Kun aineiden kierto häiriintyy ekologinen ympäristöongelma
1. Happamoituminen Fossiilisten polttoaineiden polttaminen 1. Ilman typpi (N 2 ) reagoi korkeassa lämpötilassa hapen kanssa typen oksideja (NO, NO 2, NO 3 ) reagoi veden (H 2 O) kanssa typpihapoketta (HNO 2 ) ja typpihappoa (HNO 3 ) 2. Polttoaineen rikkiä (S) poltetaan rikkidioksidi (SO 2 ) reagoi veden (H 2 O) kanssa rikkihapoketta (H 2 SO 3 ) ja rikkihappoa (H 2 SO 4 ). Seurauksia: - Maaperän happamoituminen kasvien ravinnetalous järkkyy, hajottajat katoavat, myrkyt kuten raskasmetallit liikkeelle. - Vesien happamoituminen eliökuolemat - Kasvien vauriot (esim. havupuiden neulasten vahapeitteen liukeneminen = harsuuntuminen) - Kulttuurikohteiden (erityisesti kalkkikivisten) vauriot, ruostuminen jne.
Vesistöjen happamoituminen Suomalaiset humusvedet erityisen herkkiä happamoitumiselle 1. Luonnostaan happamia (kangasturpeen humus- ja fulvohapot) 2. Alhainen alkaliniteetti eli puskurikyky (vähän karbonaatti (CO 3 2- ) ja bikarbonaatti (HCO 3- ) -ioneita) Ensiapuna kalkitus: CaO + H 2 O Ca(OH) 2 (= kalkkia veteen kalsiumhydroksidi nostaa ph:ta)
Nurmijärven seudun järvet Valkjärvi-projektissa 1. Valkjärvi 2. Vaaksi 3. Sääksi 4. Länsi-Herunen 5. Märkiö 6. Matkunlammi
Monistressiteoria selittää metsäkuolemia Petsamo Nikkel
Selkävoitto happosateista?
2. Rehevöityminen Vesien minimiravinteena yleensä fosfori (P), maaekosysteemeissä typpi (N), valtamerten ulapoilla rauta (Fe). Ihmistoiminta lisää vesiin valuvien ravinteiden määrää: Typpeä vuodessa (tonneja) Fosforia vuodessa (tonneja) 1. Teollisuuden jätevedet 3335 172 2. Yhdyskuntien jätevedet 10 573 155 3. Maatalous (lannoitus) 39 500 2750 4. Metsätalous (hakkuut, ojitus, lannoitus) 3253 231 5. Lisäksi kalankasvatus, turkistarhaus, turvetuotanto, märkä- ja kuivalaskeuma ilmasta Käsitteitä: - Pistekuormitus = ympäristöä haittaavat (esim. rehevöittävät) aineet lähtöisin yhdestä pienialaisesta kohteesta, esim. tehtaasta, kaatopaikalta tai kalanviljelyaltaasta. - Hajakuormitus = ympäristöä haittaavat aineet lähtöisin useista pienistä päästölähteistä kuten pelloilta, metsistä, asutuksesta tai liikenteestä.
