Ajankohtaista

15.11.
2017
15.11.2017

Kosteikon sedimentistä ei ole hyötyä peltokasveille – omiaan eroosion torjunnassa

Johanna Laakson väitöskirja Helsingin yliopistossa on valmistunut. Väitöskirjan nimi on Phosphorus in the sediment of agricultural constructed wetlands.

Fosforin karkaamista hienojakoisilta maatalousmailta vesistöihin yritetään hillitä kosteikoiden avulla. Helsingin yliopistossa tehdyssä tutkimuksessa osoitettiin, että kosteikon maa-aineksen eli sedimentin peltolevityksestä ei ole ravitsemuksellista hyötyä kasveille. Suuri sedimenttimäärä peltomaassa saattaa aiheuttaa jopa fosforin puutosta viljelykasveille. 

Pelloilta vesieroosion mukana kulkeutuvaa maa-ainesta ja ravinteita pyritään pidättämään kosteikkojen ja varta vasten tehtyjen laskeutusaltaiden avulla. Kosteikkoaltaiden syvänteisiin kertyy runsaasti fosforia sisältävää hienojakoista sedimenttiä, jonka poistamista suositellaan 2 – 5 vuoden välein. Johanna Laakso selvitti väitöskirjatutkimuksessaan maatalouskosteikosta poistetun sedimentin fosforisisältöä, fosforin käyttökelpoisuutta kasveille sekä sedimentin käyttömahdollisuuksia.

Laakso tarkasteli viittä savimaille perustettua maatalouskosteikkoa ja osoitti sedimentin sisältävän runsaasti fosforia, jonka käyttökelpoisuus kasveille osoittautui kuitenkin hyvin huonoksi. Tämä johtuu siitä, että eroosioainekseen pidättynyt helppoliukoinen fosfori vapautui veteen jo ennen aineksen laskeutumista kosteikon pohjalle. Lisäksi pohjan usein hapettomat olosuhteet edistivät fosforin käyttökelpoisten muotojen liukenemista kosteikon veteen.

Toisaalta kosteikon sedimenttiin kertyi huomattava määrä hienojakoista maa-ainesta, jossa on luontaisesti paljon pidättymispintaa fosforille. Olosuhdemuutokset lisäsivät entisestään ruopatun sedimentin kykyä pidättää fosforia. Sedimentti vähensi valunnasta sitä enemmän liuennutta fosforia, mitä enemmän sedimenttiä oli sekoitettu peltomaahan.

- Ruopatulla sedimentillä on suuri fosforin pidätyskyky ja kasvatuskokeessa sedimenttiin sitoutui myös lannoitefosforia tiukasti kasvien ulottumattomiin, toteaa Laakso.

Laakso ehdottaakin, että sedimenttiä voisi hyödyntää eroosiontorjunnassa runsaasti helppoliukoista fosforia sisältävillä paikoilla kuten esimerkiksi karjan ruokintapaikoilla. Laakson mukaan sedimentin suositeltava levitysmäärä on tällöin maksimissaan 5 % muokkauskerroksen maan tilavuudesta.

Väitöskirjan verkko-osoite on:

https://helda.helsinki.fi/bitstream/handle/10138/224575/phosphor.pdf?sequence=1

 
 
8.11.
2017
8.11.2017

Soiden ennallistaminen lisää valumavesien mikrobiaktiivisuutta

Noora Räsäsen väitöskirja Microbial activity in runoff waters of restored boreal mires Itä-Suomen yliopistossa on valmistunut.

