ตามลำดับ มีผลกระทบทางสุขภาพและระบบนิเวศอยู่ที่ 1.21E+03 DALY/ปี และ 4.95E+00 species·yr/ปี การเปลี่ยนรูปแบบการขนส่งจากทุกรูปแบบการขนส่งเป็นรถโดยสาร 30% ของการขนส่งทั้งหมดในกรุงเทพมหานครและปริมณฑล ปี2565 พบว่า ปริมาณมลพิษ NOx เพิ่มขึ้น 3% ในขณะที่ปริมาณมลพิษ NMVOCs ผลกระทบทางสุขภาพและระบบนิเวศลดลง 11%, 6.02%, และ 0.5% เมื่อเปรียบเทียบกับการขนส่งในกรุงเทพมหานครและปริมณฑลปกติตามลำดับ การเปลี่ยนรูปแบบการขนส่งจากทุกรูปแบบการขนส่งเป็นการขนส่งทางน้ำ 30% ของการขนส่งทั้งหมดในกรุงเทพมหานครและปริมณฑล ปี2565 พบว่าทำให้มีปริมาณมลพิษ NOx เพิ่มขึ้น 79 % และ 0.1% ตามลำดับ และทำให้มีผลกระทบทางสุขภาพและระบบนิเวศเพิ่มขึ้น 44% และ 64% เมื่อเปรียบเทียบกับการขนส่งในกรุงเทพมหานครและปริมณฑลปกติ และ การเปลี่ยนรูปแบบการขนส่งจากทุกรูปแบบการขนส่งเป็นรถไฟไฟฟ้า 30% ของการขนส่งทั้งหมดในกรุงเทพมหานครและปริมณฑล ปี2565 สามารถลดการมีปริมาณมลพิษ NOx และ NMVOCs ได้อยู่ที่ 22% และ 25% ตามลำดับ และทำให้ผลกระทบทางสุขภาพและระบบนิเวศลดลง 13% และ 20% เมื่อเปรียบเทียบกับการขนส่งในกรุงเทพมหานครและปริมณฑลปกติ

เมมเบรนชนิดเส้นใยนาโนแบบกรีนจากพอลิไวนิลแอลกอฮอล์สำหรับการกรองอนุภาคละเอียด, ฐิตาพร ชิตจุ้ย

