Ydinjätteen riskien arviointiin soveltuvan radioekologisen mallintamisen kehittäminen empiirisen aineiston valossa.



Samankaltaiset tiedostot
Ydinjätteen riskien arviointiin soveltuvan radioekologisen mallintamisen kehittäminen empiirisen aineiston valossa

Jukka Juutilainen

Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoittamisen ekologinen riskinarviointi metsäekosysteemissä

Ydinjätteen riskien arviointiin soveltuvan radioekologisen mallintamisen kehittäminen maa- ja vesiekosysteemissä (YRMA)

Harjavallan sulaton raskasmetallipäästöt

ARVIOINTIPERIAATTEET

URAJÄRVEN LLR-KUORMITUSVAIKUTUSMALLINNUS

Miten tukea ja ohjata opiskelijoiden työssä tapahtuvaa oppimista? Anne Virtanen

Hulevesien määrän ja laadun vaihtelu Lahden kaupungin keskusta- ja pientaloalueilla

Esimerkki 8. Ratkaise lineaarinen yhtälöryhmä. 3x + 5y = 22 3x + 4y = 4 4x 8y = r 1 + r r 3 4r 1. LM1, Kesä /68

LUONNONHUUHTOUMA Tietoa luonnonhuuhtoumasta tarvitaan ihmisen aiheuttaman kuormituksen arvioimiseksi Erityisesti metsätalous


Oletetaan, että funktio f on määritelty jollakin välillä ]x 0 δ, x 0 + δ[. Sen derivaatta pisteessä x 0 on

HAUKILUOMA II ASEMAKAAVA-ALUE NRO 8360

Ravinnerikkaat viljelykasvit kansanterveyden perustana

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY LUONNONVARAKESKUS VANTAA, ROVANIEMI

Vesiensuojelu metsän uudistamisessa - turv la. P, N ja DOC, kiintoaine Paljonko huuhtoutuu, miksi huuhtoutuu, miten torjua?

BIOHIILI; Biohiilen vaikutus metsämaan hiilen ja typen virtoihin

Aki Taanila YHDEN SELITTÄJÄN REGRESSIO

TILASTOLLINEN LAADUNVALVONTA

Liitetaulukko 1/11. Tutkittujen materiaalien kokonaispitoisuudet KOTIMAINEN MB-JÄTE <1MM SAKSAN MB- JÄTE <1MM POHJAKUONA <10MM

Kemometriasta. Matti Hotokka Fysikaalisen kemian laitos Åbo Akademi

Ympäristön saastumisen indikaattorit; Lapin poron ja hirven POP-yhdisteet

Miksi ja millaista hulevesikohteiden seurantaa tarvitaan? Uudet hulevesien hallinnan Smart & Clean ratkaisut Kick Off

2 k -faktorikokeet. Vilkkumaa / Kuusinen 1

Käymäläkompostin ja erotellun virtsan käyttäminen lannoitteena. DT-konferenssi Seija Haapamäki

Määräys STUK SY/1/ (34)

Matematiikan tukikurssi

Metsien hiilitaseet muuttuvassa ilmastossa Climforisk-hankkeen loppuseminaari,

2 1. Johdanto Tama Geologian tutkimuskeskuksen Kuopion yksikon tekema mineraalivarantoarvio koskee Niinikosken esiintymaa Kotalahden nikkelivyohykkeel

Virtaus pohja- ja pintaveden välillä. määritysmenetelmiä ja vaikutuksia harjualueiden vesistöihin

MAA10 HARJOITUSTEHTÄVIÄ

Paula Jantunen, FM (väit.) MUTKU-päivät, Hämeenlinna Sorption merkitys kemikaaliriskinarvioinnissa

Orgaanisten epäpuhtauksien määrittäminen jauhemaisista näytteistä. FT Satu Ikonen, Teknologiakeskus KETEK Oy Analytiikkapäivät 2012, Kokkola

monissa laskimissa luvun x käänteisluku saadaan näyttöön painamalla x - näppäintä.

