Uutta tietoa vesiensuojelukosteikkojen merkityksestä

Transkriptio

1 Uutta tietoa vesiensuojelukosteikkojen merkityksestä Vesistökunnostusverkoston vuosiseminaari 2016 Hannu Marttila, Anna-Kaisa Ronkanen, Heini Postila, Riku Eskelinen, Katharina Palmer, Björn Klöve Vesi- ja ympäristötekniikan tutkimusryhmä Oulun yliopisto

2 Vesiensuojelukosteikkojen soveltuvuus Vesiensuojelukosteikkoja on käytetty pitkään vähentämään ihmistoiminnasta aiheutuvaa kuormitusta vesistöihin Mukautuvat eri olosuhteisiin ja voidaan mitoittaa eri kuormituksille sekä olosuhteisiin Yksi eniten käytetyimmistä vesiensuojelumenetelmistä, missä pidättyminen perustuu fysikaalisiin, kemiallisiin ja biologisiin prosesseihin 2 Kuva Riku Eskelinen

3 Eri käyttökohteet ja erilaiset sovellukset Metsätalous Maatalous Turvetuotanto Jätevedenpuhdistamot Kaivosympäristö Hulevedet Wendling and Mroueh VTT Technology 2013 Kiintoaine Ravinteet Metallit ja metalloidit Lääkeaineet ja hienojakoinen muovi 3 Suomen ilmakuva oy

4 Haasteet kosteikkojen toiminnan optimoinnissa Viipymä, oikovirtaukset Koko suhteessa kuormitukseen Soveltuva alue (pohjavesipurkautumat) Talviaikainen toiminta Edustava näytteenotto toimivuuden tarkasteluun Virtaaman vaihtelu ja huiput Muuttuvat kemialliset olosuhteet Kuva Elina Isokangas 4

5 Kosteikkojen perustaminen ojitetuille alueille Haasteena löytää ojittamattomia ja hyvin soveltuvia suoalueita vedenpuhdistuskosteikoiksi valumavesien puhdistukseen Valtakunnallisilla alueidenkäyttöstrategioilla turvemaiden käyttöä ohjataan yhä enemmän jo aiemmin ojitetuille suoalueille Ojitetuille suoalueille voidaan perustaa toimiva kosteikko, mutta haasteena voi olla fosforin ja raudan huuhtoutuminen Turvelaatu ja ravinteikkuus vaikuttaa puhdistustehokkuuksiin Heini Postilan väitöskirja 2016 Kuvat Heini Postila 5

6 Kosteikkojen talviaikainen toiminta Pidättyykö ravinteet kosteikkoihin talvella ja muuttuvatko virtausreitit? Kosteikkojen toiminnassa selvää vuodenaikaisvaihtelua typen ja kemiallisen hapenkulutuksen osalta, ei fosforissa ja kiintoaineessa Kevättulvan aikaista huuhtoutumista havaittu Kosteikolla huomattaviakin muutoksia virtausreiteissä Roudan ja jää/lumikannen vaikutuksesta puhdistusprosesseihin heikosti tietoa, mutta tutkimuksia parhaillaan käynnissä Kuvat Heini Postila 6

7 Toiminta virtaamahuippujen aikana Päivittäinen näytteenotto Korentosuon pintavalutuskentältä lumensulannasta syyssateisiin Hydraulisella kuormalla ei ollut merkittävää vaikutusta fosforin, typen ja kiintoaineen puhdistustehoon Puhdistustehossa suurimmat vaihtelut kiintoaineen osalta havaittiin kevään ja syksyn ajalla kun taas kesäaikana pidätysteho oli melko vakaa Ravinteiden pidättymistä pintavalutuskentälle pääosin kesäaikaan 7

8 Haasteet kaivosympäristöissä Suuret vesimäärät ja ympärivuotinen puhdistusvaatimus Kaivosvesien sisältämät metallit ja metalloidit pidättyvät tehokkaasti turpeeseen, mutta vähän tietoa kuinka pysyvää sitoutuminen on Sulfaatti poistuu huonosti kosteikolla ja puhdistettavissa vesissä on korkeat sulfaattipitoisuudet Kaivosvesien laatu muuttuu kaivostoiminnan edetessä (avolouhos >< maanalainen louhos) Louhinnan seurauksena merkittävät typpikuormitukset, joita on haasteellista vähentää alhaisissa lämpötiloissa (talvi) 8