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

สถานการณ์ฝุ่นละอองขนาดเล็ก (PM2.5) ในปัจจุบันที่ยังคงปรากฏให้เห็นในประเทศไทย โดยเฉพาะฤดูหนาว ส่งผลกระทบและผลเสียต่าง ๆ อย่างมากในแง่ของสุขภาพ หน้ากากกรองอากาศเป็นหนึ่งในอุปกรณ์ที่จำเป็นเพื่อหลีกเลี่ยงและป้องกันปัญหาในสุขภาพ งานวิจัยนี้มุ่งเน้นและให้ความสนใจในเรื่องของการเตรียมเมมเบรนจากพอลิไวนิลแอลกอฮอล์ เพื่อนำมาประยุกต์ใช้เป็นแผ่นกรองอากาศ โดยเฉพาะสามารถกรองฝุ่นละอองขนาดละเอียด (particulate matter, PM2.5) ได้ พอลิไวนิลแอลกอฮอล์เป็นพอลิเมอร์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งนำมาขึ้นรูปเส้นใยนาโนโดยเตรียมจากกระบวนการขึ้นรูปด้วยเทคนิคการปั่นเส้นใยด้วยไฟฟ้าสถิต หรือที่เรียกว่า “อิเล็กโตรสปินนิง” ซึ่งกระบวนการนี้ทำให้เส้นใยที่ได้มีขนาดเล็กในระดับนาโนเมตร มีรูพรุนจำนวนมาก ซึ่งส่งผลต่อพื้นผิวการใช้งานของแผ่นกรองในการใช้งานฟังก์ชันต่าง ๆ จึงเหมาะสำหรับการนำมาขึ้นรูปเป็นเส้นใยนาโนจากพอลิไวนิลแอลกอฮอล์ และการนำไปใช้เป็นเมมเบรนในการกรองอากาศ จากผลการเตรียมเมมเบรนชนิดเส้นใยนาโนอิเล็กโตรสปัน พบว่า จากการเตรียมขึ้นรูปเส้นใยนาโนใช้พารามิเตอร์ที่ความเข้มข้นของสารละลาย 10%wt, ศักย์ไฟฟ้า 20 kV, และ ระยะการปั่น 14 cm เส้นใยนาโนที่ได้มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยอยู่ที่ 235 ± 70 nm ซึ่งอยู่ระหว่าง 100 - 300 นาโนเมตร และมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางลดลงเฉลี่ยอยู่ที่ 224 ± 53 nm เมื่อทำการเชื่อมขวางด้วยกรดซิตริก 10% และให้ความร้อนแก่เส้นใยนาโนที่อุณหภูมิ 120 และ 140 องศาเซสเซียส พบว่า ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางอยู่ที่ 189 ± 60 nm และ 161 ± 60 nm ซึ่งลักษณะสัณฐานวิทยาของเส้นใยจะมีความสม่ำเสมอ เรียงกันแบบไม่ถักทอ (non-woven fabric) และไม่มีปุ่มปม นอกจากนี้เมื่อคัดเลือกนำเส้นใยทั้ง 3 ชนิด ได้แก่ เมมเบรนชนิดที่ 1 เส้นใยที่ไม่ได้รับการเชื่อมขวางจากกรดซิตริกจากการเตรียมสารละลายที่ความเข้มข้นของสารละลาย 10%wt โดยใช้ศักย์ไฟฟ้า 20 kVและ ระยะการปั่น 14 cm ถัดมาเป็นเมมเบรนชนิดที่ 2 และ 3 เส้นใยที่ได้รับการเชื่อมขวางด้วยกรดซิตริกที่อุณหภูมิ 120 และ 140 องศาเซสเซียส ตามลำดับ ไปทำการทดสอบประสิทธิภาพการกรองอากาศ พบว่า …

การพัฒนาจมูกอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้เซนเซอร์วัดก๊าซชนิดสารกึ่งตัวนำโลหะออกไซด์สำหรับตรวจวัดคุณภาพอากาศ, ญาณัจฉรา นวลปาน

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ศึกษาการพัฒนาจมูกอิเล็กทรอนิกส์ (E-nose) เพื่อตรวจวัดคุณภาพอากาศผ่านก๊าซ 5 ชนิด ได้แก่ คาร์บอนมอนอกไซด์ คาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจนไดออกไซด์ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ และโอโซน โดยทำการพัฒนาระบบเซนเซอร์ตรวจวัดที่ใช้เซนเซอร์ออกไซด์ของโลหะ (Metal Oxide Sensor, MOS) จำนวน 8 ชนิดในการรับข้อมูลแล้วพัฒนาโมเดลเพื่อคำนวณความเข้มข้นของก๊าซแต่ละชนิด โดยการพัฒนาโมเดลได้ทำการเปรียบเทียบประสิทธิภาพแบบจำลองโครงข่ายประสาทเทียม (Artificial Neural Network: ANN) แบบ Regression และ การวิเคราะห์การถดถอยเชิงเส้นพหุคูณ (Multiple Linear Regression: MLR) โดยทำการศึกษาจำนวนชั้นซ่อน (Hidden Layer) ที่เหมาะสมและทำการวัดประสิทธิภาพของโมเดลโดยใช้ค่าความคลาดเคลื่อนเฉลี่ยสมบูรณ์ (Mean Absolute Error: MAE) และเปอร์เซ็นต์ความคลาดเคลื่อนเฉลี่ยสมบูรณ์ (Mean Absolute Percentage Error: MAPE) สำหรับการทำนายความเข้มข้นของก๊าซและใช้ค่าความถูกต้อง (Accuracy) และค่าความแม่นยำ (F1 score) สำหรับโมเดลในรูปแบบการแบ่งกลุ่ม จากการศึกษาก๊าซชนิดเดียวในก๊าซตัวอย่าง พบว่า แบบจำลอง ANN มีความแม่นยำในการทำนายก๊าซแต่ละชนิดได้ถูกต้องและมีค่า MAPE น้อยกว่าร้อยละ 20 ซึ่งน้อยกว่าโมเดล MLR สำหรับก๊าซ CO NO2 SO2 และ CO2 ในขณะที่แบบจำลอง Classification มีค่า Accuracy และ F1 score อยู่ในช่วง 0.7 – 1.0 แสดงถึงประสิทธิภาพในการทำนายแยกกลุ่มก๊าซทั้ง 4 ชนิดได้ถูกต้อง แต่อย่างไรก็ตามโมเดลไม่สามารถทำนาย O3 ได้แม่นยำมากนักเนื่องจากความไม่เสถียรของข้อมูล นอกจากนี้ เมื่อใช้เซนเซอร์ในการทำนายก๊าซผสม พบว่า แบบจำลองทั้งสองที่นำมาใช้ทำนายยังมีประสิทธิภาพไม่ดีมากนัก โดยมีค่า MAPE มากกว่าร้อยละ 50 เนื่องจากข้อมูลสำหรับการสร้างโมเดลมีไม่มากพอ อีกทั้งเซนเซอร์ยังมีความไวต่อก๊าซหลายชนิดพร้อมกัน ซึ่งเกิดจากอุปกรณ์การทดลองยังไม่มีความแม่นยำมากพอในการควบคุมก๊าซให้มีความเข้มข้นคงที่