Metsäbioenergian kestävyyden rajat

Lkm keski- maksimi Lkm keski- maksimi. Lkm keski- maksimi Lkm keski- maksimi

17VV VV 01021

LaPaMa Lannoita paremmin -malli. Viljavuusanalyysin käyttö. Tuomas J. Mattila Erikoistutkija, SYKE Maanviljelijä

Metsämuuronen: Tilastollisen kuvauksen perusteet ESIPUHE... 4 SISÄLLYSLUETTELO METODOLOGIAN PERUSTEIDEN KERTAUSTA AINEISTO...

Talvivaara Sotkamo Oy

Sokerijuurikkaan lannoitus. Aleksi Simula

Taustapitoisuusrekisteri TAPIR. Timo Tarvainen Geologian tutkimuskeskus

Prosessit etyön kehittämisessä

Vesiruton mahdollisuudet maanparannusaineena

ASIANTUNTIJALAUSUNTO 1638/210/ Elintarviketurvallisuusvirasto Evira

ENTINEN ÖLJYVARASTOALUE ÖLJYSATAMANTIE 90, AJOS, KEMI

Neulastutkimus Tampereen Tarastenjärvellä

ILMASTONMUUTOS TÄNÄÄN

SAIPPUALIUOKSEN SÄHKÖKEMIA JOHDANTO

KaiHali & DROMINÄ hankkeiden loppuseminaari

ja piirrä sitä vastaavat kaksi käyrää ja tarkista ratkaisusi kuvastasi.

Mat Tilastollisen analyysin perusteet, kevät 2007

Kuusakoski Oy:n rengasrouheen kaatopaikkakelpoisuus.

KALOJEN ELOHOPEAPITOISUUS VUONNA 1992

Tampereen Infra Yhdyskuntatekniikka

Matematiikan tukikurssi

Kuusen kasvun ja puutavaran laadun ennustaminen

Firan vesilaitos. Laitosanalyysit. Lkm keski- maksimi Lkm keski- maksimi

Metsätalouden vaikutukset Kitkaja Posionjärvien tilaan

KOHMALAN OSAYLEISKAAVA, NOKIA MAAPERÄN ARSEENIN TAUSTAPITOISUUSTUTKIMUS

Ilmastonmuutos ja metsät: sopeutumista ja hillintää

1. Tilastollinen malli??

Säteilyturvakeskuksen määräys turvallisuusluvasta ja valvonnasta vapauttamisesta

Avoin data liiketoiminnassa. EnviroCase Oy

Luonnonmukaiset biosuodatusratkaisut hulevesien ravinne-, raskasmetalli- ja mikromuovikuormituksen hallinnassa

Bentoniitti- ja tunnelin täyteainetutkimuksen osaamistason kartoitus

!"## "$! % & $ $ " #$ " '( $&

Pellettien pienpolton haasteet TUOTEPÄÄLLIKKÖ HEIKKI ORAVAINEN VTT EXPERT SERVICES OY

Jousen jaksonaikaan vaikuttavat tekijät

TERRAFAME OY OSA VI TERRAFAMEN KAIVOKSEN ALAPUOLISTEN VIRTAVESIEN VESISAMMALTEN METALLIPITOI- SUUDET VUONNA Terrafame Oy. Raportti 22.4.

17VV VV Veden lämpötila 14,2 12,7 14,2 13,9 C Esikäsittely, suodatus (0,45 µm) ok ok ok ok L. ph 7,1 6,9 7,1 7,1 RA2000¹ L

SULFIDIEN AIHEUTTAMA KUPARIN JÄNNITYSKORROOSIO

JAKSOLLINEN JÄRJESTELMÄ

KaliVesi hankkeen keskustelutilaisuus. KE klo 18 alkaen

KK4 P25 KK2 P24 KK1 KK3 P26 KK5 P23. HP mg/kg öljy. HP mg/kg öljy. Massanvaihto 2004 (syv. 3m) Massanvaihto 2000

CHEM-C2230 Pintakemia. Työ 2: Etikkahapon adsorptio aktiivihiileen. Työohje

Tutkimuskohteen sijainti Kalvola, Leteensuo Kartan mittakaava 1:

Metsä oppimisympäristönä ja oppimisen kohteena

Johtuuko tämä ilmastonmuutoksesta? - kasvihuoneilmiön voimistuminen vaikutus sääolojen vaihteluun

PROJEKTIN OHJAUS JA SEURANTA JOUNI HUOTARI, ESA SALMIKANGAS

Asteen verran paremmin

MINERAALI- TUOTTEET Kierrätys ja Mineraalituotteet

POSIVA OY LIITE 6 2 OLKILUODON KAPSELOINTI- JA LOPPUSIJOITUSLAITOKSEN RAKENTAMISLUPAHAKEMUS

Hyvä vesihuoltohanke, suunnittelijan näkökulma

KJR-C2002 Kontinuumimekaniikan perusteet

Kasvatuskokeet mädätysjäännös- ja kompostiseoksilla

Ilmastonmuutos ja Itämeri Vaikutukset ekosysteemille?