9 Toimintaa voidaan tehostaa eri menetelmillä Kaikilla kosteikolla on rajallinen optimaalinen toiminta-aika Jäteveden puhdistamolta kulkeutuvat kemikaalijäämät auttavat ja pidentävät pintavalutuskentän toimintaa - Pidättymisessä oleellista metallien olomuoto - Etenkin fosforin pidättyminen alumiinin paranee - Lisää kosteikon pidätyskykyä ja siten toiminta-aikaa Kosteikkojen yhdistäminen muihin passiivisiin puhdistusrakenteisiin - Reaktiiviset seinämät/suodattimet - Aktivoiduista biomateriaaleista rakennetut geotuubit - Soveltuvat ja vaihdettavissa olevat sorptiomateriaalit Ronkanen et al Ecological Engineering 9

10 Kasvien ja mikrobiyhteisöjen hyödyntäminen kosteikkojen toiminnan tehostamisessa Mikrobiologinen aktiivisuus keskeistä puhdistusprosesseissa Energiakasvien hyödyntäminen ravinteiden pidättymisessä (kiertotalous) Mykoritsalla on merkitystä symbioosissa elävän kasvin ravinteiden ottoon Myös metallien pidättyminen kasveihin tehostuu Perustutkimusta on runsaasti, kosteikkopuhdistamosovellukset alussa 10

11 Edustava näytteenotto kosteikolta Edustava vesinäytteenotto kosteikoilta haastavaa Kosteikon viipymästä johtuen samana päivänä otetut näytteet eivät edusta samaa vettä Päivittäin otettujen näytteiden perusteella tehtiin analyysi näytteenoton vaikutuksista Nykyistä tiheämpi näytteenotto ei tulosten perusteella paranna kuormitusarviota huomattavasti Mikäli epävarmuus kuormitusarvioissa halutaan minimoida, on jatkuvatoimisten sensorien käyttäminen suositeltavaa Kuva Riku Eskelinen 11

12 Suoalueiden pohjaveden purkautumiskohtien huomioon ottaminen Ulkopuolisten vesien purkautuminen kosteikkoalueelle voi merkittävästi vaikuttaa kosteikkojen toimintaan Etenkin mitoituksellisesti haasteellisia Kosteikkojen rajaus Suot ovat monimutkaisia systeemejä, joissa pohjaveden rooli voi paikallisesti vaihdella Kosteikkopuhdistamon toimintaa voi häiritä pohjaveden purkautuminen - Pitoisuudet voivat laimentua - Vähähappiset/eri laatuiset vedet voivat heikentää puhdistusprosesseja Pohjaveden purkautumista voidaan selvittää lämpökamera kuvauksilla, stabiileilla isotoopeilla ja mallinnuksella 12

13 Pajukosteikkojen hyödyntäminen pohjoisissa olosuhteissa Esimerkiksi Tanskasta ja Ruotsista saatu hyviä kokemuksia pajukosteikkojen kyvystä vähentää jätevedestä ravinteita Käsiteltävän jäteveden tai valumaveden lisäravinteilla positiivinen vaikutus pajujen kasvuun (bioenergian tuotanto) Pajuilla kyky pidättää raskasmetalleja Pajut voivat myös haihduttaa merkittävän osan käsiteltävästä vedestä Pohjoisista oloista soveltuvien pajulajien, puhdistustehokkuuden ja haihdutustehokkuuden selvitystyötä tehdään 13

14 Lääkeaineet ja mikromuovi uusina haasteina Prioriteettiaineista on tullut uusi haaste vesiensuojelulle Lääkeaineet ja mikromuovi kulkeutuvat nykyisten vedenpuhdistus- ja vesiensuojelumenetelmien lävitse Meneillään tutkimuksia missä katsotaan kosteikkojen mahdollisuuksia lääkeaineiden ja muovien pidättämiseen Tarve perustutkimukselle eri prioriteettiaineiden pidättymisprosesseista kosteikoissa

15 Kiitos! Kysymyksiä?