การบำบัดน้ำล้างดินที่มีการปนเปื้อนน้ำมันปิโตรเลียมด้วยระบบฟอร์เวิร์ดออสโมซิส, ลลิตา หลำพึ่ง

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษา การบำบัดน้ำล้างดินจากดินปนเปื้อนน้ำมันปิโตรเลียมด้วยวิธีฟอร์เวิร์ดออสโมซิส และประสิทธิภาพในการล้างดินของสารละลายที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม โดยทำการสังเคราะห์ดินปนเปื้อนน้ำมันที่ใช้ในการทดลองมีความเข้มข้น เท่ากับ 255,517 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม เมื่อผ่านกระบวนการล้างดินด้วยเอทิลแลคเตต พบว่าน้ำล้างดิน (Rinsed water) มีความเข้มข้นของน้ำมันดีเซลและความเข้มข้นของเอทิลแลคเตต เท่ากับ 267 และ 20,033 มิลลิกรัมต่อลิตร ตามลำดับ ซึ่งนำไปกำหนดช่วงในการออกแบบการทดลอง หาสภาวะการบำบัดที่เหมาะสมของระบบฟอร์เวิร์ดออสโมซิสด้วยวิธีพื้นผิวตอบสนอง (Response surface methodology; RSM) แบบ Central composite design (CCD) โดยมีปัจจัยของสารป้อนที่สนใจทั้งหมด 3 ปัจจัย ได้แก่ ความเข้มข้นของน้ำมันดีเซล ความเข้มข้นของเอทิลแลคเตต และค่าพีเอช จากผลการทดลอง ค่า Normalized flux ใช้เป็นตัวแปรตอบสนองในการวิเคราะห์ พบว่าสภาวะที่เหมาะสม คือ ความเข้มข้นน้ำมันดีเซลและความเข้มข้นของเอทิลแลคเตต เท่ากับ 100 และ 16,000 มิลลิกรัมต่อลิตร ตามลำดับ และค่าพีเอช เท่ากับ 6 โดยค่า Normalized flux สูงสุด เท่ากับ 0.56 หลังเดินระบบ 3 ชั่วโมง พบว่า เมมเบรนยอมให้เอทิลแลคเตตผ่านได้ 1.46 เปอร์เซ็นต์ ในขณะที่ป้องกันการแพร่ผ่านของน้ำมันได้ 98 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้ การมีตะกอนในระบบจะส่งผลต่อการบำบัดทำให้ Normalized flux ลดลง ซึ่งสารดึงที่ได้จากการบำบัดน้ำล้างดินด้วยฟอร์เวิร์ดออสโมซิส มีประสิทธิภาพในการบำบัดน้ำมันออกจากดินปนเปื้อน เท่ากับ 77 เปอร์เซ็นต์

