Akvaattisten luonnonvarojen kestävä hallinta (AKVA) -akatemiaohjelma 2012 2016 Hankekuvaukset ja poimintoja tuloksista
3 (28) Akvaattisten luonnonvarojen kestävä hallinta (AKVA) akatemiaohjelma tukee tieteidenvälistä veteen liittyvää tutkimusta Suomen Akatemian Akvaattisten luonnonvarojen kestävä hallinta (AKVA) akatemiaohjelma vahvistaa osaltaan korkeatasoista, tieteidenvälistä veteen liittyvää tutkimusta. Ohjelmassa kannustetaan myös tunnistamaan hyödynnettävyyden näkökohtia ja mahdollisuuksia. Ohjelman tavoitteena on tehdä tieteellistä tutkimusta, joka osaltaan varmistaa veden ja veteen liittyvien resurssien kestävää hallintaa, riittävää määrää ja turvallisuutta tulevaisuudessa. Tavoitteena on myös edistää alan tutkimuksen yhteiskunnallista vaikuttavuutta. AKVA ohjelmaan kuuluu kaksitoista kansallista tutkimushanketta, joista kymmenen on usean osahankkeen konsortioita. Hankkeissa on kaikkiaan 36 osahanketta. Lisäksi ohjelmaan kuuluu neljä kansainvälistä yhteistyöhanketta (EU Joint Programming Initiative, Water-JPI and New Indigo ERA-NET) ja neljä Suomen Akatemian ja ulkoministeriön yhdessä rahoittamaa kehitystutkimuksen hanketta. AKVA ohjelman hankkeita on rahoitettu 12.5 miljoonalla eurolla. AKVA ohjelman hankkeet kattavat laajasti eri tieteenaloja ohjelman kolmen aihealueen alla: Vesiympäristöihin kohdistuvat muutospaineet ja niiden hallinta, Vesiympäristöjen ekosysteemipalvelut ja niiden turvaaminen, Vesivarojen kestävä käyttö tulevaisuudessa. Lisätietoja www.aka.fi/akva Ohjelmapäällikkö Tuula Aarnio (tuula.aarnio@aka.fi)
4 (28) Sisältö Vesiekosysteemien hoito muuttuvissa ympäristöoloissa: paradigmojen muutosten vaikutukset. Jukka Horppila, Helsingin yliopisto, Petri Tapio, Turun yliopisto, Ilmo Massa, Helsingin yliopisto Maaekosysteemeistä huuhtoutuvan orgaanisen aineen vaikutus järvien ravintoverkkoihin ja ihmisten terveyteen haasteet ympäristösääntelylle. Paula Kankaala, Itä-Suomen yliopisto, Ismo Pölönen, Itä-Suomen yliopisto, Tomi-Pekka Tuomainen, Itä-Suomen yliopisto, Sirpa Piirainen, Luonnonvarakeskus, Marko Järvinen, Suomen ympäristökeskus Pohjavesien ja niistä riippuvien ekosysteemien kestävä hallinta. Björn Klöve, Oulun yliopisto, Timo Muotka, Oulun yliopisto, Timo P. Karjalainen, Oulun yliopisto Kustannustehokkaassa vesiensuojelussa huomioitava toisiinsa kytkeytyneet ainekierrot. Pirkko Kortelainen, Suomen ympäristökeskus, Kari Hyytiäinen, Luonnonvarakeskus Kehittyneet hapetusprosessit teollisten jätevesien käsittelyssä. Ulla Lassi, Oulun yliopisto, Kirsi Vähäkangas, Itä-Suomen yliopisto, Riitta Keiski, Oulun yliopisto Kalastuksen rooli osana kustannustehokasta vesiensuojelua. Marko Lindroos, Helsingin yliopisto, Heikki Peltonen, Suomen ympäristökeskus, Eija Pouta, Luonnonvarakeskus, Marita Laukkanen, Valtion taloudellinen tutkimuskeskus Veden kontaminantit likaantumisen syyt, terveysriskit ja riskien hallinta. Ilkka Miettinen, Terveyden ja hyvinvoinnin laitos, Timo Huttula, Suomen ympäristökeskus, Juha Honkatukia, Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy Sedimentoituneiden purojen kunnostus: biodiversiteettia ja hydrologiaa yhdentävä lähestymistapa. Timo Muotka, Oulun yliopisto, Jukka Aroviita, Suomen ympäristökeskus, Björn Klöve, Oulun yliopisto Turvetuotanto ja vesistövaikutusten hallinta: Relevanteista faktoista tehokkaisiin normeihin. Tapio Määttä, Itä-Suomen yliopisto Ympäristöoikeudenmukaisuus ja ekosysteemipalvelut: saavutettavuus, tasapuolisuus ja osallistuminen vesiympäristöjen käytössä ja suunnittelussa Helsingin seudulla. Riikka Paloniemi, Suomen ympäristökeskus, Jari Niemelä, Helsingin yliopisto, Tuomas Kuokkanen, Itä- Suomen yliopisto, Anne Marketta Kyttä. Aalto yliopisto AQUA: Vesi sosiaalisena ja kulttuurisena tilana: muuttuvat arvot ja representaatiot. Arja Rosenholm, Tampereen yliopisto Kaupungistuneiden valuma-alueiden maankäytön vaikutukset valunnan laatuun ja määrään. Heikki Setälä, Helsingin yliopisto, Teemu Kokkonen, Aalto yliopisto, Dmitri Moisseev. Helsingin yliopisto, Olli Ruth, Helsingin yliopisto
5 (28) Eurooppalainen yhteinen ohjelmasuunnittelu Water JPI haku: Emerging Water Contaminants (2015-2017) Integroidut prosessit uusien haitta-aineiden monitorointiin ja ka sittelemiseen veden uudelleen ka ytta miseksi (MOTREM-hanke). Jukka Pellinen, Helsingin yliopisto Stopping Antibiotic Resistance Evolution (StARE). Marko Virta, Helsingin yliopisto Kehitystutkimuksen kohdennettu haku: Vesi ja kehitys (Ulkoasiainministeriö ja Suomen Akatemia) (2013-2015) Adsorptiomateriaalien ja vedenpuhdistusyksiköiden suunnittelu Perun harvaanasuttujen alueiden tarpeisiin - Kotimaiset materiaalit aktiivihiilen raaka-aineina. Riitta Keiski, Oulun yliopisto Vesiturvallisuutta koskevien oikeudellisten puitteiden kehittäminen. Tuomas Kuokkanen, Itä- Suomen yliopisto Ilmastonmuutoksen vaikutukset Himalajan jokien veden laatuun. Mika Sillanpää, Lappeenrannan teknillinen yliopisto NexusAsia: Monialainen analyysi Aasian suurten vesistöalueiden vesi-energia-ruoka kytköksistä. Olli Varis, Aalto-yliopisto New Indigo ERA-NET haku (2012-2013) Vihreiden teknologioiden soveltaminen veden puhdistukseen ja uudelleen käyttöön. Riitta Keiski, Oulun yliopisto
6 (28) Vesiekosysteemien hoito muuttuvissa ympäristöoloissa: paradigmojen muutosten vaikutukset. Jukka Horppila, Helsingin yliopisto, Petri Tapio, Turun yliopisto, Ilmo Massa, Helsingin yliopisto AQUADIGM-konsortio tutkii järvien ekosysteemien toimintaan ja hallintaan liittyviä paradigmoja ja niiden perusteita. Erityisesti keskitytään hapen ja hapetuksen merkitykseen vesiekosysteemien hoidossa. Konsortio koostuu neljästä osahankkeesta. Osaprojektissa 1 selvitetään happivajeen merkitystä järvien sisäisen fosforikuormituksen ja veden laadun säätelyssä. Kaikkiaan aineistossa on 56 järveä. Kunkin järven alueelta tuleva sisäinen fosforikuormitus (IP tot ) laskettiin mallitettua (tuleva ja lähtevä fosfori) ja havaittua (sedimenttinäytteet) fosforin pidättymistä vertailemalla. Hapettomilta alueilta tuleva sisäinen kuormitus (IP anox ) arvioitiin analysoimalla kerrostuneisuuskaudella syvänteissä tapahtuvat fosforipitoisuuden muutokset. Näytteitä kerättiin 28 järvestä Suomessa ja Virossa. Lisäksi laskettiin kirjallisuustietojen perusteella vastaavat arvot 28 järvelle eri puolilla maailmaa, jotta saatiin enemmän syviä järviä mukaan. Tulokset osoittivat, että yleisesti ottaen IP anox säätelee järvien päällysveden fosforipitoisuutta, mutta sen sijaan kasviplanktonbiomassaan (klorofylli a) sillä ei ole merkitsevää vaikutusta. Tämä on hyvin huomionarvoista, sillä hapetuskunnostuksen tavoitteena on usein juuri kasviplanktonbiomassan alentaminen. Sen sijaan IP tot vaikutti kasviplanktonbiomassaan merkitsevästi. Näin ollen kasviplanktonbiomassaa säätelee ennen kaikkea matalilta alueilta tuleva sisäinen kuormitus. Tulosten perusteella