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

Tampereen yliopisto Tietokonegrafiikka 2013 Tietojenkäsittelytiede Harjoitus

LATVUSMASSAN KOSTEUDEN MÄÄRITYS METSÄKULJETUKSEN YHTEYDESSÄ

Maksimit ja minimit 1/5 Sisältö ESITIEDOT: reaalifunktiot, derivaatta

MARKKU PAVELA Työterveyshuollon el, FM. Harjavallan Suurteollisuuspuiston työterveysasema

Kasvihuonekaasutaseet tutkimuksen painopisteenä. Paavo Ojanen Metsänparannussäätiön 60-vuotisjuhla

Siemenviljelyohjelman tilannekatsaus

Optimointi. Etsitään parasta mahdollista ratkaisua annetuissa olosuhteissa. Ongelman mallintaminen. Mallin ratkaiseminen. Ratkaisun analysointi

Haitta-aineiden sitoutuminen sedimenttien stabiloinnissa. Satamien ympäristöverkon teemapäivä,

Käsitys metsäojituksen vesistökuormituksesta on muuttunut miksi ja miten paljon? Mika Nieminen

Mat Systeemien identifiointi

Osaamista ajoneuvoteollisuuden kanssa ConceptCar. Jukka Joutsenvaara

Transkriptio:

KYT2014 Puoliväliseminaari 17.4.2013 Ydinjätteen riskien arviointiin soveltuvan radioekologisen mallintamisen kehittäminen empiirisen aineiston valossa Jukka Juutilainen

Tutkimusryhmä Jukka Juutilainen, professori Hankepäällikkö Toini Holopainen, Metsäekosysteemin asiantuntemus professori Mikko Kolehmainen, Mallintamisen asiantuntemus professori Sari Makkonen, Ekologisten ympäristöriskien erikoistutkija (FT) asiantuntemus Elina Häikiö, yliopistonlehtori (FT) asiantuntemus Kasvifysiologian ja kasvien kasvatuksen Anne Kasurinen, tutkija Maaperäekologian asiantuntemus, (FT) osaprojektin 2 käytännön toteutus Päivi Roivainen, tutkija Osallistuu osaprojektien 1 & 2 (FT) toteutukseen Tiina Tuovinen, tutkija Osaprojektin 1 käytännön toteutus, (FM) jatkokoulutettava

Taustaa Edellinen hanke: Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoittamisen ekologinen riskinarviointi metsäekosysteemissä

Radioekologiaa loppusijoituksen näkökulmasta: radionuklidien siirtyminen maaperästä kasveihin on tärkeä prosessi

Siirtokerroin Radioekologisessa mallinnuksessa siirtymistä kuvataan yleisesti siirtokertoimella eli pitoisuussuhteella mallin eri osien (esim. maaperä, kasvi) välillä (CR=concentration ratio; TF=transfer factor) Siirtokertoimeen liittyy tyypillisesti suurta vaihtelua Edellisessä hankkeessa määritettiin loppusijoituksen kannalta tärkeiden alkuaineiden siirtokertoimia suomalaisessa metsäekosyysteemissä

Lineaarisuusoletus Siirtokertoimeen liittyy lineaarisuusoletus, jonka mukaan esim. kasvin pitoisuus kasvaa lineaarisesti maaperäpitoisuuden kasvaessa ja siirtokerroin on vakio kaikissa maaperäpitoisuuksissa. Lineaarisuusoletuksen kritiikkiä on esitetty jo usean vuosikymmenen ajan. Siirtokerrointa käytetään kuitenkin yleisesti, sillä näin malleista saadaan yksinkertaisia Lineaarisuusoletusta testattiin edellisessä hankkeessa