Fosforin hajakuormitusta vuodessa 3336 tonnia, ja pistekuormitusta 468 tonnia. Typen hajakuormitusta vuodessa 69 595 tonnia, ja pistekuormitusta 15 542 tonnia. Fosfori Typpi
Lisää käsitteitä rehevöitymisestä: Etsi oppikirjasta, netistä tms. seuraavat käsitteet, ja kirjoita niistä itsellesi kuvaus tai määritelmä: 1. Sisäinen kuormitus 2. Ulkoinen kuormitus 3. Hulevesi 4. Kosteikko ja laskeutusallas 5. Termokliini 6. Alusvesi 7. Päällysvesi 8. Hydrobiologia 9. Limnologia
Rehevöitymisen seuraukset: 1. Kasvi- ja kalalajiston muutokset ( - roskakalat, + lintujärvet) 2. Leväkukinnat (oikeammin: syanobakteerien massaesiintymät) Sinivihreiden levien (=syanobakteerit) 100 lajista 2 tuottaa maksamyrkkyjä (mikrokystiineja ja nodulariinia) ja hermomyrkkyjä (anatoksiini-a:ta ja saksitoksiinia). Limalevät ja viherlevät haittaavat viihtyvyyttä. 3. Happikato Suomen vesistöjen täyskierto hillitsee hapenpuutetta alusvedessä. Rehevöityminen kasvimassaa pohjaan mikrobien hengitys happikato kalakuolemat. Riskiajat maalis-huhtikuu (jääpeite ollut pitkään) ja heinäelokuu (kerrostuneisuus voimakkaimmillaan).
Rehevöitymisen torjunta: 1. Kuormituksen vähentäminen (mm. maatalouden suojavyöhykkeet, kosteikot ojiin) 2. Pohjan ruoppaus ja vesikasvien niitto (ravinteita pois) 3. Ravintoketjukunnostus ei biomanipulaatio eli hoitokalastus (roskakaloja pois) 4. Fosforin saostaminen esim. alumiinikloridilla tai ferrosulfaatilla. 5. Järven kuivattaminen vähintään vuodeksi (ravinteita vapauttava pohjasedimentti tiivistyy) 6. Alusveden hapettaminen (happipitoista vettä pohjaan) tai kuplitus (ilmakuplia pohjaan).
Rehevöitymisen merkit veden laadun seurannassa 1. Klorofylli-a:n määrä (levien kokonaismäärä) 2. Näkösyvyys, jota pienentävät: a. Kiintoaine b. Liuenneet aineet c. Levät 3. Sähkönjohtavuus (lisääntyy makeassa vedessä veteen liuenneiden suolojen myötä). 4. Liuenneen fosforin määrä (minimiravinne) 5. Happipitoisuus alusvedessä talvi- ja kesäkerrostuneisuuden aikana. 6. Biologinen hapenkulutus lisääntyy (BOD7) 7. Sinilevien määrä (leväseuranta vapaaehtoisvoimin)
Oheisen kuvan järvessä on erityisesti lämpiminä kesinä ilmennyt piirteitä, jotka osoittavat järven voivan huonosti. Miten järven kunnon heikkeneminen yleensä ilmenee ja mitkä seikat tässä tapauksessa voisivat olla siihen syynä? 1. Yleinen ilmeneminen Leväkukinta: Sinibakteerit (sinilevät) runsastuvat ja niitä ajautuu rannoille myrkyllisiksi ja pahanhajuisiksi kasoiksi. Syynä on järven rehevöityminen eli typpi- ja varsinkin fosforisuolojen lisääntyminen. Kuolleen kasvimassan lisääntyessä hajottajien määrä kasvaa ja hapenkulutus kasvaa. Rannan kasvilajisto muuttuu, kasvien kasvu voimistuu ja vyöhyke laajenee järveen päin. Kalastossa hapekkaampia oloja vaativat lohikalat vähentyvät ja särkikalat lisääntyvät. Rannat, kalaverkot ym. limoittuvat (levääntyvät). Tästä 2-3 pistettä.
2. Tässä tapauksessa mahdollisia syitä Maatalouden päästöt: Pelloilta virtaa sadevesien mukana ojia pitkin lannoitteita (kasviravinteita) lampeen, koska peltojen alapäässä ei ole suojakaistoja. Karjatilan lietelannan levitys routaantuneelle pellolle on erityisen haitallista. Metsät: Avohakkuualueelta valuu humusta ja kasviravinteita. Jos avohakattu metsä on lannoitettu, pahentaa tilannetta. Ojitettu suo: Humushapot alentavat lammen ph:ta, jolloin rapu- ja kalakannat kärsivät, ja turvehumuksen kiintoaines lisää hapen kulutusta. Ojitetun suon puuntaimien mahdollinen lannoitus lisää kuormitusta. Ympärivuotinen haja-asutus ja kesämökkiasutus: Rantasaunoista lampeen pääsevät fosfaattipitoiset pesuvedet, matonpesu- ja viemärivedet, huonosti hoidettu käymälä- ja kompostiaines, kalanperkeet ym. voivat rehevöittää järveä. Tästä 3-4 pistettä.