hapetuksen kohdejärvet on valittava hyvin huolellisesti. Lisäksi kehitettiin monimuuttujamalli, joka ennustaa IP anox arvoja perustuen järvien ominaisuuksiin. Mallia voidaan käyttää arvioitaessa hapetuksen tehokkuutta kunnostusmenetelmänä. Osaprojektissa 2 selvitettiin hapetuksen vaikutuksia Lahden Vesijärvellä ja Tuusulanjärvellä. Vesijärven tulokset osoittivat mm. että hapetus voi lisätä orgaanisen aineksen sedimentaatiota kohonneen alusveden lämpötilan ja lisääntyneen turbulenssin kautta. Typen poistumista järvestä denitrifikaation kautta hapetuksen todettiin edistävän. Tuusulanjärvellä IP tot ei ole alentunut vaikka hapetus on alentanut IP anox arvoja selvästi. Osahankkeessa 3 tarkastellaan sisävesien kunnostusta ja hapetusta historiallisesta näkökulmasta. Erilaisten hapetustekniikoiden ja niiden hyödyntämisen historiaa aina 1700-luvulta asti selvittämällä havaittiin, että ihmisten näkemykset vesiympäristöjen merkityksestä ja arvosta ovat historiallisesti muuttuvia. Hapetuksen taustalla ovat vaikuttaneet ennen kaikkea näkemys järvestä kalataloudellisena resurssina, jätevesien puhdistukseen soveltuvana orgaanisena kompleksina sekä ihmisen pilaamana, haavoittuvana potilaana, jonka kunnostaminen entiselleen on ihmisen velvollisuus. Tuusulanjärven tapaustutkimus osoitti, että kunnostuksen vahva nojautuminen hapetukseen perustuu siihen, että hapetus on ongelmattomalla tavalla vastannut vuosikymmenien saatossa vaihtuneisiin kunnostuksen painotuksiin ja tavoitteisiin. Lisäksi taustalla ovat vaikuttaneet järven asema perinteisenä tutkimus- ja koejärvenä, paikallisten toimijoiden käytännöllinen ja emotionaalinen sitoutuminen järven kunnostukseen ja erityisesti hapetukseen sekä vaihtoehtoisten kunnostusmenetelmien vaikea toteutus ja ristiriitaisuus. Osahankkeessa 4 on tutkittu järvien hoidon ja kunnostusten tulevaisuudennäkymiä. Hankkeessa on tehty kansainvälinen kaksiosainen Delfoi-tutkimus, jossa on kartoitettu järviasiantuntijoiden käsityksiä hapen roolista järvien rehevöitymisessä ja hapetuksen tehokkuudesta järvien kunnostuskeinona. Lisäksi hankkeessa on järjestetty sarja tulevaisuusverstaita, joissa on muodostettu vaihtoehtoisia skenaarioita järvien kunnostusten tulevaisuudesta. Tulosten mukaan järviasiantuntijat uskovat melko vahvasti hapen merkittävään rooliin sisäisen kuormituksen säätelijänä ja uskovat järvien hapettamisen jatkuvan tulevaisuudessakin. Tosin asiantuntijoiden mukaan hapetus ei sovellu kaikkialle ja sillä voi olla myös haitallisia vaikutuksia. Vahvat uskomukset vaikuttavat muuttuvan hitaasti, eikä suuria muutoksia järvien kunnostukseen ole näköpiirissä, vaikkakin joitakin heikkoja muutossignaaleja onkin havaittavissa. Ulkoisen kuormituksen vähentämisen uskotaan edistyvän ja järvien tilan paranevan vuoteen 2030 mennessä.
7 (28) Maaekosysteemeistä huuhtoutuvan orgaanisen aineen vaikutus järvien ravintoverkkoihin ja ihmisten terveyteen haasteet ympäristösääntelylle. Paula Kankaala, Itä-Suomen yliopisto, Ismo Pölönen, Itä-Suomen yliopisto, Tomi-Pekka Tuomainen, Itä-Suomen yliopisto, Sirpa Piirainen, Luonnonvarakeskus, Marko Järvinen, Suomen ympäristökeskus Tutkimuskonsortion tavoitteena oli selvittää miten soilta ja turvemailta peräisin oleva orgaaninen humusaines vaikuttaa järvien ravintoverkkoihin ja ihmisten terveyteen sekä tuottaa tieteellistä tietoa ympäristösääntelyn kehittämiseksi. Monitieteinen tutkimus toteutettiin pääosin samoilla kohdealueella Itä-Suomessa ulottuen valuma-alueiden huuhtoumista järvien ravintoverkkoihin ja runsaasti järvikaloja ravinnossaan käyttäviin ihmisiin. Lisäksi analysoitiin eri puolella maata toteutettuja ympäristövaikutusten arviointeja turvetuotantohankkeiden osalta. Valuma-alueelta huuhtoutuva orgaaninen humusaines vaikuttaa merkittävästi järvien veden laatuun ja ravintoverkkoihin. Tärkein tutkimusalueen järvien veden laatua selittävä tekijä oli turvemaiden määrä valuma-alueella. Vuosittaiset metsänkäsittelypinta-alat, hakkuut ja kunnostusojitukset, sekä turvetuotantoalueiden ja peltojen pinta-ala sekä karjan määrä olivat pieniä verrattuna valuma-alueen kokoon, joten niiden merkitys ei korostunut vaikkakin näkyi tuloksissa. Humusjärvien ahvenissa havaittiin enemmän terveydelle haitallista elohopeaa kuin kirkasvetisten järvien ahvenissa. Tämä näkyi humusjärvien kaloja ravintona käyttävien henkilöiden veren kokonaiselohopeapitoisuudessa, joka oli yli 3 kertaa korkeampi kuin kirkasvetisten järvien kaloja käyttävillä tutkittavilla. Vesiä tummentava humus ja rehevöitymistä aiheuttava fosfori muuttavat järvien kasviplanktonyhteisön rakennetta vaikuttaen ravintoverkon kautta myös ihmisten ravintona käytettävien kalojen laatuun. Kasviplanktonlevät tuottavat koko ravintoverkolle omega-3 rasvahappoja, joista tärkeimpiä ovat EPA ja DHA. Ihmiset saavat nämä terveydelle hyödylliset rasvahapot yleensä kaloista. Kaikki leväryhmät eivät kuitenkaan pysty tuottamaan EPA ja DHA rasvahappoja. Järvien rehevöityminen ja valuma-alueelta huuhtoutuva humus muuttavat leväyhteisöä rasvahappotuotannon kannalta epäedullisemmaksi. Tämän seurauksena havaittiin EPA ja DHA pitoisuuden vähenevän merkittävästi kookkaiden kalaravintoa syövien ahventen lihaskudoksessa. Myös kalojen D-vitamiinipitoisuudet olivat hiukan korkeampia kirkasvetisissä järvissä kuin humusjärvissä. Kaloista peräisin olevien rasvahappojen pitoisuus ihmisten veressä vaihteli, mutta erot selittyivät syötyjen kalalajien ja -määrien eroilla, eivät kalojen elinympäristön aiheuttamalla vaihtelulla. Sääntelyn analyysi osoitti, että metsäojitussääntelyssä yhteisvaikutukset otetaan huomioon puutteellisesti. Lisäksi tutkimuksessa tunnistettiin turvetuotannon vesistövaikutusten arviointien kehittämistarpeita ja esitettiin lainsäädännön kehittämissuositus puutteiden korjaamiseksi. Lisätietoja ja julkaisut: http://www.uef.fi/web/terla/home