การประเมินผลกระทบต่อสุขภาพ และต้นทุนทางสุขภาพที่เกิดจากฝุ่นละอองขนาดเล็กจากการขนส่งผู้โดยสารในเขตกรุงเทพมหานคร และปริมณฑล, ภัสราภา ฉลองกลาง

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ปัจจุบันโลกของเรากำลังเผชิญกับปัญหาฝุ่นละอองขนาดเล็ก ที่ส่งผลกระทบต่อสุขภาพ โดยเป็นปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดการเสียชีวิตก่อนวัยอันควรถึง 4.14 ล้านคน โดยติดลำดับ 4 ของโลก และจากรายงานของกรมควบคุมมลพิษ เมื่อปี พ.ศ. 2564 พบว่า พื้นที่กรุงเทพมหานคร มีค่าฝุ่นละอองขนาดเล็ก เกินค่ามาตรฐานถึง 89 วัน แหล่งกำเนิดที่สำคัญของฝุ่นละอองขนาดเล็กในกรุงเทพมหานคร เกิดจากการจราจรขนส่งเป็นหลัก งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อจัดทำบัญชีการระบายมลพิษอากาศ ประเมินผลกระทบต่อสุขภาพ และต้นทุนทางสุขภาพ ที่มาจากการขนส่งผู้โดยสารทางถนน ทางเรือ และทางราง จากการเดินทางของประชาชน โดยการจัดทำบัญชีการระบายมลพิษอากาศ แบ่งเป็น 2 ส่วน คือ 1) การใช้เชื้อเพลิง และ 2) การผลิตเชื้อเพลิง การประเมินผลกระทบต่อสุขภาพ ประเมินในหน่วยปีสุขภาวะที่สูญเสีย และแปลงเป็นต้นทุนทางสุขภาพในหน่วย บาท ผลการศึกษาสรุปได้ดังนี้ ปี พ.ศ. 2565 และ ปี พ.ศ. 2570 พบว่า สถานการณ์ที่ลดการเดินทางประเภทรถยนต์ส่วนบุคคล 30% เปลี่ยนเป็นการเดินทางด้วยรถไฟไฟฟ้า ในปี พ.ศ. 2565 ลดผลกระทบต่อสุขภาพ เท่ากับ 15,202 ปีสูญเสียสุขภาวะ เทียบเป็นต้นทุนทางสุขภาพ ได้เท่ากับ 9,011 ล้านบาท และในปี พ.ศ. 2570 เท่ากับ 17,178 ปีสูญเสียสุขภาวะ เทียบเป็นต้นทุนทางสุขภาพ ได้เท่ากับ 10,883 ล้านบาท ดังนั้น การกำหนดนโยบายในอนาคต ควรสนับสนุนให้มีการใช้ระบบขนส่งสาธารณะที่เป็นรถไฟไฟฟ้า และลดการใช้รถยนต์ส่วนบุคคล

Application Of Biologically Activate Carbon For Treatment Of Sulfide-Laden Groundwater, Jessica Cormier

Electronic Theses and Dissertations, 2020-2023

Small-system water purveyors must overcome many challenges to provide an adequate and safe water supply to its consuming public. This dissertation reports on research related to the application of biologically activated carbon (BAC) media filters for the treatment of well water to remove disinfection by-product (DBP) precursor matter, measured as dissolved organic carbon (DOC), at two treatment plants serving a small community water system. Four research questions were investigated individually in discrete, yet interconnected studies at two water treatment facilities processing groundwater that contained hydrogen-sulfide (~1.2 mg/L) and dissolved organic carbon (~2.0 mg/L). The first study revealed that BAC filters …