Filosofian maisteri Noora Räsäsen väitöskirjatyössä tutkittiin soiden ennallistamisen vaikutuksia valumavesien mikrobiaktiivisuuksiin. Mikrobiaktiivisuus nousi metsäojitettujen soiden runsashumuksisissa valumavesissä heti ennallistamisen jälkeen, mihin vaikutti valumavesien kohonneet orgaanisen hiilen, typen ja fosforin pitoisuudet. Ennallistaminen ei vaikuttanut selkeästi orgaanisen hiilen laatuun ja veden pH-tasoon.
Boreaalisen vyöhykkeen soita on ojitettu ahkerasti. Suomessa noin puolet alkuperäisestä suopinta-alasta on ojitettu, mikä on johtanut useiden suotyyppien vaarantumiseen. Vaarantuneiden suotyyppien sekä vielä luonnontilaisten soiden suojelemiseksi soita on myös alettu ennallistaa. Ennallistamistöitä toteutetaan erityisesti soilla, joiden kuivatus on epäonnistunut ja jotka sijaitsevat luonnon- ja kansallispuistojen läheisyydessä. Ennallistamisella pyritään palauttamaan suolle sen tyypillinen ekologia, muun muassa kasvillisuus sekä vedenkierto.
Räsäsen tutkimus toteutettiin Helvetinjärven kansallispuiston alueella sijaitsevilla soilla, joista yksi korpi ja kolme nevaa ennallistettiin kolmivuotisen tutkimuksen aikana. Lisäksi mukana oli kaksi luonnontilaista verrokkia molemmista suotyypeistä ja yksi ojitettu neva. Valumavesinäytteet kerättiin sulan veden aikana yhteistyössä Metsähallituksen kanssa. Mikrobiaktiivisuutta tutkittiin laboratoriossa mittaamalla valumavesien bakteerituotantoa ja hengitysnopeutta (hiilidioksidituotanto).  Näiden mittausten avulla voitiin arvioida orgaanisen hiilen käyttökelpoisuutta ja bakteerien kasvutehokkuutta.
Liuenneen orgaanisen hiilen sekä typen ja fosforin pitoisuudet nousivat heti ennallistamisen jälkeen, ollen suurimmillaan heti ennallistamisen jälkeisenä vuotena ja laskien yhdestä viiteen vuodessa lähelle ojitettujen soiden valumavesien pitoisuuksia. Voimakkainta nousu hiilen ja ravinteiden pitoisuuksissa oli ravinteikkaimpien soiden valumavesissä. Valumavesien korkeammat typpi- ja fosforipitoisuudet lisäsivät bakteerituotantoa ja kasvutehokkuutta, mutta eivät vaikuttaneet mikrobien hengitysnopeuteen. Valumavesien keinotekoinen pH:n nosto yksistään, sekä fosforilisäyksen kanssa sen sijaan lisäsi mikrobihengitystä. Niukkaravinteiseen järviveteen sekoitettu valumavesi ei myöskään nostanut mikrobien kasvutehokkuutta tai hengitystä verrattuna soiden valumavesien mikrobiaktiivisuuksiin.  Kun taas niukkaravinteisen ja alhaisen mikrobiaktiivisuuden omaavan järviveden mikrobiaktivisuus kohosi valumaveden lisäyksen jälkeen.
Valumavesien alhainen pH ja orgaaninen aineksen aromaattisuus ja suurimolekyylisyys, ja siten heikko hajoavuus selittävät osaltaan, että mitatut mikrobiaktiivisuudet ovat erittäin alhaisia verrattuna esimerkiksi metsien valumavesiin. Runsashumuksinen, korkeita ravinnepitoisuuksia sisältävä suon valumavesi voi ennallistamisen jälkeen lyhytaikaisesti voimistaa alapuolisen vesistön tummumista ja lisätä rehevöitymisriskiä.

 
 
30.10.
2017
30.10.2017

Uusia menetelmiä ympäristökemikaalien biokertymisen mittaamiseen järvien ravintoverkoissa

Kaisa Figueiredon väitöskirja Itä-Suomen yliopistossa on valmistunut. Väitöskirjan nimi on Bioaccumulation and trophic transfer of polychlorinated biphenyls in boreal lake ecosystems – Predicting concentrations with models and passive samplers, suomeksi PCB-yhdisteiden kertyminen järvien ravintoverkoissa - Pitoisuuksien ennustaminen mallien ja passivinäytteenottimien avulla.

Filosofian maisteri Kaisa Figueiredon väitöstutkimuksen tulokset osoittavat matemaattisten mallien olevan hyödyllisiä, kun ennustetaan ympäristökemikaalien kertymistä eliöihin ravintoverkon eri tasoilla, sekä arvioidaan niiden ympäristökohtaloa. Mallien ohella erilaiset passiivinäytteenottimet on myös havaittu tarpeellisiksi työvälineiksi ympäristön PCB-pitoisuuksien mittaamiseksi, sekä ravintoverkossa tapahtuvan kertymisen arvioimiseksi. Menetelmiä ja tuloksia voidaan käyttää riskinarvioinnin pohjaksi viranomaistyössä, ja myös saastuneiden sedimenttien ja ympäristön kunnostustoimenpiteitä pohdittaessa.

