Ympäristötieteen aineistokoe Lue oheinen Itämeren tilaa ja kuormittumista käsitelevä aineisto ja vastaa kysymyksiin 1-5. Huomaa, että aineistosta ei löydy kattavasti tietoa vastauksiin, vaan sinun tulee hyödyntää myös aikaisemmin oppimiasi asioita. Tehtävän tarkoitus ei ole kopioida tekstiä vastaukseesi. Sovita vastauksesi laajuus niin, että jokainen vastaus mahtuu sille annettuun tilaan. HUOM. Vastaustilaa on varattu riittävästi ja vastauksen ei tarvitse täyttää koko tilaa. Kunkin kysymyksen maksimipistemäärät on annettu kysymysten yhteydessä. Merkitse nimesi jokaiseen vastauspaperiin. Aineisto perustuu osoitteesta http://www.aaltojenalla.fi/ otettuun materiaaliin. Tekstissä esitetyt näkemykset edustavat kirjoittajien näkökulmia. REHEVÖITYMINEN Rehevöityminen tarkoittaa biologisen tuotannon nousua. Itämeri on rehevöitynyt, koska siihen on päässyt jatkuvasti liikaa ravinteita sen vesimäärään ja veden vaihtuvuuteen nähden. Typen ja fosforin vähyys on luonnonoloissa rajoittanut Itämeren rehevöitymistä. Nyt näitä ravinteita tulee mereen ilmasta, jätevesistä ja kalanviljelylaitoksista. Esimerkiksi liikenteen typpipäästöt ovat vain kasvaneet, maatalous puolestaan edelleen aiheuttaa fosforipäästöjä. Kun meri alkaa rehevöityä, nousee aluksi kasviplanktonin määrä. Kasviplankton sitoo ravinteita, vettä ja hiilidioksidia ja tuottaa happea. Siksi kasviplanktonin määrä kasvaa, kun ravinteet lisääntyvät. Kun kasviplanktonin määrä on suurimmillaan, sanotaan että levä kukkii. Tällöin meri on vihreää, ruskeaa tai sinivihreää. Joskus etovaa leväpuuroa. Kun meri rehevöityy, ruovikot tihentyvät merenlahdissa ja sisäsaaristojen vesikasvit lisääntyvät, lajisto muuttuu, lajimäärä laskee, pohjat liettyvät, kasvillisuusvyöhykkeet madaltuvat, eläinplankton runsastuu ja kalasaaliit kasvavat, mutta kalasto muuttuu särkikalavaltaiseksi. Erityisesti ahdinparta ja muut rihmalevät lisääntyvät ja rakkolevä katoaa. Rehevöitymisen seurauksena meren pohjalle laskeutuu entistä enemmän hajotessaan happea kuluttavaa kuollutta eliöstöä, lopulta hapettomat alueet syvänteissä kasvavat. Myös meren virkistyskäyttö muuttuu. Uiminen jopa myrkyllisen sinilevän seassa ei ole miellyttävää, veneilijääkin haittaa leväpuuron haju. Ranta-asukkaat eivät voi päästää kotieläimiään (lehmät, lampaat, koirat) meren rannalle, koska myrkyllinen sinilevä voi tappaa ne. Vaikka Itämeren valuma-alueen ravinnekuormitus on vähentynyt viimeisen reilun kymmenen vuoden aikana, meri toipuu hyvin hitaasti myös sisäisen kuormituksen takia. Kun kasvanut ravinnemäärä on lisännyt levien kasvua, osa leviin sitoutuneista ravinteista painuu meren pohjaan kuolleen levän mukana. Pohjassa hajottajat hyödyntävät levää ja kuluttavat samalla happea. Jos happi loppuu, pohjaan varastoituneet ravinteet vapautuvat uudelleen kiertoon ja kiihdyttävät taas meren tuotantoa. Laivaliikenne sekin osaltaan kiihdyttää rehevöitymistä: laivojen aiheuttamat aallot ja potkurivirtaukset nostavat ravinteita pohjasta pintaan. SAASTUMINEN Itämeri on maailman saastuneimpia meriä. Se on saastunut paitsi sinne jokien mukana tulevien valumavesien haitta-aineiden myötä, myös sinne upotettujen tai laskettujen jätteiden takia. Esimerkiksi Itämeren kalojen dioksiinipitoisuudet ovat jo hälyttävän korkeat. DDT, PCB ja dioksiinit ovat erittäin hitaasti hajoavia yhdisteitä, jotka kertyvät eliöiden rasvakudoksiin ja rikastuvat ravintoverkossa. Ympäristömyrkyt aiheuttavat mm. epämuodostumia kaloille ja heikentävät äyriäisten saalistamiskykyä. Orgaanisten klooriyhdisteiden takia myös merikotkat ja Itämeren hylkeet ovat kärsineet lisääntymishäiriöistä. 1