8 (28) Pohjavesien ja niistä riippuvien ekosysteemien kestävä hallinta. Björn Klöve, Oulun yliopisto, Timo Muotka, Oulun yliopisto, Timo P. Karjalainen, Oulun yliopisto Pohjavesialueisiin liittyy lähes aina ekosysteemejä, jotka ovat osittain tai kokonaan riippuvaisia pohjavedestä. Pohjavedestä riippuvaiset ekosysteemit ylläpitävät monimuotoista ja usein uhanalaista eliöstöä, jolla on huomattavaa suojelubiologista merkitystä. Maankäyttö, ilmastonmuutos ja vedenotto aiheuttavat muutoksia pohjaveden määrässä ja laadussa, mikä heikentää pohjavesistä riippuvaisten ekosysteemien tilaa. Tietämys pohjavesistä riippuvaisten ekosysteemien yhteydestä pohjaveteen ja sen hydrologiaan on puutteellista ja AQVI -hanke pyrkiikin ensisijaisesti lisäämään tietoa pohjavesiekosysteemeistä ja niiden hydrologiasta ja ekologiasta. Hankkeessa on tavoitteena ymmärtää pohjaveden hydrologisia ilmiöitä ja niiden vaihtelun syitä ja seurauksia pohjaveden käytön sekä pohjavesistä riippuvaisten ekosysteemien monimuotoisuuden ja toiminnan näkökulmasta. Hankkeessa on osoitettu, että pohjavedellä on merkittävä rooli tutkittujen harjualueiden järvien, purojen ja harjuja ympäröivien suo- ja kosteikkoalueiden vesitaseessa. Pohjaveden purkautumista lähialueen pintavesiin on varmennettu toisiaan tukevilla menetelmillä - merkkiaineilla, suotautumismittauksilla, lämpökamerakuvauksilla ja numeerisella pohjavesimallinnuksella. Erityisesti veden vakaiden isotooppien käyttö on osoittautunut kustannustehokkaaksi ja laajemmassa mittakaavassa sovellettavaksi menetelmäksi pohjaveden roolin määrittäjänä niin lähteissä, järvissä kuin suoalueilla. Metsätalouden toimenpiteet heikentävät osaltaan pohjavesistä riippuvaisten ekosysteemien tilaa. Erityisesti lähteiden osalta metsäojitus voi muuttaa niiden hydrologiaa tuomalla alun perin pohjavedestä täysin riippuvaisiin ekosysteemeihin mittavissa määrin pintavettä. Viime vuosina on lähteitä ryhdytty mittavissa määrin kunnostamaan mm. tukkimalla niihin virtaavia metsäojia. Hankkeessa selvitettiin lähdekunnostusten ekologisia vaikutuksia ja osoitettiin, että pienimuotoisillakin kunnostustoimilla on mahdollista palauttaa lähteiden hydrologiset olot luonnontilaiselle tasolle. Tämä mahdollistaa alkuperäisen, pohjavedestä riippuvaisen eliöstön palautumisen, mistä hankkeessa saatiinkin selviä viitteitä. Ihmisen aiheuttamat toimet heikentävät paitsi pohjaveden määrällistä, mutta myös sen kemiallista tilaa. Näitä laadullisia muutoksia tarkastellaan lähes poikkeuksetta veden käyttökelpoisuuden näkökulmasta ja kemiallisen tilan heikentymisen merkitys pohjavesistä riippuvaisten ekosysteemien monimuotoisuuden säätelyssä on puutteellisesti tunnettu. Hankkeen uusimmat tulokset Etelä-Suomen kemialliselta tilaltaan heikentyneiden pohjavesialueiden yhteydessä olevista lähteistä osoittavat, että ihmistoiminnasta johtuva pohjaveden nitraatti- ja kloridipitoisuuksien nousu heikentävät lähde-ekosysteemien monimuotoisuutta ja biologista rakennetta. Maankäytön lisäksi ilmastonmuutos uhkaa herkkiä pohjavedestä täysin riippuvaisia lähdeekosysteemejä. Lämpötila-aikasarjamme osoittavat huomattavaa lähteiden veden lämpenemistä 1968 2012 välisenä aikana ja ennustettu ilmastonmuutoksen eteneminen johtanee useiden asteiden lämpenemiseen tulevien vuosikymmenten aikana. Tämä aiheuttaa lähderiippuvaisten lajien vähenemistä ja häviämistä, johtaen lopulta latvavesien lajistolliseen yksipuolistumiseen. Edellä mainittujen pohjaveteen liittyvät hydrologisten ja ekologisten kokonaisuuksien huomioon ottaminen esimerkiksi vedenoton päätöksenteossa on haastavaa. Monitavoitearvioinnin kaltaisilla menetelmillä on kuitenkin saatu hyviä kokemuksia tiedon ja ymmärryksen lisääjänä. Tämä vaatii kuitenkin osallistuvalta tutkijalta moninaisia rooleja, esimerkiksi vuorovaikutuksen mahdollistajana ja hoitajana, fasilitoijana. AQVI-hankkeen tutkijat arvioivat monitavoitearvioinnin avulla Oulun kaupungin vedenhankinnan varmistamisen varavesijärjestelmän - vaihtoehtoja ja tukivat näin päätöksentekoa osallistamalla myös politikkoja arviointityöhön.
9 (28) Kustannustehokkaassa vesiensuojelussa huomioitava toisiinsa kytkeytyneet ainekierrot. Pirkko Kortelainen, Suomen ympäristökeskus, Kari Hyytiäinen, Luonnonvarakeskus Tausta: Vesiensuojelutoimenpiteet ovat keskittyneet fosforikuormituksen vähentämiseen, mutta jättäneet huomioimatta toimenpiteiden vaikutukset terminaalisten elektroniakseptorien 1 kulkeutumiseen, vaikka ne vaikuttavat fosforin kiertoon vesistöissä. Vesistöissä pohjasedimentin rauta on tärkein epäorgaanisen fosforin sitoja. Rauta kuitenkin menettää kykynsä sitoa fosforia, kun se pelkistyy hengityksessä tai muiden elektroniakseptorien pelkistystuotteiden avulla. Raudan - ja samalla fosforin - kierrot ovat näin kytkeytyneet muiden elektroniakseptorien kiertoihin. Tällä on merkittäviä vaikutuksia tehokasta vesiensuojelua suunniteltaessa, erityisesti kun tarkastellaan eri toimenpiteiden vaikutuksia. Tavoite: TEAQUILAn päätavoitteena oli selvittää optimaalisella talousmallilla, miten maatalouden vesiensuojelutoimenpiteet ovat toteutettavissa kustannustehokkaasti, kun huomioimme toimenpiteiden vaikutukset fosforijakeiden ja raudan kuormitukseen fosforirajoitteisessa vesistössä. Samanaikaisesti huomioimme vastaanottavan vesistön toisiinsa kytkeytyneet ainekierrot. Tarkastelimme erityisesti suojelutoimenpiteiden optimaalista painottumista liuenneen fosforin ja hiukkasmaisen fosforin vähentämisen kesken. Tulokset: Osoitimme, että peltovaltaisilta alueilta vesistöihin kulkeutuu enemmän hengitykseen käytettäviä elektroniakseptoreja kuin muilta maankäyttömuodoilta. Laboratoriokokeidemme perusteella vesistöihin kulkeutuneen peltomaan fosforin vapautuminen hapettomassa pohjasedimentissä riippui vastaanottavan vesistön elektroniakseptoreista ja myös vesistön rehevyystasosta. Rehevässä sulfaattipitoisessa vesistössä maa-aineksen fosforia vapautuu siis todennäköisesti niukkatuottoista enemmän. Optimaalinen talousmallinnus osoitti, että vesiensuojelutoimenpide kannattaa valita kustannustehokkaasti niin, että pellolta vesistöön tulevan fosforin sidontakapasiteetti säilyy vastaanottavan vesistön pohjasedimentissä. Rehevöitymisen torjunnassa liuenneen fosforin vähentäminen on aina huomattavasti tehokkaampaa kuin hiukkasmaisen fosforin. Optimaalinen vesiensuojelu toisin sanoen sallii merkittävästi korkeammat yksikkökustannukset liuenneen fosforin kuin hiukkasmaisen fosforin vähennykseen. Painotukset näiden välillä riippuvat myös vastaanottavan vesistön ominaisuuksista ja rehevyystasosta. Rehevöityneen järven suojelussa liuenneen fosforin torjuntaa painotetaan enemmän kuin niukkatuottoisen järven. Hyväkuntoiset sedimentit pidättävät fosforia runsaan reaktiivisen rautavarannon takia. Eroosioaineksen mukana tulevan lisäraudan osuus ei näin ollen ole niin merkittävä fosforin sidonnassa. Rehevän järven pohjasedimentti pidättää taas fosforia heikosti ja eroosioaineksen mukana tuleva reaktiivinen rauta on niukempi hyödyke kuin hyväkuntoisissa sedimenteissä. Tämän takia liuenneen fosforin pääsyä vesistöön on kiristettävä entisestään kun taas eroosioaineksen kuormitusta voitaisiin jopa höllentää sen sisältämän raudan takia. TEAQUILA-konsortion verkkosivut ja julkaisuluettelo sijaitsevat osoitteessa: www.syke.fi/hankkeet/teaquila 1 Eloperäisen aineksen hajotuksessa käytettäviä yhdisteitä kutsutaan terminaalisiksi elektroniakseptoreiksi. Nimitys tulee siitä, että hajotuksessa eloperäinen aines hapettuu lähtötuotteekseen eli hiilidioksidiksi ja luovuttaa samalla elektronin sen vastaanottajalle eli elektroniakseptorille, joka siis pelkistyy. Luonnossa yleisesti esiintyviä elektroniakseptoreja ovat happi, nitraatti, mangaanin ja raudan oksidit ja sulfaatti. Nämä yhdisteet säätelevät hajotuksen kautta tapahtuvaa ravinteiden palautumista takaisin kiertoon luonnossa.