Sewer Vapor Intrusion Pathway: Simulation Of Indoor Piping Systems And Operation Of Aroma-Voc Gas Analyzer, Hong Cheng Tay

Theses and Dissertations--Civil Engineering

Vapor Intrusion (VI) is a transport phenomenon that occurs when contaminants migrate from sub-surface sources into indoor spaces. Sewer tunnels, plumbing connections, and piping infrastructures can be important contributors to an increased potential of VI in a site, which results in indoor concentrations of volatile organic compounds (VOC). In the present work, the topic of sewer VI pathways were investigated through a prototype made from various types of indoor plumbing pipe fittings. This prototype simulates indoor piping systems and determine whether air and VOC were escaping through the pipe fittings. Moreover, this study is the first effort to use a …

Investigation Of Pfas Exposure Risks In Kentucky Using Mapping Tools, Sweta Ojha

Theses and Dissertations--Civil Engineering

Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS), a group of environmentally-persistent compounds, are environmentally ubiquitous and challenging to remediate. Several studies show that PFAS are detected in drinking water systems when sampling is conducted, making human exposure via drinking water an important health consideration. This research: 1) develops a mapping tool for prioritizing sampling locations; 2) establishes a method for making GIS data and meta(data) in the mapping tool accessible; 3) fosters decision making by integrating knowledge brokering and the alignment interest and influence matrix (AIIM). The tool developed is this research is a geospatial and statistical PFAS hot-spot screening model that …

Sediment Nitrogen Dynamics In Backwater Wetland Confluences Of A Regulated River, Gina Degraves

Theses and Dissertations--Biosystems and Agricultural Engineering

As harmful algal blooms in regulated river systems have increased in the past decade, the importance of understanding sediment nutrients has also increased. Research linking nutrient processes and fine sediment dynamics to harmful algal blooms in confluence wetlands along regulated rivers has recently become apparent. However, the relationship between sediment nutrient dynamics in confluence wetlands has been understudied. Utilization of sediment fingerprinting, high-frequency water quality monitoring, and tracer unmixing mass-balance modeling, was able to suggest sediment N mineralization in Appalachia confluence riparian wetland was not a dominate source of nitrate downstream. Further measures of supplementary tracers and additional sediment sources …

Classifying And Mapping Aquatic Vegetation In Heterogeneous Stream Ecosystems Using Visible And Multispectral Uav Imagery, Rozalia Agioutanti

Theses and Dissertations--Biosystems and Agricultural Engineering

The need for assessment and management of aquatic vegetation in stream ecosystems is recognized given the importance in impacting water quality, hydrodynamics, and aquatic biota. However, existing approaches to monitor are laborious and its currently not feasible to track spatial and temporal differences at broad scales. The objective of this study was therefore to map and classify aquatic vegetation of a shallow stream with heterogenous mixtures of emergent and submerged aquatic vegetation. Data was collected in the Camden Creek watershed within the Inner Bluegrass Region of central Kentucky. The use of unmanned aerial vehicles (UAVs) was employed and both visible …

Assessing Machine Learning Utility In Predicting Hydrologic And Nitrate Dynamics In Karst Agroecosystems, Timothy Mcgill

Theses and Dissertations--Biosystems and Agricultural Engineering

Seasonal hypoxia in the Gulf of Mexico and harmful algal blooms experienced in many inland freshwater bodies is partially driven due to excessive nitrogen loading seen from agricultural watersheds. Within the Mississippi/Atchafalaya River Basin, many areas are underlain with karst features, and efforts to reduce nitrogen contributions from these areas have had varying success, due to lacking a complete understanding of nutrient dynamics in karst agricultural systems. To improve the understanding of nitrogen cycling in these systems, 35 months of high resolution in situ water quality and atmospheric data were collected and fed into a two-hidden layer extreme learning machine …

Sources Of Variability And Uncertainty In Food-Energy-Water Nexus Systems, Heydi Calderon-Ambelis, Deepak R. Keshwani