Osaprojekti 1: Siirtymisen epälineaarisuuden vaikutus biosfäärimallinnukseen Lähtökohtana aiemman hankkeen havainto, että siirtyminen maaperästä kasveihin ei ole lineaarista

Pitoisuuksien ja siirtokerrointen hajontakuviot välttämättämälle (Zn) ja eivälttämättömälle (Pb) alkuaineelle

Simulaatio: miltä hajontakuvioiden pitäisi näyttää, jos lineaarisuusoletus pätee? 1. Kasvin pitoisuus maaperän pitoisuuden funktiona 2. Siirtokerroin maaperän pitoisuuden funktiona 8 2,5 7 6 2 5 1,5 4 3 1 2 0,5 1 0 0,05 0,2 0,8 3,2 12,8 0 0,05 0,2 0,8 3,2 12,8

Pitäisikö siirtymisen olla lineaarinen? Kasveihin oton epälineaarisuus on tunnettu ja tunnustettu asia muilla tieteen aloilla Ravinteiden otto Raskasmetallien otto 14 12 10 8 Freundlich Näillä aloilla kasveihin ottoa on kuvattu Freundlichin yhtälöllä C p = ac s b Langmuirin yhtälöllä C p = abc s /(1 + bc s ) 6 4 2 0 0 10 20 30 40 50 3,5 3 2,5 2 Langmuir C p = pitoisuus kasvissa; C s = pitoisuus maassa 1,5 1 0,5 0 0 10 20 30 40 50

8 7 6 5 4 3 2 1 Simulaatio: oletetaan kasvin pitoisuuden määräytyvän Langmuirin yhtälön mukaan, lisäksi satunnaisvaihtelua 1. Kasvin pitoisuus maaperän pitoisuuden funktiona 0 0,05 0,2 0,8 3,2 12,8 30 25 20 15 10 5 2. Siirtokerroin maaperän pitoisuuden funktiona 0 0,05 0,2 0,8 3,2 12,8

Havaitut siirtokertoimet maaperäpitoisuuden funktiona: epälineaarinen sovitus

Pitoisuus kasvissa vs. pitoisuus maassa: havainnot, Langmuir-sovitus ja lineaarisuusoletus Zn concentration in leaf oravmarjpit 100 80 60 40 20 0 0 20 40 60 80 Soil total Zn concentration mg kg -1 (DW) linear

Osaprojekti 2: Kokeellinen ekosysteemi alkuaineiden siirtymisen simulointiin Aiemmassa hankkeessa pyrittiin määrittämään siirtokertoimia myös eläimiin (lieroihin ja maakiitäjäisiin) Edustavien ja käyttökelpoisten näytteiden saaminen luonnonvaraisista eläimistä osoittautui kuitenkin vaikeaksi

2011: kokeellisen ekosysteemin pystyttäminen ja testaus Mesokosmoskoe yliopiston tutkimuspuutarhalla Uraanipitoista maata Nilsiän Murtolahdesta normaalimaata puutarhan alueelta Mesokosmoksiin kolmea kasvilajia (koivu, heinä, saniainen) ja kahta eläinlajia (kotilo, liero)

Tavoitteet Siirtymisen epälineaarisuuden vaikutus biosfäärimallinnukseen Tulokset 17.04.2013 mennessä Artikkelit: Tuovinen TS et al. Soil-to-plant transfer is not linear: results for five elements relevant to radioactive waste in five boreal forest species. Science of the Total Environment 410:191-197 (2011) Roivainen P et al. Element interactions and soil properties affecting the soil-to-plant transfer of six elements relevant to radioactive waste in boreal forest. Radiat Environ Biophys 51:69-78 (2012). Tuovinen TS et al. Transfer of 137 Cs from water to fish is not linear in two northern lakes. Hydrobiologia DOI 10.1007/s10750-012-1224-8. (2012) http://www.sciencedaily.com/releases/2012/07/120731103031.htm Käsikirjoitus tekeillä: mitä alkuaineiden epälineaarinen siirtyminen merkitsee radioekologisen mallintamisen kannalta.