10 (28) Kehittyneet hapetusprosessit teollisten jätevesien käsittelyssä. Ulla Lassi, Oulun yliopisto, Kirsi Vähäkangas, Itä-Suomen yliopisto, Riitta Keiski, Oulun yliopisto AOPI-hankkeessa on tutkittu kehittyneiden hapetusprosessien soveltamista elintarvike- ja lääketeollisuuden jätevesien käsittelyyn sekä hapetuskäsittelyiden vaikutuksia jätevesien toksisuuteen ja biohajoavuuteen. Tavoitteena on ollut kehittää katalyyttisestä märkähapetuksesta ja valokatalyysistä muodostuva hybridiprosessi, jossa pilkotaan ensin jätevesien sisältämät suuret orgaaniset molekyylit lyhytketjuisiksi yhdisteiksi, jonka jälkeen jäljelle jääneet epäpuhtaudet voidaan mineralisoida. Keskeisenä tavoitteena on ollut kehittää heterogeeninen katalyytti, joka toimisi aktiivisesti kummassakin katalyyttisessä reaktiovaiheessa. Lisäksi on arvioitu kehitetyn prosessin taloudellisia, yhteiskunnallisia ja ympäristövaikutuksia sekä analysoitu jätevesien sisältämien yhdisteiden ja hajoamistuotteiden toksisuutta ja biohajoavuutta kokeellisilla menetelmillä, mikä edellyttää monitieteistä tutkimusyhteistyötä. Jätevesien tehokas puhdistaminen on merkittävä askel kohti teollisuuden suljettua vesikiertoa ja vesivarojen kestävää käyttöä. Hankkeessa on tutkittu lääkeaine- ja elintarviketeollisuudesta tulevia jätevesiä sekä näiden jätevesien sisältämiä yksittäisiä yhdisteitä, kuten kasvinsuojelu- ja torjunta-aineita, lääkkeiden vaikuttavia aineita sekä muovin lisäaineita. Hankkeessa malliaineina ovat olleet mm. bisfenoli A (BPA), ftaalianhydridi, diuron, p-kumariinihappo ja perfluorioktaanihappo (PFOA), joille on tehty hapetuskokeita sekä valokatalyyttisesti että märkähapetuksella. Hapetuskokeissa käytettyjä katalyyttejä on valmistettu ja karakterisoitu eri menetelmin, ja erityisesti on pyritty kehittämään kummassakin reaktiossa toimiva bifunktionaalinen katalyytti. Lisäksi on tutkittu katalyyttisten käsittelyiden vaikutusta malliaineiden ja todellisten jätevesien biohajoavuuteen ja toksisuuteen. Projektin tulosten perusteella todettiin, että hapetuskäsittelyt vähensivät orgaanisten yhdisteiden määrää sekä malliaineliuoksissa että todellisissa jätevesissä ja edistivät orgaanisten yhdisteiden biohajoavuutta. Tutkimuksessa kehitetyt katalyytit toimivat aktiivisesti orgaanisten yhdisteiden hapetusreaktioissa. Erityisesti bifunktionaalinen Pt/Ce 0.2 Ti 0.8 O 2 -katalyytti toimi sekä BPA:n katalyyttisessä märkähapetuksessa että valokatalyyttisessä reaktiossa, joissa vastaavat reduktiot olivat 99 % ja 89 %. Malliliuoksilla saavutettiin tyypillisesti korkeammat reduktiot kuin todellisilla jätevesillä. Vaikka hapetuskokeissa ei saavutettukaan todellisilla jätevesillä täydellistä orgaanisten aineiden hajottamista, käsittelyllä edistettiin näiden yhdisteiden ja reaktiovälituotteiden biohajoavuutta, mikä mahdollisti näiden vesien perinteisen biologisen käsittelyprosessin. Näin ollen työssä käytetyt hapetusmenetelmät sopisivat orgaanisten yhdisteiden esikäsittelymenetelmiksi erityisesti toksisia ja haitallisia yhdisteitä sisältäville vesinäytteille. Toksisuustutkimuksissa malliaineista BPA:n ja diuronin todettiin olevan myrkyllisiä soluille, kun taas PFOA ja ftaalianhydridi eivät olleet akuutisti toksisia. BPA:ta sisältävän malliveden toksisuus väheni selkeästi käsittelyn myötä. Käsittelemätön BPA-liuos laski selkeästi solujen määrää, mutta kaksivaiheisen käsittelyn (katalyyttinen märkähapetus ja valokatalyysi) jälkeen solujen määrä BPA-liuoksella käsitellyissä viljelmissä oli kontrolliviljelmien tasolla. Kaiken kaikkiaan tuloksemme osoittavat, että poikkitieteellinen lähestymistapa on välttämätön, mikäli haluaa syvällisesti ymmärtää hapetuskäsittelyjen vaikutusta jätevesien sisältämien orgaanisen yhdisteiden toksisuuteen ja biohajoavuuteen. Tutkimuksen perusteella on julkaistu useita tieteellisiä artikkeleita ja projektissa on valmistunut kolme väitöskirjaa sekä useita opinnäytetöitä. Hankkeen tuloksia on esitelty lukuisissa kansainvälisissä konferensseissa. Tutkimus on myös lisännyt kansainvälistä yhteistyötä tutkijavaihdon ja uusien kv-hankkeiden muodossa.