Raskasmetalleja (esim. elohopea, kadmium, kupari, lyijy ja nikkeli) ovat joutuneet Itämereen teollisuuslaitosten päästöjen mukana ja hajakuormituksena. Raskasmetallit vaikuttavat eliöiden kasvuun, lisääntymiseen ja aktiivisuuteen. Raskasmetalleja on kertynyt Itämeren sedimentteihin ja jokien pohjakerrostumiin, joista ne voivat siirtyä takaisin Itämeren ravintoverkkoon. Laivaväylien ja satama-alueiden ruoppaukset ja ruoppausjätteen läjitykset pöllyttävät pohjaan kertyneitä raskasmetalleja takaisin veteen. Satama-alueilla on myös laivojen pohjien leväntorjunnassa käytettyjä orgaanisia tinayhdisteitä. Vuonna 2002 hyväksytyn Itämeriohjelman mukaan toimia tarvitaan rehevöitymisen torjumiseksi, vaarallisten aineiden aiheuttamien riskien vähentämiseksi, Itämeren käytön haittojen vähentämiseksi, luonnon monimuotoisuuden säilyttämiseksi ja lisäämiseksi, ympäristötietoisuuden parantamiseksi sekä tutkimuksen ja seurannan kehittämiseksi. Ohjelman tavoitteena on, että vaarallisten aineiden päästöt Itämereen tunnetaan ja aineiden pitoisuuksista ja vaikutuksista on käytettävissä niiden tärkeysjärjestyksessä tapahtuvaksi vähentämiseksi riittävät tiedot. Vaarallisten aineiden päästöt eivät saa uhata Itämeren eliöyhteisöitä tai ihmisen terveyttä. Itämeressä ja eliöyhteisössä jo esiintyvien pysyvien, kertyvien ja myrkyllisten aineiden pitoisuudet pyritään laskemaan lähelle tausta-arvoja luonnonaineiden osalta ja lähelle nollaa synteettisten aineiden osalta. Suomessa on käytössä noin viisituhatta vaaralliseksi luokiteltua ainetta. Ympäristöviranomaiset valvovat teollisuudessa ja yhdyskuntien jätehuollossa olevia saastumisen lähteitä. Kuitenkin jokainen meistä voi osaltaan torjua Itämeren saastumista lajittelemalla jätteensä huolellisesti. LAIVALIIKENNE JA ÖLJYKULJETUKSET Laivareittien rakentaminen muuttaa merimaisemaa. Merimerkit, penkereet ja majakat ovat näkyviä merkkejä laivaliikenteestä. Paikoin laivareittejä on myös ruopattava syvemmiksi. Ruopatessa sedimenttiin kertyneet ravinteet ja ympäristömyrkyt lähtevät liikkeelle. Laivojen jätevedet ja pakokaasut rehevöittävät vesistöjä. Levävyöhykkeen eliöstö kärsii laivaliikenteestä. Sisäsaaristossa laivojen aalto- ja imuvaikutukset aiheuttavat eroosiota. Laivojen potkurivirrat saavat ravinteet kumpuamaan syvältä pintaan. Talviliikenteessä riskit vielä kasvavat, etenkin öljykuljetusten osalta. Törmäyksen riski kasvaa hankalissa oloissa ja jää vaikeuttaa öljyn talteenottoa onnettomuustilanteessa. Talvella ja keväällä sattuvat öljyonnettomuudet olisivat kaikkein tuhoisimpia. Öljyn kerääminen jäästä ja lumesta on hyvin vaikeaa. Lisäksi öljy hajoaa hitaasti kylmässä, joten se leviää laajalle. Keväällä tapahtuva öljyvahinko vaikeuttaisi kaikkien eliöiden lisääntymistä. Keväällä ja kesällä tapahtuva öljyonnettomuus vaikuttaisi planktonin lisääntymiseen, öljy myös varjostaisi kasviplanktonia. Planktonien hävittyä myös kalat, esimerkiksi silakka ja kilohaili jäisivät ilman ruokaa ja kannat saattaisivat romahtaa. Lisäksi kalojen kutu tuhoutuu, jos se sekoittuu öljyiseen veteen. Öljy myös tuhoaa kalojen kutupaikkoja, etenkin punalevävyöhyke on altis öljyn aiheuttamalle saastumiselle. Lintujen pesimäkauden aikana tapahtuva öljyonnettomuus saattaa romahduttaa lintukannat. Loppusyksystä öljyvahingon vaikutukset linnustoon olisivat vähäisemmät. Silloinkin lintujen sulkapeite tahriutuu, jolloin se ei enää eristä lämpöä. Tahriintunut lintu ei pysty lentämään eikä hankkimaan ruokaa. Myös hallin ja itämerennorpan turkit kadottavat öljykylvyssä