Kernaalanjärvi Hämeen Janakkalassa tunnettiin jo 1980-luvulla eräänä Suomen saastuneimmista järvistä. Poikkeuksellisen korkeat PCB-pitoisuudet havaittiin vuonna 1985 silloisen vesihallituksen seurantatutkimuksessa. PCB on peräisin Tervakoskella sijaitsevasta silloisen Enso-Gutzeit Oy:n erikoispaperitehtaasta, ja sen kertymistä kaloihin on seurattu Tervakoski Oy:n velvoitetarkkailuna vuodesta 1986 alkaen. Tämän väitöstutkimuksen myötä havaittiin, että tutkimuksen kohteena olevan Kernaalanjärven kaloissa PCB-yhdisteiden pitoisuus on edelleen hyvin korkea.

PCB:tä löytyi kaikista tutkituista eliöistä, selkärangattomista, vesikasveista, kaloista ja jopa kalasääskestä, joka käytti järven kalaa ravintonaan. Kalojen PCB-pitoisuudet olivat pitoisuustasoiltaan sama luokkaa kuin Itämeren lohet, taimenet ja isot silakat, joiden käyttöä ravintona on suositeltu rajoitettavaksi. PCB-pitoisuudet ylittivät lainsäädännössä asetetun enimmäispitoisuusrajan suurella osalla kaloista, ja löydökset johtivat rajoitettuihin kalansyöntisuosituksiin hauen ja ahvenen osalta.

Figueiredon väitöskirjatyön tarkoituksena oli kehittää uusia ja päivittää vanhoja menetelmiä ympäristömyrkkyjen, tässä tapauksessa PCB-yhdisteiden biokertymisen mittaamiseksi. Menetelminä on käytetty perinteisen pitoisuusanalyysin ohella matemaattista mallintamista sekä passiivisia näytteenottimia.

Näiden menetelmien avulla voidaan vähentää varsinaista näytteenottoa, joka on usein hyvin hankalaa, kallista ja aikaa vievää. Esimerkiksi vedestä pystytään passiivisten näytteenottimien avulla määrittämään vierasainepitoisuudet tarkemmin kuin perinteisellä näytteenotolla.

Kernaalanjärvi on ollut tämän tutkimuksen kannalta tärkeä tutkimus- ja mallijärvi, mutta tuloksia ja menetelmiä voidaan käyttää hyväksi muissakin järvissä ja eliöyhteisöissä, ja myös muihin ja biokertyviin pysyviin orgaanisiin yhdisteisiin.

Väitöskirjan verkko-osoite on:

http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-61-2613-5

 

 
 
18.9.
2017
18.9.2017

PoDoCo apurahojen haku 15.9.-3.11.2017

Maa- ja vesitekniikan tuki ry. on mukana tohtoreiden ja elinkeinoelämän yhteistyöohjelmassa Post Docs in Companies.

PoDoCo-ohjelmassa tavoitteena on edistää tohtoreiden työllistymistä yksityisiin yrityksiin ja samalla parantaa pitkäjänteisesti suomalaisen elinkeinoelämän uudistuskykyä.  Ohjelma on tarkoitettu vasta valmistuneille tai lähiaikoina valmistumassa oleville tohtoreille. 

Ohjelmaan haetaan täyttämällä PoDoCo:n verkkopalvelussa sähköinen hakemus podoco.fi. 

Vuoden aikana on kaksi hakua, syksyn haku on 15.9.-3.11.2017.

Maa- ja vesitekniikan tuki ry. rahoittaa ohjelmaa vuosittain enintään neljällä ja enintään 28.000 euron vuotuisella apurahalla, jotka liittyvät maa- ja vesiteknilliseen tutkimustoimintaan. Post Docs in Companies ohjelman hakuohjeet ja infotilaisuudet löytyvät kotisivuilta podoco.fi. PoDoCo-ohjelmaa rahoittavat Maa- ja vesitekniikan tuki ry:n lisäksi Suomen Kulttuurirahasto, Jenny ja Antti Wihurin rahasto, Svenska Kulturfonden, Tekniikan edistämissäätiö, KAUTE-säätiö, Liikesivistysrahasto, Maj ja Tor Nesslingin säätiö ja Teknologiateollisuuden 100-vuotissäätiö. Käytännön toteutuksesta vastaa DIMECC Oy.