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

A nexus approach contributes to the strategic allocation of resources to secure food, energy, and water for the world population. Integrated models considering the complex interactions across food, energy, and water (FEW) enhance decision-making and strategic planning towards resilience. However, a significant number of the existing integrated models leave unaddressed the inherent variability and uncertainty present in the FEW sectors. Here, we review the importance of characterizing variability over spatial and temporal scales and the importance of decreasing the uncertainty present within a FEW nexus systems. The review also discusses existing modeling tools that address variability and uncertainty on single …

Using Stream Restoration To Mitigate Stormwater Runoff In An Urban Watershed: A Case Study, Jonathan M. Brantley

Theses and Dissertations--Biosystems and Agricultural Engineering

The goal of this case study was to evaluate the effectiveness a 275 m regenerative stream restoration design to mitigate stormwater runoff in a highly urbanized watershed. The restoration resulted in a wide, wetland-like floodplain, comprised of a rock base that was overtopped with a filtration media (approximately 30% woodchips and 70% topsoil). The creation of the floodplain-wetland complex in tandem with filtration media lead to increased storage capacity and an increase in hyporheic exchange within the system. Significant reductions were found for the storm hydrograph parameters volume, peak discharge, and time to peak. Reductions in baseflows were also noted …

Cruser Place Green Streets Plan, Neal Friedman

Master of Urban and Regional Planning Capstone Projects

Combining green and complete street design techniques leads to multiple environmental, social and economic benefits that often enhance each other's effectiveness. In urban areas confronting increased pressures of sea level rise, green streets, which incorporate landscaped features or vegetative areas to manage stormwater within the right of way, can be crucial pieces of pedestrian oriented urban design and multimodal planning frameworks that consider and plan for diverse, complementary transportation options. This plan works with the Colonial Place and Riverview Civic League as well as the Norfolk Preservation Collective to come up with green street design recommendations in order to strengthen …

North 14th Street Corridor Improvements Project, Ashley Nguyen, Samantha Corey, Maricela Paramo Reyes, Pooja Rajeev

Honors Program: Senior Projects (Public)

The following project report was a study of the North 14^th Street corridor ranging from Adams Street to Virginia Street conducted by University of Nebraska-Lincoln students for a senior design capstone project. Main focuses of the project were the intersection of Adams and 14^th Street and the 14^th Street bridges over Cornhusker Highway and Oak Creek. Study of this area included work in transportation, traffic, structural, geotechnical, water resources, and environmental engineering. However, this report done by students should not take the place of work done by licensed professional engineers.

This project was done in collaboration with …

On A New Framework For Detecting, Classifying, And Forecasting Floods For Large-Scale Flood Risk Analysis, Equisha Glenn

Dissertations and Theses

Increasing trends in flooding events are projected to continue as climate changes have increased the chance of extreme weather events. Given the significant, damaging impacts of extreme floods, the ability to effectively model floods is crucial for risk management and mitigation of the impacts of these extreme flooding events. This dissertation presents a new framework for detecting and predicting large-scale flood risk in the United States using climate information. This methodology categorizes regional, simultaneous floods into an index that is used to forecast the risk of extreme flooding a season ahead. The index proposed herein, named the Spatial Flood Index …

Data Fusion And Synergy Of Active And Passive Remote Sensing; An Application For Freeze Thaw Detections, Zahra Sharifnezhadazizi

Dissertations and Theses

There has been a recent evolvement in the field of remote sensing after increase of number satellites and sensors data which could be fused to produce new data and products. These efforts are mainly focused on using of simultaneous observations from different platforms with different spatial and temporal resolutions. The research dissertation aims to enhance the synergy use of active and passive microwave observations and examine the results in detection land freeze and thaw (FT) predictions. Freeze thaw cycles particularly in high-latitude regions have a crucial role in many applications such as agriculture, biogeochemical transitions, hydrology and ecosystem studies. The …

Crop Water Deficits And Their Season-Ahead Climate Determinants Across The United States, Siena W. Dante