tahriintuessaan erityskykyään. Öljyä päätyy myös eläinten ruuansulatuskanavaan, kun ne puhdistavat turkkiaan öljystä. Rannan kasveihin ja leviin öljy menee sisään soluihin ja kasvit kuolevat. Myös kasvien luomat elinympäristöt tuhoutuvat. Öljypäästöt kuormittavat erityisesti sedimenttiä, mutta myös koko Itämeren ekosysteemiä. Öljyonnettomuudet, öljyvuodot ja laittomat öljypäästöt mereen vaikuttavat sekä pinnan yläpuolella että alapuolella. Meriliikenteen Suomenlahdella on ennustettu kasvavan kaksinkertaiseksi vuoteen 2010 mennessä, ja tästä öljykuljetuksien osuus tulee olemaan noin 80 miljoonaan tonnia vuodessa. 2
YMPÄRISTÖMYRKYT Ympäristömyrkyt ovat ihmisen luontoon tuomia aineita, jotka eivät ole hyväksi eliöille. Aineen myrkyllisyys on riippuvainen aineen fysikokemiallisista ominaisuuksista. Aineen haitallisuus puolestaan riippuu aineen myrkyllisyydestä ja pitoisuudesta. Myrkyllisiä aineita ovat esimerkiksi raskasmetallit ja halogenoidut hiilivedyt. Aineiden liukenevuus, pysyvyys, rikastuminen luonnossa ja muuntuminen joksikin toiseksi aineeksi sekä useampien aineiden yhteisvaikutus määrittävät sitä, miten haitalliseksi jonkin aineen pääseminen ympäristöön muotoutuu. Hiilivety on hiili- ja vetyatomeista koostuva yhdiste. Hiiliyhdisteet hajoavat yleensä helposti, mutta jos vetyatomeita korvataan halogeeneilla, yhdiste muuttuu hitaasti hajoavaksi tai hajoamattomaksi. Yksi tunnetuimmista halogenoiduista klooriyhdisteistä on hyönteismyrkkynä käytetty DDT, diklooridifenyylitrikloorietaani, jonka käyttö on useimmissa maissa ollut pitkään kielletty. Myös PCB - yhdisteet eli plyklooratut bifenyylit kuuluvat näihin aineisiin. Dioksiineja taas muodostuu epäpuhtautena klooriyhdisteiden synteesin yhteydessä ja myös poltettaessa orgaanisia klooriyhdisteitä sisältäviä materiaaleja. Dioksiineja muodostuu myös liikenteessä. Halogenoituja hiilivetyjä kertyy ravintoketjussa etenkin eläinten maksaan ja rasvakudokseen. Raskasmetallit ovat kemiallisesti pysyviä aineita ja ekologisesti hyvin liikkuvia. Kadmium, arseeni, nikkeli ja sinkki kulkeutuvat luonnossa helposti. Lyijy, elohopea, kromi ja kupari vaativat hapettomia olosuhteita kulkeutuakseen ravintoketjussa. Itämeren sedimentteihin kertyneet ympäristömyrkyt voivat siirtyä takaisin Itämeren ravintoverkkoon. Kun pohja muuttuu hapettomaksi, voivat jotkut raskasmetallit muuttua liukoiseen muotoon ja vapautua veteen. DDT:n pitoisuudet Itämeren eliöissä ovat viimeaikoina laskeneet, mutta PCB:n ja dioksiinien pitoisuudet ovat nousseet. Ihmisen toiminnasta mereen joutuvat aineet jaotellaan päästölähteen mukaan pistekuormitukseen ja hajakuormitukseen. Pistekuormitus tulee tehtaista, voimaloista, jätevedenpuhdistamoista ja asutuskeskuksista. Hajakuormituksen lähteet ovat maataloudessa, haja-asutuksessa, liikenteessä ja kalanviljelyssä. Jokainen meistä voi vaikuttaa ihmisen aiheuttamaan sekä piste- että hajakuormitukseen kulutusvalinnoillaan ja osallistumalla kansalaistoimintaan. Kyllin ei voi myöskään korostaa liikenteen vähentämisen merkitystä myös näiden päästöjen torjunnassa. 3
