YYT-C2002 Ympäristökemia k2016_03_05 Itämeren_ympäristökemiasta. Vanhempi yliopistonlehtori PhD Petri Peltonen

Transkriptio

1 YYT-C2002 Ympäristökemia k2016_03_05 Itämeren_ympäristökemiasta Vanhempi yliopistonlehtori PhD Petri Peltonen

2 Itämeri Itämeren allas ja rannikkovaltiot - Itämeren valuma-alue - Nykytila ja historiallinen seuranta 2

3 Itämeren alue: valtiot ja valuma-alue Lähde: Furman, E., Pihlajamäki, M., Välipakka, P. et al. Itämeri Ympäristö ja ekologia 3

4 Itämeren syvyyskartta Lähde: Furman, E., Pihlajamäki, M., Välipakka, P. et al. Itämeri Ympäristö ja ekologi 4

5 Itämeren pintavirtauskartta Lähde: Furman, E., Pihlajamäki, M., Välipakka, P. et al. Itämeri Ympäristö ja ekologi 5

6 Itämeren hydrografia: seisova vesi (stagnaatio) Lähde: Furman, E., Pihlajamäki, M., Välipakka, P. et al. Itämeri Ympäristö ja ekologia 6

7 Happipitoisuus Lähde: Furman, E., Pihlajamäki, M., Välipakka, P. et al. Itämeri Ympäristö ja ekologia 7

8 Itämeren ja makean veden eläimet ja kasvit Lähde: Furman, E., Pihlajamäki, M., Välipakka, P. et al. Itämeri Ympäristö ja ekologia 8

9 Itämeren ekosysteemin piirteet Lähde: Furman, E., Pihlajamäki, M., Välipakka, P. et al. Itämeri Ympäristö ja ekologia 9

10 Itämeren näkösyvyyden alenema Lähde: Luonnontila.fi

11 Itämeren happitaso ja pohjaeliöstö Lähde: Luonnontila.fi

12 Itämeren happitaso ja pohjaeliöstö Lähde: Luonnontila.fi

13 Itämeripolitiikan historia, valvonta ja suojelun rooli Direktiivein suojeltu merialue - Suojelu haitallisten aineiden ja kuormituksen näkökulmasta - HELCOM Itämeren merellisen ympäristön suojelukomissio 13

14 Itämeren suojelusta Lähde: Furman, E., Pihlajamäki, M., Välipakka, P. et al. Itämeri Ympäristö ja ekologia

15 Itämeren suojelusta Lähde: Furman, E., Pihlajamäki, M., Välipakka, P. et al. Itämeri Ympäristö ja ekologia 15

19 Itämeri ja ympäristömyrkyt Mistä peräisin? POPs yhdisteet TBT veneiden maalit, limanesto Raskasmetallit Tehty: Pitoisuus- ja vaikutusmittauksia 19

20 Itämeri ja ympäristömyrkyt Itämeren haasteet ja Itämeri-politiikka Valtioneuvoston selonteko Valtioneuvoston kanslian julkaisusarja 23/ Ympäristömyrkkyjä voi joutua Itämereen yhdyskuntien ja teollisuuden jäähdytys- ja jätevesistä, torjunta-aineista, kuluttajatuotteista mukaan lukien lääkeaineet, liikenteestä ja laskeumana ilmasta - Pohjasedimentteihin sekä valuma-alueen maaperään on varastoitunut aiemman kuormituksen seurauksena haitallisia aineita, jotka voivat lähteä liikkeelle ja päätyä ravintoketjuun - Tiedot vaarallisten ja haitallisten aineiden päästöistä, esiintymisestä ja vaikutuksista ovat edelleen puutteellisia 20