 

 
 
25.8.
2017
25.8.2017

APURAHOJEN HAKU

Apurahaa haetaan verkkopalvelussamme täyttämällä ja lähettämällä siellä sähköinen hakemus. 

Lähetetty hakemus tulostetaan, allekirjoitetaan ja postitetaan ilman liitteitä toimistoomme:

Maa- ja vesitekniikan tuki ry.
Annankatu 29 A 18
00100 Helsinki


Muiden kuin kongressimatkoja koskevien hakemusten tulee olla perillä 30.9.2017 ja ne käsitellään 30.11.2017 mennessä.

Kongressimatkoja koskevien apurahojen hakuajat ovat:

1.9.-28.2. välillä verkkopalvelussa lähetetty ja allekirjoitettuna toimistoon tullut hakemus käsitellään 30.4. mennessä.
1.3.-31.8.  välillä verkkopalvelussa lähetetty ja allekirjoitettuna toimistoon tullut hakemus käsitellään 31.10. mennessä. 
Hallitus käsittelee vain anomukset, joissa matka on hakuajan jälkeen. 

Myönnetyistä apurahoista ilmoitetaan hakijoille kirjeitse. 

Tiedustelut puh. 09 694 0622, tuki@mvtt.fi tai yhteydenottolomakkeella

 
 
8.8.
2017
8.8.2017

Avoin data ja edistyneet sateen simulointimallit parantavat hydrologiassa käytettävää sadantatietoa

Tero Niemen väitöskirja Aalto-yliopistossa on valmistunut. Väitöskirjan nimi Improved Precipitation Information for Hydrological Problem Solving – Focus on Open Data and Simulation, suomeksi Parannettu sadantainformaatio hydrologisessa ongelmanratkaisussa – painopisteinä avoin data ja simulointi.

Koska sadanta on lopulta kaiken makean veden lähde maan päällä, sateen intensiteetin tai sademäärän tunteminen tietyn ajan kuluessa on usein ensimmäinen askel monien hydrologisten ongelmien ratkaisussa. Avoimesti saatavilla olevan datan määrä lisääntyy jatkuvasti, eikä sadedata ole poikkeus. Silti sateen simulointimalleja tarvitaan edelleen, sillä esimerkiksi hyvin harvoin tai tulevaisuudessa tapahtuvien skenaarioiden mittaaminen on joko vaikeaa tai mahdotonta.

Väitöskirjassa tutkittiin avoimesti saatavilla olevan sademittari- ja säätutkadatan soveltuvuutta kaupunkihydrologiseen tutkimukseen. Tulokset osoittavat, että sademittari lähellä tutkittavaa aluetta on edelleen paras sadeinformaation lähde pienillä kaupunkivaluma-alueilla. Kuitenkin etäisyyden kasvaessa säätutkalla mitattu sadanta voi antaa jopa sademittaria parempia tuloksia huolimatta valuma-alueen pienestä koosta suhteessa tutkan erotuskykyyn. Avointen tutkatuotteiden parantuessa niiden käyttökelpoisuus kaupunkihydrologiassa kasvaa edelleen.

Tärkeä mutta usein huomiotta jätetty piirre sateen simulointimalleissa on sadekenttien muodon kunnollinen kuvaaminen. Väitöskirjassa kehitetty menetelmä sadekent-tien muodon määritykseen sadetapahtuman aikana tarjoaa käyttökelpoisen paran-nuksen tällaisiin malleihin. Simuloinnit osoittivat kenttien muodon tarkemman kuvauksen mahdollistavan realistisemmat simulointitulokset kuin perinteisellä mallilla.

Väitöskirjan verkko-osoite on:

https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/27454

 

 
 
1.8.
2017
1.8.2017

Torjunta-aineiden hajoaminen pintamaissa ja syvempien kerroksien sedimentti-vesiseoksissa sekä puhdistusmenetelmien kehittäminen

Kaisa Kermisen väitöskirja Helsingin yliopistossa on valmistunut. Väitöskirjan nimi on Dissipation of herbicides in surface soils and subsurface sediment slurries and development of treatment methods.