Nimi Syntymäaika Ympäristötieteen aineistokokeen kysymykset 1. Määrittele hajakuormitus, ja mitä se tarkoittaa Itämeren saastumisen kohdalla? (6p) Hajakuormitus tarkoittaa sellaista vesistöihin tulevaa ravinnekuormitusta, joka ei tule jätevedenpuhdistamoiden kautta. Lähteenä ovat siis esimerkiksi maatalous, kalankasvatus ja haja-asutus. Itämeren fosfori- ja typpikuormasta hajakuormituksen osuus on erittäin merkittävä ja se on jatkuvasti kasvanut jätevedenpuhdistamoiden tehon parantuessa. Itämeren rehevöityminen johtuu pitkälti hajakuormituksesta. Myös suuri osa raskasmetalleista on joutunut Itämereen hajakuormituksena. 2. Miten yhdyskuntien ja teollisuuden jätevesien puhdistus edistää Itämeren suojelua? (6p) Suomesta ja Ruotsista lähes kaikki yhdyskuntien ja teollisuuden jätevedet, jotka joutuvat Itämereen, puhdistetaan jätevedenpuhdistamoissa poistamalla niiden kiintoaineesta ja fosforista usein noin 90 %. Jäteveden puhdistusta tehostettaessa vähennetään pistemäisten lähteiden, yhdyskuntien ja teollisuuden aiheuttamaa kuormaa. Puhdistamoiden rakentaminen mm. Baltiassa ja Venäjällä vähentää Itämereen tulevaa ravinnekuormaa - mutta hitaasti. Teollisuus pystyy myös poistamaan ympäristömyrkyllisten aineiden määrää. Ravinnekuorman vähentyessä rehevöityminen hidastuu ja toivottavasti johtaa Itä-meren toipumiseen. 4
Nimi Syntymäaika 3. Miten Itämeren saastuminen uhkaa ihmisen terveyttä? (6p) Itämeren saastuminen vaikuttaa välillisesti ravinnon kautta ihmisen terveyteen. Saastumisen mukanaan tuomat haitta-aineet kertyvät ravintoketjussa äyriäisiin ja kaloihin, erityisesti petokaloihin. Silakka on tärkeä suomalaisten ravintokala ja sen sisältämät kloorihiilivetyjen pitoisuudet ovat korkeita. Mm. dioksiinipitoisuudet ovat nousseet tasolle, jonka perusteella EU on rajoittanut silakan ravintokäyttöä. Suomi on saanut kuitenkin poikkeusluvan silakan kalastukseen. Kalaa käytetään myös eläinten rehuna ja siten kertyviä ympäristömyrkkyjä tulee myös lihatuotteisiin. Rehevöitymisen vuoksi myös leväkasvu on kiihtynyt, mm. myrkyllinen sinilevä rajoittaa vesistön käyttöä uimavetenä. Myrkky aiheuttaa ihottumaa ja juotuna myös maksavaurioita. Myös virkistyskäytön rajoittuminen alentaa elämisen laatua. 4. Mitä haittoja ja ympäristöriskejä öljykuljetuksista aiheutuu Itämeren luonnolle? (6p) Laivaliikenne sen vaatimine reitteineen muuttaa maisemaa, nostaa pohjasedimentin ravinteita ja ympäristömyrkkyjä kiertoon. Aallot ja potkurivirtaukset aiheuttavat eroosiota rannoilla. Laivaliikenteen päästöt rehevöittävät vesistöä. Suurimmat ympäristöriskit liittyvät öljylaivan haaksirikkoon. Runsas öljy meressä aiheuttaa haittaa pieneliöille, kaloille, linnuille ja kasvillisuudelle. Onnettomuuden tapahtuma-aika vaikuttaa öljyntorjunnan onnistumiseen. Jääpeitteen aikaan tapahtuneesta onnettomuudesta koituisi luonnolle suurin riski. Mereen ja rannoille jäänyt öljy vaikeuttaisi eliöiden elintoimintoja ja lisääntymistä. Vahingosta aiheutuisi pitkäaikainen haitta ekosysteemille. Riskiä lisää alati lisääntyvät öljykuljetukset. 5
Nimi Syntymäaika 5. Mitkä tekijät ovat vaikuttaneet Itämeren rehevöitymiseen? (6p) Rakenna vastauksesi pelkästään annettuun aineistoon Itämeren biologisen perustuotannon lisääntyminen eli rehevöityminen johtuu pääasiassa fosforista ja typestä, joita mereen on joutunut liikaa. Meren kasviplankton kasvaa nopeasti ja leviä voi olla niin paljon, että puhutaan leväkukinnasta. Myös rantakasvillisuus lisääntyy. Lisääntynyt kasvillisuus lisää eläinplanktonia ja kaloja. Tässä lajistot muuttuvat ja köyhtyvät ja kaloista mm. särkikalat lisääntyvät. Rehevöitymisen mukana eliöstöä kuolee ja sitä vajoaa meren pohjalle, jossa se hajoaa happea kuluttaen. Syvänteiden happipitoisuus pienenee ja happi voi loppua kokonaan ja tällöin pohjan ravinteista osa liukenee ja vesi voi haista pahalta. Lisäravinteet kiihdyttävät taas levä- ja sinileväkasvustoa. Kun osa sinilevistä voi olla myrkyllisiä, veden käyttö uimiseen tai edes eläinten juomavetenä ei ole mahdollista. Tämä ns. sisäinen kuormitus voi jatkua pitkäänkin. 6