21 Itämeri ja ympäristömyrkyt Itämeren haasteet ja Itämeri-politiikka Valtioneuvoston selonteko Valtioneuvoston kanslian julkaisusarja 23/ Kaikkein haitallisimpia ympäristömyrkkyjä ovat pysyvät orgaaniset yhdisteet (POP-yhdisteet, esimerkiksi dioksiini, PCB, DDT) ja ne voivat aiheuttaa terveydelle haittaa jo pieninä pitoisuuksina - Pohjoisen Itämeren osien rasvaisten kalojen, kuten silakan, lohen, taimenen ja muikun käytölle on asetettu rajoituksia korkeiden dioksiinipitoisuuksien vuoksi - Kaukokulkeutumisen ja aineiden pitkäikäisyyden vuoksi vaarallisten ja haitallisten aineiden käyttöä on rajoitettu kv. sopimuksilla - EU:n kemikaalilainsäädäntö (REACH) korostaa teollisuuden vastuuta myrkyllisten kemikaalien riskien arvioinnissa 21

22 Itämeri ja ympäristömyrkyt Itämeren haasteet ja Itämeri-politiikka Valtioneuvoston selonteko Valtioneuvoston kanslian julkaisusarja 23/ TBT-maaleja (tributyylitina) on käytetty alusten rungoissa vesieliöiden kiinnittymisenestoaineena ja massa- ja paperiteollisuudessa liman ja homeen torjuntaan,puutavaran suojaukseen sekä kalankasvattamoilla - TBT on erittäin haitallista vesiympäristössä ja pohjan maa-ainekseen kiinnittyneet orgaaniset tinayhdisteet voivat vapautua isojen ruoppausten yhteydessä - EU-alueella orgaanisten tinayhdisteiden käyttö on kielletty myös kalankasvattamoiden laitteissa sekä teollisuuden jäähdytys- ja jätevesien käsittelyssä 22

23 Dia lähde, Itämeri - haitta-aineet: Lehtonen, Kari K. SYKE Merikeskus 23

24 Dia lähde, Itämeri : Lehtonen, Kari K. SYKE Merikeskus 24

25 Meriliikenteen päästöt Öljy- ja hulevesipäästöt (hiilivedyt) 25

26 Itämeren suojelusta meriliikenteen päästöt Lähde: Furman, E., Pihlajamäki, M., Välipakka, P. et al. Itämeri Ympäristö ja ekologia 26

27 Itämeri ja polttoaineiden rikkipäästöt Itämeren haasteet ja Itämeri-politiikka Valtioneuvoston selonteko Valtioneuvoston kanslian julkaisusarja 23/ Kansainvälisen merenkulkujärjestön IMO:n uusilla säännöksillä vähennetään haitallisia rikkipäästöjä, jotka vaikuttavat miehistön ja rannikkoseuduilla asuvien ihmisten terveyteen ja meren happamoitumiseen - Polttoaineen laatuvaatimuksia tiukentamalla voidaan vähentää hiukkaspäästöjä, jotka ovat erityisen haitallisia terveydelle - Sopimuksen mukaan polttoaineen rikkipitoisuutta alennetaan globaalilla tasolla nykyisestä 4,5 prosentista 3,5 prosenttiin vuoden 2012 alusta, ja 0,5 prosenttiin vuoden 2020 alusta. IMO:n säännökset mahdollistavat myös rikkipesureiden käytön - Erityisalueilla (Itämeri, Pohjanmeri, Englannin kanaali) rikkipitoisuustaso laskee heinäkuussa 2010 yhteen prosenttiin ja vuoden 2015 alusta 0,1 prosenttiin. Nykyinen rikkipitoisuuden enimmäisraja Itämerellä on 1,5 prosenttia 27

28 Tutkimuksista Haitalliset aineet Itämeressä Mitä puhdistetusta jätevedestä pääsee Itämereen COHIBA projekti Haitallisten aineiden suhteelliset päästöt Itämereen Silakan PCB pitoisuus, DDT, Lyijy (Pb) Ks. Netlähde: Luonnontila.fi. Tämä Google -lähde päivitetään 1 2 v. välein BONUS + BEAST Projektit (Biomarkkerit) 28