Torjunta-aineiden runsas käyttö on johtanut pintamaiden, syvempien kerroksien, vesistöjen ja pohjavesien pilaantumiseen. Tämä motivoi tutkimaan torjunta-aineiden hajoamista ja kehittämään puhdistusmenetelmiä.


Tutkittiin torjunta-aineiden hajoamista boreaalisissa pintamaissa, sedimentti-vesiseoksissa ja pilot-mittakaavan sedimenttipylväissä. Sedimentit olivat pohjavesialueelta, joka on pilaantunut atratsiinilla, desetyyliatratsiinilla (DEA), simatsiinilla ja 2,6-diklorobenzamidilla (BAM). Hajoamista pyrittiin edistämään mikrobiologisesti (sedimentin omat mikrobit / Pseudomonas ADP), sonikoimalla (0, 5, 10, 20 tai 30 min, 43 kHz, 320 W) sekä seuraavilla lisäaineilla: pinta-aktiivinen aine metyyli-β-syklodekstriini, nollavalenssisen raudan ja orgaanisen aineksen seos (EHC®), turve tai komposti-turve-hiekka -seos (CPS). 


Mikrobit tehostivat hajoamista pintamaissa. Atratsiinin puoliintumisaika oli 57–181 päivää ja terbutryynin 70–291 päivää. Atratsiini hajosi myös kemiallisesti neljässä maassa, jolloin puoliintumisaika oli 120–183 päivää. Happi ei vaikuttanut atratsiinin puoliintumisaikoihin merkitsevästi, kun taas terbutryyni hajosi vain hapellisissa olosuhteissa. Maassa, jossa hajoaminen oli heikointa, oli vähiten orgaanista ainetta ja typpeä. Sonikointi ja pinta-aktiivinen aine eivät edistäneet atratsiinin hajoamista kontrolleihin verrattuna. Pseudomonas ADP hajotti atratsiinia myös ilman syklodektsriiniä. EHC® edisti atratsiinipitoisuuksien laskua kemiallisesti hapellisissa olosuhteissa ja sedimenttipylväissä EHC® puhdisti atratsiinilla, DEA:lla ja BAM:lla pilaantunutta pohjavettä noin kuukauden. Turve ja CPS tehostivat atratsiinin ja simatsiinin pitoisuuksien laskua. Turve laski myös heksatsinonin pitoisuuksia. Vain pieniä jäämiä atratsiinia, simatsiinia ja heksazinonia pystyttiin eristämään sedimentistä ja turpeesta, mikä viittaa siihen, että pitoisuuden lasku on johtunut kemiallisesta hajoamisesta ja/tai eristämättömissä olevien sitoutuneiden jäämien muodostumisesta.  


Turve, CPS ja Pseudomonas ADP laskivat torjunta-ainepitoisuuksia parhaiten. Myös EHC® voi olla käytännöllinen pienten torjunta-ainepitoisuuksien puhdistuksessa, mieluiten hapen läsnä ollessa. On kuitenkin tutkittava lisää turpeen, CPS:n ja EHC®:n käytettävyyttä puhdistuksessa, jotta vältytään mahdollisilta orgaanisen aineksen lisäämisen haitallisilta vaikutuksilta juomaveden laadulle.

 

Väitöskirjan verkko-osoite on: https://helda.helsinki.fi/handle/10138/195055

 

 
 
26.6.
2017
26.6.2017

Uudet laskentamallit paljastavat pinnanalaisia valunta- ja kuormitusreittejä peltoalueilta.

Mika Turusen väitöskirja Aalto-yliopistossa on valmistunut. Väitöskirjan nimi on Assessing water and sediment balances in clayey agricultural fields in high-latitude conditions, suomeksi Vesi- ja kiintoainetaseiden määritys savipelloilla pohjoisissa olosuhteissa.