11 (28) Kalastuksen rooli osana kustannustehokasta vesiensuojelua. Marko Lindroos, Helsingin yliopisto, Heikki Peltonen, Suomen ympäristökeskus, Eija Pouta, Luonnonvarakeskus, Marita Laukkanen, Valtion taloudellinen tutkimuskeskus Etenkin pistemäisistä lähteistä tulevia ulkoisia ravinnekuormia on saatu leikattua tehokkaasti viime vuosikymmeninä. Hajanaisista lähteistä tulevan ravinnekuorman vähentäminen on kuitenkin osoittautunut kiusallisen hankalaksi ongelmaksi, kaikkialla maailmassa. Maatalouden kuormittamilla alueilla ongelma korostuu. Suomessa etenkin Saaristomeri huonoine veden vaihtuvuuksineen kärsii rehevöitymisestä. Huomiota on alettu siirtää maalla tehtävistä toimenpiteistä merelle. Kalastus on nostettu usein esille keinona poistaa tehokkaasti vesiekosysteemeihin jo päässeitä ravinteita. Hoitokalastusta on sovellettu käytännön vesiensuojelussa jo vuosikymmenien ajan useassa maassa, myös Suomessa. Tähän mennessä on kuitenkin puuttunut viitekehys, jonka avulla voisi arvioida kalastuksen roolia osana kustannustehokasta vesiensuojelua. Tutkimuksemme perusteella kustannustehokas vesiensuojeluun kuuluu niin ulkoisten ravinnekuormien hallinta kuin vesistöihin kohdistuvat toimenpiteet. ECA-hankkeessa koko tutkimusryhmä rakensi dynaamisen bioekonomisen optimointimallin keskittyen yhteen ravinteeseen, fosforiin. Vesistön fosforipitoisuus kehittyy mallissa ulkoisen ravinnekuorman, sisäisten prosessien sekä kalastuksen mukana poistuvan fosforin määräämänä. Mallissa minimoidaan suojelun kustannuksia sekä vesistön rehevöitymisestä koituvaa haittaa. Kalastus vaikuttaa ravinnedynamiikan lisäksi myös suoraan haittaan: kalaston pitkän aikavälin kannan taso voi vaikuttaa vedenlaatuun joko heikentävästi tai parantavasti, riippuen kalalajista. Mallia sovellettiin Mynälahden valuma-alueeseen ja itse Mynälahteen. Alueen ulkoinen fosforikuorma tulee enimmäkseen maataloudesta. Kalastuksena tarkasteltiin särkikalojen kalastusta, joka on sille luotujen kannustimien myötä voimistunut alueella. Vedenlaadun malli perustui pitkän aikavälin mittausaineistoon. Tarkastelun päätuloksia olivat: 1) kalastuksen mukana voidaan poistaa tehokkaasti merkittävä määrä ravinteita ja kalastuksella on vahva rooli osana tehokasta rehevöitymisen torjuntaa 2) optimaalisen kalastuksen tulee ottaa huomioon sekä kalojen mukana poistuvat ravinteet että kalastusponnisteluista seuraava pitkän aikavälin kalakannan tasoja sen vaikutus vesiekosysteemiin. Jos suuri kalakanta heikentää veden laatua, niin kuin särkikalojen katsotaan tekevän, tulee kustannustehokkaan vesiensuojelun pitää kalakanta alhaisella tasolla. Näin tulee tehdä siitä huolimatta, että tämä vähentää vuosittaista ravinteen poistoa ja lisää kalastuksen kustannuksia. 3) kalan hinta määrittelee kalastuksen intensiivisyyden. Perinteisesti kalastuksen säätely on ollut perusteltua liikakalastuksen hillitsemiseksi. Tutkimuksemme kuitenkin näyttää, että politiikkaa voidaan tarvita myös saalismäärän nostamiseksi, mikäli kalakannalla on haitallisia vesistövaikutuksia ja mikäli saaliin markkina-arvo on alhainen. ECA-hankkeen muita julkaisuja: http://www.helsinki.fi/economics-management/research/yle/eca/publications.html
12 (28) Veden kontaminantit likaantumisen syyt, terveysriskit ja riskien hallinta. Ilkka Miettinen, Terveyden ja hyvinvoinnin laitos, Timo Huttula, Suomen ympäristökeskus, Juha Honkatukia, Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy Suomalaisessa jokivedessä esiintyy suuri joukko ihmisen toiminnasta ympäristöön pääseviä mikrobeja ja kemikaaleja. Ne voivat kulkeutua vesistössä pitkiä matkoja, mutta kontaminanttien määrät ovat yleensä pieniä. Kehittyneen vedenkäsittelyn ansiosta juomaveden terveysriskit ovat hyvin vähäisiä. Vesivarojen kestävä käyttö ja vesiturvallisuus olivat keskeisessä asemassa tutkimushankkeessa, jossa selvitettiin Kokemäenjoen vesistön ja Virttaankankaalla tuotetun tekopohjaveden mikrobiologisten ja kemiallisten epäpuhtauksien lähteitä, kulkeutumista ja terveysriskejä. Jätevesistä, pintavesistä ja tekopohjavedestä mitattuja mikrobien lukumääriä ja kuluttajakemikaalien pitoisuuksia tarkasteltiin kulkeutumismalleilla ja tuloksia käytettiin terveysriskejä arvioivien mallien lähtötietoina. Tavoitteena oli arvioida eri lähteistä juomaveden valmistusprosessiin päätyvien mikrobien ja haitta-aineiden terveysvaikutuksia. Eri riskinhallintavaihtoehtojen taloudellisten vaikutuksien arvioimiseksi käytettiin yleisen tasapainon laskentamalleja. Lisätietoa vesivälitteisten riskien määrittelystä ja riskikommunikaatiosta haettiin käsitteellisellä tutkimuksella ja keräämällä empiiristä aineistoa median, asiantuntijoiden sekä sidosryhmien riskinäkemyksistä tekopohjaveden valmistukseen liittyen. Tutkimuksessa havaittiin, että suolistomikrobeja ja taudinaiheuttajamikrobeja sekä kuluttajakemikaaleja, kuten lääkeaineita ja makeutusaineita päätyy yhdyskuntien jäteveden puhdistamoiden kautta vesistöihin. Hanketta varten kehitetyllä monijäämämenetelmällä pystyttiin havaitsemaan tutkittuja yhdisteitä kaikissa jäte- ja pintavesinäytteissä. Myös maatalous ja muut hajakuormituslähteet vaikuttavat jokivesien laatuun. Uudella saastelähteiden jäljitysmenetelmällä selvitettiin mikrobien päästölähteitä Kokemäenjoen vesistössä. Kaikissa pintavesinäytteissä havaittiin ihmisistä peräisin olevia suolistomikrobeja ja lokkien ulostebakteereita. Nautakarjan ja sikojen bakteereita havaittiin erityisesti Keikyän alapuolisissa jokivesinäytteissä. Saadut tulokset olivat johdonmukaisesti yhteydessä vesistön jätevesikuormaan ja valuma-alueiden eläintiheyteen. Tutkimuksessa testattiin myös mikrobien ja kemikaalien kulkeutumista pitkin Kokemäenjoen vesistöä ja Turun Seudun Veden tekopohjavesiprosessissa malleilla, joissa yhdistettiin valuma-alue-, järvi-, joki- ja pohjavesimallit. Laskennassa käytettiin erilaisia skenaarioita aina rankkasateista ja tulvatilanteista puhdistamoiden vikatoimintaan. Mallinnus onnistui voimakkaasti säännöstellyssä ja monimuotoisessa vesistössä ja sen valuma-alueella varsin hyvin. Myös pohjavesimallin toiminta osoittautui luotettavaksi etenkin luonnossa säilyvien kemikaalien osalta. Mallinnustyötä tuettiin laboratoriossa toteutetuilla säilyvyyskokeilla, joissa todennettiin tiettyjen kuluttajakemikaalien hyvä säilyvyys vesiympäristössä. Alhainen jokiveden lämpötila ja vähäinen valon määrä olivat tekijöitä, joiden havaittiin parantavan merkittävästi sekä virusten että bakteerien säilyvyyttä.
13 (28) Tutkimus vahvisti tietoa siitä, että Turun Seudun Veden moniosainen tekopohjavesiprosessi tuottaa normaalitilanteessa hyvälaatuista, turvallista, terveydelle vaaratonta talousvettä. Vaikka mikrobit ja kemikaalit säilyvät vesistössä ja voivat kulkeutua pitkiäkin matkoja talousveden tuotantolaitokselle, kontaminanttien määrät ovat vesistöstä otettavassa raakavedessä pieniä ja veden epäpuhtaudet poistuvat tekopohjaveden valmistuksessa tehokkaan esikäsittelyn sekä maaperässä tapahtuvan imeytymisen aikana. Turun Seudun alueelle juomavettä tuottavan Virttaankankaan tekopohjavesiprosessin havaittiin poistavan erityisen hyvin jokivedestä peräisin olevia mikrobeja. Puhdistusteho kuluttajakemikaalien osalta sen sijaan vaihteli osa kemikaaleista poistui hyvin maaperässä imeytymisen aikana, mutta toisten, kuten makeutusaine asesulfaami-k:n pitoisuus aleni vain vähän. Virttaankankaan tekopohjaveteen jäävien kemikaalien pitoisuus jäi kuitenkin alhaiseksi. Terveysriskien arviointi ja aluetaloudellinen analyysi osoittivat, että vähäistenkin terveyshaittojen ja taloudellisten vaikutuksien toteutuminen edellyttää äärimmäistä kontaminaatiotilannetta, jonka todennäköisyys on erittäin pieni. Veden mikrobit ja haittaaineet eivät aiheuta kuluttajille terveysriskejä Turun Seudun Veden talousvesiverkoston jakelualueella. Julkinen keskustelu tekopohjaveteen liittyvistä riskeistä, hyödyistä ja toimintavaihtoehtojen epävarmuuksista on ollut polarisoitunutta. Kriittinen media keskustelu Virttaankankaan tekopohjavesilaitoksesta on laantunut laitoksen aloitettua toimintansa. Veden kontaminanteista lisää konsortion verkkosivuilla osoitteessa: http://fi.opasnet.org/fi/conpat.