29 Haitallisilla aineilla pilaantuneet merialueet Itämeressä Lähde: Furman, E., Pihlajamäki, M., Välipakka, P. et al. Itämeri Ympäristö ja ekologia 29

30 Example 1: Itämeren tila. Haitallisten aineiden kulkeutuminen vesiin, 11 eri haitallista ainetta arviotu Lähde: Rantajärvi Leena Itämeren haitalliset aineet halutaan kuriin YMPÄRISTÖ 4 / 2012 ( Stellatum Oy, 26. vuosikerta, ISSN , s

31 Haitta-aineiden kulkeutuminen Itämereen Lähde: Rantajärvi Leena Itämeren haitalliset aineet halutaan kuriin YMPÄRISTÖ 4 / 2012 Stellatum Oy, 26. vuosikerta, ISSN , s

32 Haitta-aineiden kulkeutuminen Itämereen Lähde: Rantajärvi Leena Itämeren haitalliset aineet halutaan kuriin YMPÄRISTÖ 4 / 2012 Stellatum Oy, 26. vuosikerta, ISSN , s

33 Example 1: Itämeren tila. Haitallisten aineiden kulkeutuminen vesiin, 11 eri haitallista ainetta arviotu Lähde: Rantajärvi Leena Itämeren haitalliset aineet halutaan kuriin YMPÄRISTÖ 4 / 2012 ( Stellatum Oy, 26. vuosikerta, ISSN , s

34 Päästöt vesiin, Suomi ( Lähde: Rantajärvi Leena Itämeren haitalliset aineet halutaan kuriin YMPÄRISTÖ 4 / 2012 Stellatum Oy, 26. vuosikerta, ISSN , s

37 Haitalliset pintakäsittelyaineet (PFOS ja PFOA) Itämeren laskeuma-alueella ( Lähde: Rantajärvi Leena Itämeren haitalliset aineet halutaan kuriin YMPÄRISTÖ 4 / 2012 Stellatum Oy, 26. vuosikerta, ISSN , s

38 Haitallisten aineiden suhteelliset päästöt Itämereen ( Lähde: Rantajärvi Leena Itämeren haitalliset aineet halutaan kuriin YMPÄRISTÖ 4 / 2012 Stellatum Oy, 26. vuosikerta, ISSN , s

39 Itämeren haitalliset aineet Lähde Luonnontila.fi,

40 Itämeren kalojen vaarallisista kemikaaleista Ref. Anna-Liisa Pikkarainen väitökirja Organic contaminants - occurrence and biological effects in the Baltic Sea Polyaromaattisten hiilivetyjen (PAH-yhdisteiden) tiedetään kuuluvan haitallisimpiin aineisiin meriympäristössä - Itämeren laivaliikenteen voimakas kasvu heijastuu jo PAHpitoisuuksina - Itämeren pohjasedimentistä määritetty PAH-pitoisuus vaihteli välillä µg kg-1 (sedimentin kuivapainossa) - Suurin PAH-pitoisuus määritettiin itäiseltä Gotlannin syvänteeltä - Itämeren pohjasedimenttiin kertyneiden PAH-yhdisteiden pitoisuuksien osoitettiin olevan tasolla, joka voi aiheuttaa kaloilla lisääntynyttä maksasairausriskiä, lisääntymisen heikentymistä ja muutoksia kalojen kasvuun - Simpukoista löydettiin PAH-pitoisuuksia väliltä µg kg- 1 (märkäpainossa) 40