Peltoalueet muodostavat monimutkaisia hydrologisia systeemejä, joissa valunta- ja kuormitusprosessit kytkeytyvät toisiinsa. Hallitsevia vesitaseen komponentteja, eroosioprosesseja ja kiintoaineen kulkeutumisreittejä pelloilta vesistöihin ei tunneta kattavasti. Matemaattisia malleja käytetään laajalti hydrologisten prosessien tutkimuksessa, mutta kattavia prosessipohjaisia 3D malleja ei ole juuri aiemmin sovellettu pohjoisissa olosuhteissa. Väitöskirjassa tarkasteltiin vesi- ja kiintoainetaseiden muodostumista rakenteellisissa savimaissa 3D-monihuokosmallin avulla.


Kahdella koekentällä tehtyjen pitkäjaksoisten mittausten ja simulaatioiden mukaan pohjavesivalunta voi muodostaa savimailla merkittävän valuntakomponentin horisontaalisia oikovirtausreittejä pitkin, ja pellon topografian havaittiin kontrolloivan pohjavesivalunnan määrää. Oikovirtaukset hallitsivat veden virtausta maaperässä. Tulosten mukaan pohjavesivalunnan sekundäärisen kuivatusvaikutuksen vuoksi kaltevat viljelyalueet eivät tarvitse yhtä tehokkaita kuivatusmenetelmiä kuin topografialtaan tasaiset peltoalueet. Simulaatiotulosten mukaan peltoalueet ovat myös hydrologisessa yhteydessä niitä ympäröiviin alueellisiin pohjavesisysteemeihin.


Oikovirtausreitit mahdollistivat myös kiintoaineen kulkeutumisen maaperässä. Suurin osa erodoituneesta, hienojakoisesta pintamaasta kulkeutui pelloilta pois salaoja- ja pohjavesivalunnan mukana. Pinnanalaisten kuormitusreittien dominoidessa laajalti käytettyjen suojavyöhykkeiden teho kokonaiskuormitukseen nähden on rajallinen. 3D-monihuokosmalli osoittautui mittausdatan analysointiin ja peltojen hydrologian kattavaan analyysiin sopivaksi työkaluksi. Tulosten mukaan mallien rakenteelliset epävarmuudet tulisi huomioida parametristen epävarmuuksien lisäksi.

Väitöskirjan verkko-osoite on:  http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-60-7378-1

 
 
8.6.
2017
8.6.2017

Järvimuta paljastaa ilmastossa tapahtuneita muutoksia

Saija Saarnin väitöskirja Turun yliopistossa on valmistunut. Väitöskirjan nimi on he sensitivity of annually laminated salt lake sediments in central and eastern Finland to the late holocene climate.

Ympäristö ja ilmasto vaikuttavat järvien pohjiin kerrostuvan mudan eli sedimentin ominaisuuksiin. Turun yliopistoon väitöskirjan tehnyt Saija Saarni tutki viiden Keski- ja Itä-Suomessa sijaitsevan järven sedimenttinäytteitä.