14 (28) Sedimentoituneiden purojen kunnostus: biodiversiteettia ja hydrologiaa yhdentävä lähestymistapa. Timo Muotka, Oulun yliopisto, Jukka Aroviita, Suomen ympäristökeskus, Björn Klöve, Oulun yliopisto Pienet latvapurot on luokiteltu suuressa osassa maatamme uhanalaiseksi elinympäristöksi. Purojen luonnontilaa on heikentänyt ennen kaikkea metsäojitusten aiheuttama sedimentaatio, mikä tarkoittaa puron pohjan hiekoittumista ja liejuuntumista. Metsätalouden muokkaamien rantametsien läpi virtaavien purojen biodiversiteetti on alentunut ja ekosysteemitoiminnot ovat heikentyneet, pääasiassa juuri sedimentaation seurauksena. Myös lohikalojen lisääntymismenestys on vaarantunut, koska hienojakoinen sedimentti heikentää pohjan sisäisiä virtauksia ja siten vaikeuttaa mätimunien kehitystä. Hiekoittuneiden purojen kunnostus on osoittautunut erittäin haasteelliseksi. Valuma-alueen kunnostustoimilla voidaan kyllä vähentää uomaan päätyvän hienojakoisen aineksen määrää, mutta uomassa jo ennestään olevan sedimentin poistaminen ei ole kovin tehokasta. Kunnostusrakenteilla on kuitenkin onnistuttu lisäämään pohjan rakenteellista monimuotoisuutta, millä voi olla positiivisia vaikutuksia vesieliöstöön lyhyelläkin (4-7 vuotta) aikavälillä. Kunnostamisen vaikutukset ulottuvat myös purouoman ulkopuolelle: rannan putkilokasvien koostumus muuttuu luonnontilaisen kaltaiseksi, kun puron tulvarytmiikka palautuu kohti luonnontilaa. Erityisen tärkeää on, että kunnostuksissa käytetään pelkän kiviaineksen lisäksi myös puuta, jonka määrä metsätalouden alaisissa puroissa on voimakkaasti vähentynyt. Tuloksemme osoittavat, että kunnostuksissa on huomioitava puroluonnon ja sitä ympäröivän metsäluonnon välinen voimakas riippuvuus: muutos yhdessä muuttaa väistämättä myös toista. Tämän periaatteen pitäisikin olla kaiken pienvesien ja rantametsien hoidon, suojelun ja kunnostuksen perustana. Selvitimme hankkeessamme myös purojen kunnostamisen yhteiskunnallista arvostusta käyttäen esimerkkinä Koillismaan asukkaiden ja kesämökin omistajien mielipidettä alueen metsäpurojen tilasta. Kyselytutkimukseen vastanneista henkilöistä 64 % oli metsänomistajia. Enemmistö vastaajista oli valmis rahoittamaan metsäpurojen kunnostusohjelmaa ja vajaa viidennes ilmaisi myös halukkuutensa osallistua purojen kunnostustalkoisiin. Metsäpurot ja niiden tilan parantaminen koettiin tärkeäksi ja niiden eteen oltiin valmiita toimimaan. ReFFECT-hanke perustuu Oulun yliopiston kahden tiedekunnan ja Suomen ympäristökeskuksen tutkimusryhmien väliseen yhteistyöhön. Lisäksi hankkeessa on laajaa kansainvälistä yhteistyötä useiden EU maiden sekä kanadalaisten tutkijoiden kanssa. Hanke on tuottanut n. 20 kansainvälistä vertaisarvioitua julkaisua (2012-2016) sekä useita suomenkielisiä yleistajuisia artikkeleita. Hankkeesta on tekeillä kolme väitöskirjaa Oulun yliopistossa.
15 (28) Turvetuotanto ja vesistövaikutusten hallinta: Relevanteista faktoista tehokkaisiin normeihi. Tapio Määttä, Itä-Suomen yliopisto Tutkimuksen tavoitteena on analysoida ja kehittää turvetuotannon vesistövaikutusten hallintaa. Hanke on toteutettu 1) selvittämällä turvetuotannon kiintoainekuormituksesta aiheutuvia vesistövaikutuksia, 2) analysoimalla turvetuotannon vesistöpäästöjen sääntelyä ja sen soveltamiskäytäntöjä, 3) tutkimalla paikallisten toimijoiden asemaa ja mahdollisuuksia turvetuotannon vesistövaikutusten hallinnassa ja 4) kehittämällä uusia sääntelymalleja turvetuotannon haitallisten vesistövaikutusten ehkäisemiseksi. Tutkimuksessa on hyödynnetty luonnontieteiden, politiikan tutkimuksen, maantieteiden ja oikeustieteiden menetelmiä sekä näiden yhdistelmiä. Hankkeessa tehty tutkimus muun muassa osoittaa, että luonnonsuojelu-, ilmasto- ja vesipolitiikan muutokset ovat vaikuttaneet kuluneena vuosikymmenenä huomattavasti turvetuotannon sääntely-ympäristöön. Erityisesti EU- ja kansainvälinen oikeus vaikuttaa nykyisin olennaisesti turvetuotannon edellytyksiin Suomessa. Turvetuotantohankkeiden lupaharkinnassa erityisesti vesienhoidon ympäristötavoitteet ovat nousseet ratkaisevaan asemaan. Vaikka vesienhoitosuunnitelma ei ole lainsäädännön tapaan oikeudellisesti sitova, vaan laissa säädettyjen luvanedellytysten tulkinnassa huomioon otettava asiakirja, vesimuodostumakohtaiset tilatavoitteet ovat käytännössä osoittautuneet sitoviksi laatunormeiksi. Jos vesienhoitosuunnitelmissa esitetty vesimuodostuman tilatavoite vaarantuu, lupaa turvetuotannolle ei myönnetä. Ympäristönsuojelulain selvitys- ja selvilläolovelvollisuutta koskeva järjestelmä sisältää kuitenkin eräitä turvetuotannon luvitusta koskevia heikkouksia luontodirektiivin nojalla suojeltujen lajien suojelun tehokkuuden turvaamisen näkökulmasta. WAPEAT-hankkeen alaisuudessa suoritettu monitieteinen tutkimus osoittaa, että ympäristönsuojelulaki ei suoraan velvoita lajikohtaisten luontoselvitysten tekemiseen, mikä voi johtaa siihen, ettei vahvaa oikeudellista suojaa nauttivia lajeja kuten viitasammakkoa havaita luontoselvitysten yhteydessä. Johtopäätöksenä onkin, että ympäristönsuojelulain selvitys- ja selvilläolovelvollisuutta tulkittaessa tulee vahvaa oikeudellista suojaa nauttivien lajien kohdalla varmistua siitä, ettei lajien lisääntymis- ja levähdyspaikkoja esiinny turvetuotantoalueella. Tutkimushankkeen kaikki tieteenalat yhdistävä tapaustutkimus (Linnunsuo) puolestaan osoitti, että paikallisilla toimijoilla voi olla merkittävä rooli turvetuotannon vesistöhaittojen tunnistamisessa ja haittojen ennaltaehkäisyssä. Tapauksessa paikalliset kalastajat tekivät ratkaisevia havaintoja turvetuotannon happamista purkuvesistä aiheutuneista kalakuolemista. Tiedot ja paikallisten aktiivisuus johtivat lopulta siihen, että kalakuolemia aiheuttanut turvetuotantolohko otettiin pois tuotannosta ja alueelle rakennettiin jälkihoitokosteikko. Tämän jälkeen happamuusongelmia ei ole havaittu. Tapaustutkimus lisäksi osoitti, että Linnunsuon turvetuotannon alapuolisessa Jukajoen vesistössä on aiheutunut merkittävää liettymistä, jonka syy-yhteys turvetuotantoon jäi viranomaisprosessissa selvittämättä. Turveperäiset liettymisongelmat esiintyvät luonnontieteellisen analyysimme perusteella viranomaisen määrittämän selvitysalueen ulkopuolella ja ne ovat merkittävämpiä kuin toiminnanharjoittajan teettämässä selvityksessä oli arvioitu. Tutkimus osoittaa ympäristölainsäädännön täytäntöönpanon olleen Linnunsuon tapauksessa puutteellista. Se antaa tukea lainsäädännön kehittämiselle siten, että valtion viranomaisille kuuluvissa ympäristölupa-asioissa lupapäätöksenteko ja -valvonta keskitettäisiin yhdelle viranomaiselle.