41 Itämeren kalojen vaarallisista kemikaaleista Ref. Anna-Liisa Pikkarainen väitökirja Organic contaminants - occurrence and biological effects in the Baltic Sea Vaikka polykloorattujen bifenyylien (PCB-yhdisteiden) ja organoklooriyhdisteiden kuten DDT-yhdisteiden käyttö on ollut kiellettyä vuosikymmenten ajan, niitä on edelleenkin osoitettavissa kertyneinä Itämeren sedimentissä, silakoissa ja merenpohjalla elävissä simpukoissa - Itämeren sedimentti on mahdollinen PCB- ja DDT-yhdisteiden lähde, josta näitä yhdisteitä voi päästä kertymään mm. simpukoihin ja kaloihin - Suomea ympäröiviltä merialueilta kerättyjen silakoiden PCBja DDT-pitoisuudet olleet Merentutkimuslaitoksen seurannassa kuitenkin laskussa 1980-luvulta lähtien - Suomenlahden ja Pohjoisen Itämeren PCB-pitoisuudet ja silakan DDTn hajoamistuotteen DDEn pitoisuudet ovat huolestuttavia ekotoksikologisten kriteerien perusteella 41

42 Itämeren haitalliset aineet Lähde Luonnontila.fi, 2016

48 Ekosysteemiterveys Ravintotekijät Biomarkkerit ja bioindikaattorit 48

51 Dia lähde: Lehtonen, Kari K. SYKE Merikeskus 51

54 Haitallisten aineiden eliövaikutukset Itämeressä Lähde: Furman, E., Pihlajamäki, M., Välipakka, P. et al. Itämeri Ympäristö ja ekologia 54

62 Ravintotekijöistä 62

63 Itämeren haitalliset aineet ja ravinto Lähde: Furman, E., Pihlajamäki, M., Välipakka, P. et al. Itämeri Ympäristö ja ekologia 63

64 Itämeren haitalliset aineet ja ravinto Lähde: Furman, E., Pihlajamäki, M., Välipakka, P. et al. Itämeri Ympäristö ja ekologia 64

65 Kalan altistus orgaanisille myrkyille Itämeressä Lähde: Furman, E., Pihlajamäki, M., Välipakka, P. et al. Itämeri Ympäristö ja ekologia 65

66 Kalan kudoksen EROD-aktiivisuus Itämeressä Ref. Anna-Liisa Pikkarainen väitökirja Organic contaminants - occurrence and biological effects in the Baltic Sea Työssä kehitettiin biologisten vaikutusten tutkimusta varten herkät nestekromatografiaan perustuvat analyysimenetelmät: - Analyysimenetelmä PAH-metaboliittien määrittämiseksi kalan sappinesteestä - Analyysimenetelmä kalan maksan entsyymiaktiivisuuden (EROD-aktiivisuus) määrittämiseksi - Näiden nk. biomarkkerimenetelmien avulla voitiin arvioida kalojen altistumista PAH-yhdisteille 66

67 Kalan Gonadosomaattinen indeksi GSI - Kalalle laskettiin gonadosomaattinen indeksi (GSI) laskukaavalla: - GSI(%) = gonadien paino (g )* 100 / perattu paino (g) eli näin saatu %-luku - GSI on gonadosomaattinen indeksi (GSI=100*(sukutuotteiden massa) / kalan kokonaismassalla - Eli kyse on kalan lisääntymispotentiaalista 67

70 Merikotkan lisääntymistehokkuus Itämeressä Lähde: Furman, E., Pihlajamäki, M., Välipakka, P. et al. Itämeri Ympäristö ja ekologia 70

72 Lähde: FM Carina (Kristina) Björkblomin (o.s. Kippasto) Väitöskirja, Åbo Akademi, Matemaattis-luonnontiet. Tiedekunta Assessment of Endocrine Disrupting Activities in the Aquatic Environment - Hormonitoimintaa häiritsevät aineet ovat synteettisiä tai luonnosta peräisin olevia yhdisteitä jotka häiritsevät eliöiden hormonijärjestelmän toimintaa, johtaen häiriöihin kuten sukupuolen muuttumiseen ja steriiliyteen - Aineita pääsee vesistöihin lääkeaineiden, torjunta-aineiden sekä teollisten tuotteiden jääminä - Ihmisen ja muiden selkärankaisten hormonijärjestelmät ovat hyvin samankaltaiset - Aikaisemmissa tutkimuksissa vedenpuhdistamoiden tai paperiteollisuuden jätevesille altistuneilla kaloilla on todettu hormonaalisia häiriöitä 72