Lisäansioita Lähtötilanteen (järven alkuperäistason) pohdinta. Kalasto: Lammen happivarasto lienee pienen vesimäärän johdosta pieni, erityisesti kevättalvella. Se saattaa johtaa happikatoon, mikä ilmenee kalakuolemina. Sisäinen kuormitus: pohjaan kerrostuneiden ravinteiden (varsinkin fosfori) vapautuminen talviaikaisen happikadon vuoksi. Sitä aiheuttavat myös pohjaa pöyhivät särjet. Sinileväongelman yksityiskohtainen selvittely. Myrkkyaineiden pohdinta: maatalouden torjunta-aineet, elohopea, lyijy, alumiini, kadmium ym.
Merkittävimmät ilman epäpuhtaudet: 3. Ilmansaasteet Saastetyyppi Joitakin seurauksia ihmiselle Hiukkaset Rikkidioksidi (SO 2 ) Alailmakehän otsoni (O 3 ) Typen oksidit (NO x ) Hiilimonoksidi eli häkä (CO) Klooratut hiilivedyt (DDT, PCB, dioksiini) Hengitystieongelmat, syöpä Hengitystieongelmat, astma, kasvien vauriot, hapan laskeuma (acid rain) Päänsärky, silmien ärsytys, yskä, rintakipu, kasvillisuuden vauriot, savusumu Savusumu, hengitystieongelmat, hapan laskeuma, rehevöityminen Sydämen toiminnan häiriöt, päänsärky jne. Syöpä, lisääntymishäiriöt
Kirkas päivä Houstonissa (Texas, USA)
SMOG-päivä Houstonissa (Texas, USA)
4. Ionisoiva säteily - Avaruuden kosminen säteily ja radioaktiivisten isotooppien hajoamisesta syntyvä säteily. - Hiukkassäteily aina haitallista, samoin lyhytaaltoinen sähkömagneettinen säteily. - Säteilyn energia aiheuttaa eliöillä: 1. Vaurioita solun rakenteeseen (pääosin palautuvia) 2. Vaurioita perimään = mutaatioita (yleensä palautumattomia) - Suomessa merkittävin säteilyannos on kallioperän radon (syntyy uraanista) - ydinkokeiden säteilevät cesium ja strontium vähenemässä.
UV ja otsoni 1. UV-A (315 380 nm): aiheuttaa ihon ruskettumisen (melanosyyttisolut rakentavat melaniinia) 2. UV-B (280 315 nm): polttaa ihon, lisää ihosyövän eli melanooman todennäköisyyttä 3. UV-C (100 280 nm): aiheuttaa melanoomaa Mitä lyhyempi aallonpituus, sitä suurempi osa UV:sta imeytyy yläilmakehän otsoniin (O 3 ) Erityisesti bromi, kloori, fluori ja jodi katalysoivat otsonin hajoamista hapeksi. Hajoaminen on nopeampaa alhaisissa lämpötiloissa. CFC-yhdisteitä (klooratut hiilivedyt; mm. ponnekaasut) ja HCFC-yhdisteitä (mm. halogenoidut hiilivedyt; jäähdytysaineet) ilmakehään otsonikerroksen oheneminen erityisesti napa-alueilla. D-vitamiinin esiaste ihossa D-vitamiiniksi tehokkaimmin 300 nm:n aallonpituudella.
NASAn ennuste (lokakuun minimi)