16 (28) Ympäristöoikeudenmukaisuus ja ekosysteemipalvelut: saavutettavuus, tasapuolisuus ja osallistuminen vesiympäristöjen käytössä ja suunnittelussa Helsingin seudulla. Riikka Paloniemi, Suomen ympäristökeskus, Jari Niemelä, Helsingin yliopisto, Tuomas Kuokkanen, Itä-Suomen yliopisto, Anne Marketta Kyttä. Aalto yliopisto Monitieteisessä ENJUSTESS-konsortiossa tutkitaan ympäristöoikeudenmukaisuuden toteutumista Helsingin seudulla neljä osakokonaisuuden kautta: Ympäristöoikeudenmukaisuus ja sinirakenne kaupunkikehityksessä -osahankkeessa on tutkittu paikkatietomenetelmin muun muassa vesiin liittyvien arvojen, kuten veden laadun, maiseman, palveluiden ja kulttuuristen seikkojen vaihtelua sekä selvitetty, kuinka eri sosioekonomiset ryhmät ovat sijoittuneet metropolialueella ja havaittu että kieli- ja tuloerot ovat yhteydessä sinirakenteen läheisyyteen. Paikkatietotarkastelujen lisäksi on hyödynnetty suunnittelijahaastatteluja, joiden perusteella on tarkasteltu sinirakenteen roolia ja asemaa kaupunkikehityksessä ja -suunnittelussa sekä ympäristöoikeudenmukaisuuden toteutumista suunnitteluprosesseissa. On havaittu, että vaikka kansalaisosallistuminen on kehittynyt vuorovaikutteisemmiksi, edelleen on syytä kehittää päätöksenteon läpinäkyvyyttä ja avata osallistumisen roolia suunnitteluprosessissa sekä sen vaikutusta suunnittelun lopputuloksiin. Kaupunkipienvesien sosio-ekologiset kytkökset -osahankkeessa on tutkittu kaupunkipienvesien kulttuuristen ekosysteemipalveluiden arvostusta, saavutettavuutta ja mahdollisia uhkia kahden tapaustutkimuksen avulla. Helsingin Kumpulanpuron ja Vallilanlaakson kiistanalaisen suunnitteluprosessin tapaustutkimuksen tulosten mukaan paikallisten asukkaiden, suunnittelijoiden ja päätöksentekijöiden puroekosysteemiin liittämät merkitykset ja arvot erosivat toisistaan suuresti. Hulevesien hallinta on Suomessa hyvin teknis-taloudellista ja prosessiin tarvitaan mukaan myös sosio-kulttuuristen arvojen huomioimista. Viranomaisten oletuksena on, että vesiensuojelua ja tulvahallintaa parantavat toimenpiteet tuottavat myös muita hyötyjä, kuten kulttuurisia ekosysteemipalveluita. Näin ei kuitenkaan välttämättä tapahdu, vaan paikallisten asukkaiden saavuttamat tai kokemat hyödyt voivat jopa heikentyä. Vantaan Kuusijärven tapaustutkimuksen tulosten mukaan tämän suositun virkistys- ja retkikohteen käyttäjät arvostavat suuresti alueen kulttuurisia ekosysteemipalveluita, joiden tarjonnassa ja käytössä havaittiin selkeitä eroja eri kävijäryhmien sekä kesäajan ja muiden vuodenaikojen välillä. Kaupungin vesialueiden käyttö ja koettu laatu osiossa on tarkasteltu pääkaupunkiseudun vesialueiden käyttöä ja saavutettavuutta asukkaiden näkökulmasta. Yli 2000 pääkaupunkiseutulaista vastasi Veden äärellä -verkkokyselyyn syksyllä 2013. Vastaajat kuvasivat vesialueiden käyttöään, kokemuksiaan sekä ajatuksiaan alueiden tulevasta kehittämisestä merkitsemällä kartalle yli 27 000 näihin teemoihin liittyvää paikkaa. Aineistolla kartoitettiin ihmisten todellista vesivirkistysalueiden käyttöä: aineistosta esimerkiksi tunnistettiin paikkatieto- ja tilastollisin menetelmin pääkaupunkiseudulta 123 suosittua aluetta veden äärellä ja tutkittiin niiden saavutettavuutta erilaisilla kulkumuodoilla. Suosituille alueille luotiin profiilit perustuen niiden käyttöön ja tarjontaan. Vesialueiden tasa-arvoista käyttöä selvitettiin tutkimalla suosittujen paikkojen käyttömuotojen ja käyttäjien diversiteettiä. Tulokset koottiin sekä painetuksi että interaktiiviseksi raportiksi tukemaan vesialueiden käytännön suunnittelutyötä.
17 (28) Vesivarojen ekosysteemipalvelujen hallinnan keinot osahankkeessa on tarkasteltu merialuesuunnittelua eri käyttötarpeita kuten energiantuotantoa, liikennettä, luonnonsuojelua ja virkistyskäyttöä yhteensovittavana instrumenttina. Euroopan unionin tasolla merialuesuunnitteludirektiivi (2014/89/EU) velvoittaa säätämään kansallista merialuesuunnittelulainsäädäntöä vuonna 2016 ja saamaan ensimmäiset merialuesuunnitelmat valmiiksi vuonna 2021. Suomessa direktiivi on pantu täytäntöön maankäyttö- ja rakennuslain (132/1999) muutoksella 482/2016. Osahankkeessa on keskitytty erityisesti merialuesuunnittelun kansainvälisoikeudellisiin ja unionioikeudellisiin vaatimuksiin. Lisäksi on tarkasteltu tehokkaan merialuesuunnittelun edellytyksiä ja mahdollisia esteitä. Vertailevan tutkimuksen perusteella on tunnistettu, että sektori- ja maarajat ylittävä menettely edistävät keskeisesti merialuesuunnittelun tehokkuutta, mutta kansainvälinen oikeus ja Euroopan unionin oikeus rajoittavat merialuesuunnittelua esimerkiksi laivaväylien ja luonnonsuojelualueiden osalta. Oikeudelliset instrumentit kansainvälisellä ja unionin tasolla yhtäältä mahdollistavat merialuesuunnittelun, toisaalta rajoittavat mahdollisuuksia merenkäyttöön- ja suojeluun liittyvien käyttötarpeiden yhteensovittamiseen. Lisää hankkeen www-sivuilla: http://www.syke.fi/projects/enjustess
18 (28) AQUA: Vesi sosiaalisena ja kulttuurisena tilana: muuttuvat arvot ja representaatiot. Arja Rosenholm, Tampereen yliopisto Tutkimusprojekti keskittyi veden ympäristöhistoriallisiin ja kulttuurisiin merkityksiin. Kirjallisuuden, kulttuurin, historian, tekniikan ja ympäristötieteiden näkökulmasta selvitettiin, mitä vesi on merkinnyt ihmisille eri aikoina ja eri paikoissa. Projektin keskeisenä tavoitteena oli veteen liitettyjen arvojen, merkitysten, mahdollisuuksien ja uhkakuvien kriittinen uudelleenarviointi monitieteisestä näkökulmasta. Kokoavana tavoitteena oli veden ymmärtäminen kulttuurisena toimijana, joka on sidoksissa historiaan, kieleen, teknologiaan ja taiteellisiin esityksiin. Hankkeen tulokset ovat kahdenlaisia: substanssia vettä ja sen merkityksiä koskevia, että metodologisia. Osaprojektien aiheita olivat: Suomen vesilaitosten historia ja kansalaisten muuttunut suhtautuminen veteen talousvesien vesihuollon kehittymisen myötä. Veden merkitys ympäristöyhteistyön reunaehtona: Tarkastelu laajeni pohtimaan, millä tavoin veden, erityisesti Itämeren saastumiseen liittyvät merkitykset heijastavat modernisaatiota. Uusi oivallus oli muun muassa, että meren saastumisen kohdalla modernisaatioon liittyvät ideat ja käytännöt ovat vahvoja, ja esimerkiksi tiede, teknologia ja erilaiset hallinnan instituutiot ovat voimissaan. Veden (esim. merien ja rantaviivan) vaikutukset kaupunkien, tilojen ja