Järvimuta voi parhaimmillaan paljastaa syitä ilmastossa tapahtuneiden vaihteluiden taustalla. Järvistä kairattujen sedimenttinäytteiden muutoksia tulkitsemalla tutkijat voivat rekonstruoida tuhansia vuosia sitten ilmastossa tapahtuneiden muutosten suuruutta, nopeutta ja kestoa. 
– Ilmasto on ollut suhteellisen vakaa sen jälkeen, kun viimeinen jääkausi päättyi 11 700 vuotta sitten. Se ei kuitenkaan tarkoita, etteikö suuriakin muutoksia olisi sattunut tuona aikana. Jo viimeiseen tuhanteen vuoteen mahtuu poikkeuksellisen lämmin keskiaika sekä viileä, vasta 1800-luvulla päättynyt pieneksi jääkaudeksi kutsuttu ajanjakso, jolloin jäätiköt etenivät Keski-Euroopan vuoristoissa ja Pohjois-Norjassa. Suomessakin menetettiin satoja koleiden kesien seurauksena, Turun yliopistossa väittelevä Saija Saarni kertoo.
Jotta nykyistä ilmastoa ja ilmastonmuutoksen seurauksia voitaisiin ennustaa paremmin, on analogioita Saarnin mukaan etsittävä menneestä. Väitöskirjassaan hän tutki yhteensä viittä pienikokoista järveä Keski- ja Itä-Suomessa. Järvet sijaitsivat Suonenjoen, Viitasaaren ja Kuopion ympäristössä.
– Kuopion ympäristön järvet sijaitsevat routaherkillä alueilla. Juankosken Kuninkaisenlampi heijastelee erittäin herkästi auringon aktiivisuudessa tapahtuneita muutoksia. Kun auringon aktiivisuus on heikoimmillaan, alueella vallitsee useammin korkeapaineen selänne – talvet ovat kylmiä ja vähälumisia. Viitasaarella ja Suonenjoella olevat järvet eivät ole erityisen herkkiä roudalle, eivätkä auringon aktiivisuudessa tapahtuneet muutokset tallennu niihin, Saarni sanoo.
Viitasaaren ja Suonenjoen alue on Saarnin mukaan kuitenkin herkkä lisääntyneelle sadannalle. Alueen sadantaan vaikuttaa erityisesti talvikaudella Pohjois-Atlantin oskillaatio, eli heilahteleva monivuotinen NAO-ilmastoilmiö. Positiivinen NAO-vaihe voimistaa länsituulia erityisesti talvella, jolloin Atlantilta kulkeutuu lämmintä ja kosteaa ilmaa Keski-Suomeen asti. Tämä näkyy runsastuneina lumisateina.
– Korkea- ja matalapaineiden vaihtelu voi vaikuttaa talven keskilämpötiloihin merkittävästi. Tällaisista ilmiöistä johtuu se, että on ennustettu suurehkoja alueellisia muutoksia ilmastossa suhteessa maapallon keskilämpötilan ennustettuun muutokseen. Korkea- ja matalapainealueiden sijoittumista on silti vaikeaa ennustaa ja tietoa ilmakehän muinaisista liikkeistä tarvitaan paljon enemmän, Saarni toteaa.
Järvimuta muistuttaa puiden vuosirenkaita
Järvien pohjalle voi kerrostua lustosedimenttejä, jotka muistuttavat puiden vuosirenkaita. Kuten puiden vuosirenkaat, myös järvilustot syntyvät vuodenaikojen suurten erojen vaikutuksesta.
– Keväisin lumien sulamisen aiheuttama kevättulva huuhtoo valuma-alueelta järviin mineraalipitoista ainesta. Kasvukauden aikana pohjalle kerrostuu suurimmaksi osaksi eloperäistä ainesta. Mineraalikerroksen paksuus antaa viitteitä lumimäärien vaihtelusta ja uusimpien tutkimustulosten perusteella myös roudan muodostumisesta routaherkillä alueilla, Saarni sanoo.
Eloperäisen aineksen määrä riippuu järven sisäisestä tuotannosta, ravinteiden saatavuudesta, valuma-alueelta huuhtoutuvan orgaanisen aineksen määrästä sekä eloperäisen aineksen hajoamisesta. Karuissa järvissä eloperäistä ainesta kerrostuu enemmän sateisina kesinä johtuen valuma-alueelta huuhtoutuvista ravinteista ja orgaanisesta aineksesta.
Väitöstutkimuksessaan Saarni laski lustoja kolmesta eri järvestä Juankoskella, Viitasaarella ja Suonenjoella, kustakin 3000–4000 vuotta taaksepäin. Hän tutki lustojen fysikaalisia ominaisuuksia digitaalisen kuva- ja mikroskooppianalyysin avulla sekä kemiallisia muutoksia röntgenfluoresenssin avulla.
– Lisäksi tutkin viimeistä sataa vuotta kahdesta järvestä Kuopion lähistöllä. Lustovaihteluiden ja ilmaston suhdetta arvioin vertaamalla lustoparametrejä meteorologisiin mittausaineistoihin tilastollisin menetelmin, Saarni kertoo. Viimeisen sadan vuoden aikaiset kerrostumat ovat mielenkiintoisia myös ihmistoiminnan aiheuttamien maankäytön muutosten kannalta.
Väitöskirjan verkko-osoite on: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-29-6862-6  

 
 
19.5.
2017
19.5.2017

Vanadiinin ja kromin kemiallinen käyttäytyminen maaperässä - riskinarvioinnin tieteellinen perusta.

Inka Reijosen väitöskirja Helsingin yliopistossa on valmistunut. Väitöskirjan nimi on Chemical bioavailability of chromium and vanadium species in soil: risk assessment of the use of steel industry slags as liming materials, suomeksi Vanadiinin ja kromin kemiallinen käyttäytyminen maaperässä - riskinarvioinnin tieteellinen perusta.