73 Lähde TUKES: Käytetty Kansainvälisessä kemikaaliturvallisuusohjelmassa (WHO/IPCS, 2002) on sovittu alustavasta hormonitoimintaa häiritsevien kemikaalien määritelmästä: - Hormonitoimintaa häiritsevä kemikaali on sellainen eksogeeninen (elimistön ulkopuolelta tuleva) aine tai aineseos, joka muuttaa hormonijärjestelmän toimintaa ja aiheuttaa siksi haittavaikutuksia kokonaisessa organismissa, sen jälkeläisissä tai (osa) populaatioissa - Hormonitoimintaa häiritsevien kemikaalien uskotaan vaikuttavan hormonijärjestelmän toimintaan ainakin kolmella tavalla: - jäljittelemällä elimistön luonnollisten hormonien vaikutusta - estämällä luonnollisten hormonien vaikutuksia - vaikuttamalla hormonien pitoisuuteen elimistössä 73

74 Rehevöityminen Typpi (N) ja Fosfori (P) 74

75 Itämeren rehevöitymisen tila 2010 Lähde: Furman, E., Pihlajamäki, M., Välipakka, P. et al. Itämeri Ympäristö ja ekologia 75

76 Itämeren ekosysteemin vuodenaikarytmi Lähde: Furman, E., Pihlajamäki, M., Välipakka, P. et al. Itämeri Ympäristö ja ekologia 76

77 Itämeren rehevöityminen ja sen seuraukset Lähde: Furman, E., Pihlajamäki, M., Välipakka, P. et al. Itämeri Ympäristö ja ekologia 77

78 Rehevöitymisen noidankehä Itämeressä Lähde: Furman, E., Pihlajamäki, M., Välipakka, P. et al. Itämeri Ympäristö ja ekologia 78

79 Rehevöityminen on Itämeren suojelun pahin ongelma Lähde: Itämeren haasteet ja Itämeri-politiikka Valtioneuvoston selonteko Valtioneuvoston kanslian julkaisusarja 23/2009, ISSN Itämeri on erittäin herkkä, suhteellisen matala ja osittain suljettu vesialue, jossa veden vaihtuvuus on hidasta - vesimassa on kerrostunutta, mikä estää vesimassan sekoittumisen ja hapen siirtymisen pinnalta - Ainoa tapa saada uutta, hapekasta vettä Itämeren pohjalle on riittävän voimakas suolaisen Pohjanmeren vesipulssi Itämerelle - Rantavaltioissa asuu n. 85 miljoonaa ihmistä ja ihmistoiminnan aiheuttama kuormitus vuosikymmenien aikana näkyy tänä päivänä merellisen ympäristön heikkona tilana Rehevöityminen on seurausta siitä, että vesistöön on joutunut liian suuria määriä typpeä ja fosforia 79

80 Itämeren rehevöityminen kokonaisravinnekuormituksen johdosta Lähde: Furman, E., Pihlajamäki, M., Välipakka, P. et al. Itämeri Ympäristö ja ekologia 80

82 Levien runsaus Itämeressä Lähde: Luonnontila.fi

86 Leväindeksi

87 Kokonaisravinnekuormitus Typpi ja fosfori

89 Itämeren typpi Lähde: Luonnontila.fi,

92 Itämeren typen alkuperä Suomenlahdessa Lähde: Luonnontila.fi,

93 Itämeren fosfori Lähde: Luonnontila.fi,

96 Itämeren fosforin alkuperä Suomenlahdessa Lähde: Luonnontila.fi,