Dissertations and Theses

The agricultural sector in the United States provides an essential food and revenue source and it faces severe challenges due to increasing climate variability, which reduces reliable access to water needed for the crops. Unreliable access to water and the potential for drought result in major economic losses to the sector as well as potentially significant environmental damage. It is thus necessary to mitigate the effects of drought as well as to develop agricultural practices that include preparedness strategies for droughts. To develop these strategies, comprehensive information about droughts must be available early enough to consider before the growing season. …

Causes Influencing Construction Waste Generation During The Design Process: An Analytical Study, Aya Saad, Ayman Ahmed Ezzat Othman

Architectural Engineering

Despite the social and economic contributions of the construction industry towards achieving sustainable development objectives, it has an adverse effect on the environment such as the generation of waste, water, and energy consumption. Construction waste (CW) is the loss of materials that are produced during or after the construction process and has no remaining value. Several countries promote waste elimination plans at early stages to reduce CW at its source. The Egyptian government is expanding its investments in new mega projects and infrastructure facilities like new administrative capital, bridges, roads, energy projects which resulted in increasing the rate and amount …

Stormwater Sensitivities To The Climatic And Land Cover Drivers In A Heavily Urbanized Coastal Basin Along The Northern Gulf Of Mexico, Usa., Md Faisal Razy

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Stormwater runoff response in a complex coastal-urban basin varies with the changes in climatic and land cover drivers. This thesis aims to assess the runoff responses to variation in climatic and land cover variables and perform a sensitivity analysis in complex coastal-urban basins. The Buffalo San Jacinto Basin (BUSJ) of southeast Texas, USA was considered a pilot study area for this research. BUSJ is a heavily urbanized coastal basin, draining an area of 3132 km² through the City of Houston, Texas into the northern Gulf of Mexico, USA. A process-based hydrological model was developed with fine spatio-temporal resolutions for …

Elucidating Biogeochemical Reactions Of Iron For Ammonium Removal And Nutrient Recovery From Wastewaters: Moving Toward Sustainable Wastewater Management, Rifat Anwar

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Development and applications of anaerobic treatment technologies has been discussed as an effective alternative to conventional aerobic processes for removal of nitrogen from wastewaters. With abundance of iron and its high reduction potential, employing ferric reduction-based reaction pathways in engineering processes could be an effective strategy to promote energy efficiency of wastewater treatment. In particular, ferric reduction coupled to ammonium oxidation (Feammox), a novel microbial metabolic function recently found to occur under anaerobic/anoxic condition through iron dosing, can be used for nitrogen pollutant removal. Iron dosing for wastewater treatment could also promote other microbial and chemical reactions that facilitate nutrient …

Evaluating Potential Soil Amendments And Geomorphic Methods For Mine Land Reclamation, Amanda Rodrigues Silva

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

The United States has approximately 22% of the world’s coal reserves. Since 1961, the electric power sector has been the major user of coal in the U.S., accounting for 91.9% of the coal consumed in the country in 2021. Sixty-two percent of total U.S. coal production in 2021 was sourced from surface mining, and Wyoming, West Virginia, Pennsylvania, Illinois, and Montana were responsible for 74% of this total production.

Coal-mining activities expose sulfide minerals in rocks that, when in contact with oxidizing conditions, produce sulfate-rich drainage known as acid mine drainage (AMD). AMD treatment typically involves chemical treatments to raise …

Evaluating Effects Of Sediment On Microbial Loading In A Drinking Water Distribution System, Erika Osborne

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Drinking water distribution systems (DWDS) are critical for protecting public health by ensuring safe water is transported from centralized treatment facilities to consumers. Sediment accumulation in DWDS is a common challenge that water utilities face that may pose some health risks when waterborne pathogens colonize biofilms formed on the sediment surface. Water utilities often establish flushing routines to help mitigate sediment accumulation in their system but the role that sediment plays in contributing to the total microbial loading in the system is unclear. The main objective of this study was to determine if sediment in a DWDS presents a significant …