Kromi (Cr) ja vanadiini (V) ovat raskasmetalleja, joita päätyy maaperään mm. fossiilisista polttoaineista, kemikaali- ja kaivosteollisuudesta sekä maanparannusaineiden ja lannoitteiden epäpuhtauksien mukana. Usein raskasmetallien haittavaikutuksia arvioidaan kokonaispitoisuuksien perusteella, mutta Cr:n ja V:n osalta niiden kemiallinen esiintymismuoto vaikuttaa huomattavasti haitallisuuteen. Kromin hapetusasteeseen perustuvista esiintymismuodoista Cr(III) on ihmisillekin välttämätön hivenravinne, kun taas Cr(VI) on erittäin myrkyllinen syöpää aiheuttava karsinogeeni. Vanadiinin vastaavat muodot ovat V(IV) ja V(V), joista V(V):a pidetään haitallisempana. Myrkyllisyyttä säätelee myös niiden saatavuus eliöille eli ns. kemiallinen biosaatavuus. Liukoisena tai helposti liukoisena Cr ja V voi päätyä herkästi eliöihin sekä huuhtoutua vesistöihin tai pohjavesiin. Tutkimuksessa havaittiin maassa tapahtuvien reaktioiden säätelevän voimakkaasti Cr:sta ja V:sta aiheutuvia riskejä ympäristölle. Kemiallista biosaatavuutta vähensi Cr(III):n ja V(IV):n saostuminen sekä pidättyminen niukkaliukoiseen muotoon. Niiden muuntuminen heikommin pidättyviksi ja haitallisemmaksi Cr(VI) ja V(V):ksi sen sijaan lisäsi riskiä päätyä eliöihin ja pohjavesiin. Myrkyllisen Cr(VI) muodostuminen peltomaassa oli kuitenkin vähäistä ja Cr(III):n hapettuminen Cr(VI):ksi vaati huomattavan korkean mangaanioksidipitoisuuden. Vanadiini sen sijaan hapettui ilman hapesta, minkä takia vähemmän happamissa oloissa V(V) esiintymismuoto on vallitseva. Maan orgaaninen aines sekä happamat olot (eli matala pH) vähensi haitallisten muotojen esiintymistä sekä niiden kemiallista saatavuutta eliöille. Työssä selvitettiin lisäksi teräksen valmistuksen sivutuotteena syntyvien emäksisten kuonien kalkitusainekäyttöön liittyviä riskejä. Kromia ja vanadiinia sisältäviä kuonia syntyy Suomessa ja maailmalla massiivisia määriä, minkä takia niiden hyötykäyttö on tavoiteltavaa. Käyttösovellusten tulee kuitenkin olla ympäristön kannalta kestäviä. Kuonien Cr on pääasiallisesti niukkaliukoista Cr(III):sta ja sen hapettuminen myrkylliseksi Cr(VI):ksi mangaanioksidien toimesta on siksi epätodennäköistä. Teräskuonien V:n vapautuminen maahan oli sen sijaan huomattavaa: jopa 12 % kuonan kokonaisvanadiinista esiintyi maassa liukoisena. Liukoisen V:n arvioitiin esiintyvän VV muotoisena. Vanadiinin liukoisuus maassa riippui maan ominaisuuksien lisäksi kuonatyypistä. Masuunikuonassa V:n liukoisuus oli heikkoa. Tutkimus osoittaa, että kromia tai vanadiinia sisältävien materiaalien tai kemikaalien ominaisuuksien kartoittaminen ei riitä tieteellisen riskinarvioinnin perustaksi. On ensiarvoisen tärkeää selvittää miten ne reagoivat päätyessään maahan. Maassa tapahtuvat reaktiot vaikuttavat huomattavasti metalleista aiheutuviin haittoihin.

Väitöskirjan verkko-osoite on: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-3224-6

 
 


Hae apurahaa verkossa


Hae apurahaa, muuta tietojasi tai tee maksupyyntö. Kaikki kätevästi verkossa apurahapalvelussamme.

Lue Vesitalous-lehteä

etusivu-section2.jpg

Uusimman lehden teemana on vesihuolto.

Tutustu lehteen