sosiaalisten hierarkioiden muotoutumiseen, esimerkkinä Tukholman historia. Kaunokirjalliset veden kuvaukset, jotka liittyvät yhteiskunnallisiin muutoksiin ja niiden herättämiin tunteisiin. Erityisesti tarkasteltiin vesikuvaston ja modernisaation suhdetta sekä jälkimodernin riskiyhteiskunnan ja ilmastonmuutoksen myötä noussutta vedenpaisumuksen kuvastoa ja sen merkityksiä. Tutkimus on osa kansainvälistä ekokriittistä keskustelua ja osoittaa, kuinka kirjallisuus osallistuu julkiseen keskusteluun yhteiskunnan nostamista peloista Suomessa, Venäjällä tai USA:ssa, ja kuinka laajemminkin elämään ja ympäristöön liittyviä uhkia ja riskejä kuvitellaan ja hahmotetaan juuri veteen liittyvien kaunokirjallisten tarinamallien ja myyttien avulla. Hanke on avartanut näkemyksiämme siitä, että vesi on monimerkityksinen elementti, jota voi ja pitää tutkia monenlaisista tutkimuksellisista näkökulmista. Hankkeen synnyttämät metodologiset oivallukset ovat ristiriitaisia ja koskevat monitieteisen tutkimuksen ongelmia ja poikkitieteisen tutkimuksen edellytyksiä vuoropuhelun mahdollistamiseksi. Hankkeen puitteissa on järjestetty kansainvälisiä seminaareja ja artikkelityöpajoja sekä monitieteinen symposiumi Water Power elokuussa 2016. Symposiumiin osallistui puhujia myös muista AKVA-tutkimusohjelmista, jolloin oman projektimme kulttuurinen näkökulma saatiin vuoropuheluun muiden tutkimusalojen kanssa. Projektin tutkijat ovat osallistuneet oman alansa kansainvälisiin konferensseihin (ekokriittisen ja ympäristötietoisen kirjallisuudentutkimuksen järjestön ASLE:n konferenssit, amerikkalaisen kirjallisuudentutkimuksen järjestön American Literature Association konferenssit sekä Itä- Euroopan ja Venäjän-tutkimuksen konferenssit), joiden puitteissa on verkostoiduttu veden ja kirjallisuuden suhteita tutkivien kansainvälisten kollegoiden kanssa. Tältä pohjalta on syntymässä yhteisiä julkaisuja ja paneeleja kansainvälisiin konferensseihin, ja tätä kautta hankkeen tutkimuksellisia painotuksia on saatu tuotua kansainvälisille foorumeille. Osana projektin tutkimustulosten julkaisua on vuonna 2017 ilmestymässä Suomalaisen Kirjallisuuden Seuran kustantama artikkelikokoelma Veteen kirjoitettu: Veden merkitykset kirjallisuudessa (toim. Lehtimäki, Meretoja & Rosenholm), jossa projektin tutkijoita on mukana niin toimittajina kuin kirjoittajina. Lisäksi AQUA-projektin tähänastisia tutkimustuloksia on tarkoitus hyödyntää, jatkaa ja kehittää projektin jäsenten uusissa tutkimushankkeissa, kuten Suomen Akatemialle syksyllä 2016 jätetyssä monitieteisessä, pohjoisiin ja arktisiin vesiin keskittyvässä konsortiohakemuksessa. http://www.uta.fi/aqua
19 (28) Kaupungistuneiden valuma-alueiden maankäytön vaikutukset valunnan laatuun ja määrään. Heikki Setälä, Helsingin yliopisto, Teemu Kokkonen, Aalto yliopisto, Dmitri Moisseev. Helsingin yliopisto, Olli Ruth, Helgingin yliopisto Valuma-alueen maankäytöllä on ratkaiseva vaikutus vesiekosysteemien hyvinvointiin. Tässä tutkimusprojektissa perehdyttiin siihen miten kaupungistuminen vaikuttaa valuma-alueella syntyvän valumaveden eli huleveden ominaisuuksiin. Hankkeen aikana Helsinkiin ja Lahteen perustettiin urbaaneilla valuma-alueilla sekä yhdellä metsäalueella toimivia automaattisia hulevesiasemia joissa runsaan kolmen vuoden ajan mitattiin jatkuvatoimisesti hulevesiviemäreissä virtaavan veden laatua (ravinteiden, raskasmetallien ym. pitoisuus) ja määrää (HY, Ympäristötieteiden laitos ja Geotieteiden ja maantieteiden laitos). Samaan aikaan selvitettiin valuma-alueille satavan veden määrä ja sateen ajoittumista HY:n Fysiikan laitoksen sadetutkalla (Helsingin valuma-alueet) sekä automaattisilla sademittareilla (Lahti). Valuma-alueiden pintojen ominaisuuksia (esim. vettä läpäisemättömien pintojen osuus, kasvillisuus ja topografia) selvitettiin lasermittaukseen perustuvalla LIDAR-menetelmällä. Viherkattojen roolia urbaanien sadevesien puhdistajina ja määrän vähentäjinä eli ekosysteemipalvelutuottajina selvitettiin kaupunki- ja koeolosuhteissa. Saatua mittausaineistoa tarkasteltiin matemaattisen mallinnuksen avulla (Aalto yliopisto) pyrittäessä ennustamaan kaupungistumisen ja ilmaston muutoksen vaikutuksia hulevesien laatuun ja määrään ja vesiekosysteemien tilaan. Tutkimustuloksemme osoittavat että: (1) Hulevesien laadussa ja määrässä on selkeitä maankäyttötyyppiin liittyviä eroja: Tutkituista haitta-aineista kaupungistuminen kasvatti ympärivuotisesti ja moninkertaisesti kokonaisfosforin, metallien ja kiintoaineen vesistölle aiheutuvaa kuormaa metsäalueeseen verrattuna. Intensiivisimmin rakennetuilla alueilla vedenlaatu vaihteli nopeasti ja ennakoimattomasti, mikä kuvastaa kaupunkisysteemien hydrologista kompleksisuutta. (2) Kaupungistuminen kasvatti hulevesien määrää kuitenkin vain lämpimänä kautena. (3) Useiden haitta-aineiden kohdalla keväällä esiintyi selkeä kuormituspiikki niin erilaisilla kaupunkialueilla kuin metsäalueella. Poikkeuksena oli epätavallisen lämmin talvi, jolloin kevätsulantapiikkiä ei esiintynyt hulevesien laadun ja määrän suhteen. (4) Viherkatot vähentävät vuotuista valuntaa yli puoleen (parhaimmillaan lähes 70 %) ja viivästyttävät valuntaa katolta useilla tunneilla, jopa rankkasateella. Viherkatot kuitenkin lisäävät kokonaistypen ja fosforin kuormitusta, mutta kasvualustaan lisätty biohiilikerros auttaa pidättämään ravinteita ja vettä viherkatossa. Viherkattoaineiston avulla saatiin selvitettyä että kaupunkihydrologinen malli ennustaa viherkattojen vaikutusta valuntaan suhteellisen hyvin Suomen olosuhteissa. (5) Kaupunkihydrologinen mallintaminen osoittautui ensiarvoisen tärkeäksi työkaluksi sadanta- ja valuntamittausten laadun ja keskinäisen yhteensopivuuden arvioinnissa sekä puutteellisten ja viallisten virtaamahavaintojen korjaamisessa. Sadanta-aineisto yhdistettynä usealta kaupunkivaluma-alueelta mitattuun hulevesiaineistoon ja LIDAR-dataan tarjoaa vahvan pohjan kaupunkien hulevesien muodostumisen ymmärtämiseen ja matemaattiseen mallintamiseen. Mallintamisen keinoin voidaan yleistää tuloksia tutkimusalueita laajemmille kaupunkialueille, sekä tarkastella erilaisten hallintakeinojen vaikutusta ravinteilla ja raskasmetalleilla kontaminoitujen hulevesien määrän vähentämiseen ja laadun parantamiseen. Lisätietoja hankkeesta: heikki.setälä@helsinki.fi http://www.helsinki.fi/urbanecosystems/research/thequalityandquantity.htm