Tavoitteet Kokeellinen ekosysteemi alkuaineiden siirtymisen simulointiin Tulokset 17.04.2013 mennessä Vuonna 2011 pystytetyn kokeen näytteistä on määritetty alkuainepitoisuudet. Kuusi mesokosmosta pidettiin yllä kesällä 2012 (lisättiin lieroja keväällä). Pitoisuudet määritetty. 2012 tehtiin kotilotulosten varmistamiseksi erillisiä mikrokosmoskokeita (koivun lehdet, kotilot, maa±). Näistäkin pitoisuudet määritetty Aineiston alustavia analyysejä tehty

Tavoitteet Tulokset 17.34.2012 mennessä Tutkijankoulutus Päivi Roivaisen väitöskirja Characteristics of soil-to-plant transfer of elements relevant to radioactive waste in boreal forest on hyväksytty ja tohtorin tutkinto valmistunut 2011 T. Tuovisen väitöskirjan kaksi osatyötä julkaistu. Tuovinen TS et al. Sci Tot Environ, 410: 191-197. 2011 Tuovinen TS et al. Hydrobiologia DOI 10.1007/s10750-012- 1224-8. 2012 Muut opinnäytteet: Rytkönen T. 2012. Accumulation of metals, cobalt (Co), molybdenum (Mo) and nickel (Ni), to soil invertebrates in a boreal forest in Nilsiä, Eastern Finland. Pro gradu. Turunen S. 2012. Cesiumin siirtyminen ravintokasveista poroon Pohjois-Suomessa. LuK-tutkielma.

Siirtyminen vedestä eliöön vs. syödystä syöjään vesiekosysteemissä (Tuovinen ym., 2012)

Uusia havaintoja kokeellisesta ekosysteemistä: Siirtyminen koivun lehdestä lehtokotiloon Pitoisuus kotilossa (mg/kg) Co 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0 1 2 3 Pitoisuus koivun lehdessä (mg/kg) Pitoisuus kotilossa (mg/kg) 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 Mo 0.0 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Pitoisuus koivun lehdessä (mg/kg) havainto geometrinen keskiarvo havainto geometrinen keskiarvo Selitys: välttämättömien alkuaineiden pitoisuus eläimen kudoksissa säätyy vakiotasolle

Siirtyminen koivun lehdestä lehtokotiloon Ni Pitoisuus kotilossa (mg/kg) 3 2 1 0 0 2 4 6 8 10 Pitoisuus koivun lehdessä (mg/kg) havainto geometrinen keskiarvo

Siirtyminen koivun lehdestä lehtokotiloon: eivälttämättömät alkuaineet Pitoisuus kotilossa (mg/kg) 0.15 0.10 0.05 0.00 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 Pitoisuus koivun lehdessä (mg/kg) U Pitoisuus kotilossa (mg/kg) 0.4 0.3 0.2 0.1 Pb 0.0 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 Pitoisuus koivun lehdessä (mg/kg) havainto geometrinen keskiarvo havainto geometrinen keskiarvo Lyijyn kertymisestä elimistöön tiedetään: käyttäytyy kuten kalsium

Siirtokertoimet koivun lehdestä lehtokotiloon 3 Mo Siirtokerroin kotiloon 2 1 0 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Pitoisuus koivun lehdessä (mg/kg) 1.5 Ni havainto geometrinen keskiarvo Siirtokerroin kotiloon 1.0 0.5 0.0 0 2 4 6 8 10 Pitoisuus koivun lehdessä (mg/kg)

Siirtokertoimet koivun lehdestä lehtokotiloon Pb U 2.5 4 Siirtokerroin kotiloon 2.0 1.5 1.0 0.5 Siirtokerroin kotiloon 3 2 1 0.0 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 Pitoisuus koivun lehdessä (mg/kg) 0 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 Pitoisuus koivun lehdessä (mg/kg) havainto geometrinen keskiarvo havainto geometrinen keskiarvo

Siirtokertoimet maasta lieroon Mo U 2.5 0.8 Siirtokerroin lieroon 2.0 1.5 1.0 0.5 Siirtokerroin lieroon 0.6 0.4 0.2 0.0 0 1 2 3 Pitoisuus maassa (mg/kg) 0.0 0 1 35 40 45 50 Pitoisuus maassa (mg/kg) havainto geometrinen keskiarvo havainto geometrinen keskiarvo