Browsing by Subject "kulkeutuminen"

Sort by: Order: Results:

Now showing items 1-20 of 20
  • Kleemola, Sirpa; Forsius, Martin (Finnish Environment Institute, 2020)
    Reports of the Finnish Environment Institute 31/2020
    The Integrated Monitoring Programme (ICP IM) is part of the effect-oriented activities under the 1979 Convention on Long-range Transboundary Air Pollution, which covers the region of the United Nations Economic Commission for Europe (UNECE). The main aim of ICP IM is to provide a framework to observe and understand the complex changes occurring in natural/semi natural ecosystems. This report summarises the work carried out by the ICP IM Programme Centre and several collaborating institutes. The emphasis of the report is in the work done during the programme year 2019/2020 including: A short summary of previous data assessments - A status report of the ICP IM activities, content of the IM database, and geographical coverage of the monitoring network - A report on temporal trends and input - output budgets of heavy metals in ICP IM catchments - An interim assessment of the impact of internal nitrogen-related parameters and exceedances of critical loads of eutrophication on long-term changes in the inorganic nitrogen output in European ICP Integrated Monitoring catchments - National Reports on ICP IM activities are presented as annexes.
  • Paatero, Jussi; Salminen-Paatero, Susanna; Ryyppö, Timo; Bartnicki, Jerzy; Klein, Heiko; Leppänen, Ari-Pekka (Ilmatieteen laitos, 2014)
    Raportteja -Rapporter -Reports 2014:8
  • Khan, Uzair Akbar; Postila, Heini; Kujala, Katharina; Heiderscheidt, Elisangela; Ronkanen, Anna-Kaisa (Elsevier BV, 2022)
    Ecological Engineering
    Highlights •Initial peaks in tracer concentration were simulated satisfactorily. •Transport of nitrogen especially in winter was modeled with limited success. •Limitations of the model and possibilities for improvement are discussed. •Possibility to use multiple HYDRUS add-ons simultaneously may be critical. Abstract The HYDRUS wetland module is widely used together with the biokinetic model CWM1 to simulate reactive transport of contaminants in constructed wetlands. However, this approach has not been used previously to simulate processes in peat-based wetlands operating in cold climates and treating mining-influenced water. In this study, the goal was to clarify changes in flow, transport, and nitrogen removal processes in cold climate treatment peatlands by assessing the performance of HYDRUS-CWM1. Flow and non-reactive transport of tracer, and reactive transport of ammonium, nitrite, and nitrate, in two pilot wetlands operated under controlled conditions representing frozen (winter) and frost-free (summer) periods were simulated. Model simulation outputs were compared against data obtained from the pilot wetlands and from a full-scale treatment peatland treating mining-influenced water in an Arctic region. Initial peaks in tracer concentration were simulated satisfactorily, but transformation and transport of nitrogen species in treatment peatlands, especially under partially frozen conditions, were modeled with only limited success. Limitations of the model and the assumptions made for the simulations have been discussed to highlight the challenges in modeling of treatment peatlands.
  • Chételat, John; McKinney, Melissa A.; Amyot, Marc; Dastoor, Ashu; Douglas, Thomas A.; Heimbürger-Boavida, Lars-Eric; Kirk, Jane; Kahilainen, Kimmo K.; Outridge, Peter M.; Pelletier, Nicolas; Skov, Henrik; St. Pierre, Kyra; Vuorenmaa, Jussi; Wang, Feiyue (Elsevier, 2022)
    Science of The Total Environment
    Dramatic environmental shifts are occuring throughout the Arctic from climate change, with consequences for the cycling of mercury (Hg). This review summarizes the latest science on how climate change is influencing Hg transport and biogeochemical cycling in Arctic terrestrial, freshwater and marine ecosystems. As environmental changes in the Arctic continue to accelerate, a clearer picture is emerging of the profound shifts in the climate and cryosphere, and their connections to Hg cycling. Modeling results suggest climate influences seasonal and interannual variability of atmospheric Hg deposition. The clearest evidence of current climate change effects is for Hg transport from terrestrial catchments, where widespread permafrost thaw, glacier melt and coastal erosion are increasing the export of Hg to downstream environments. Recent estimates suggest Arctic permafrost is a large global reservoir of Hg, which is vulnerable to degradation with climate warming, although the fate of permafrost soil Hg is unclear. The increasing development of thermokarst features, the formation and expansion of thaw lakes, and increased soil erosion in terrestrial landscapes are increasing river transport of particulate-bound Hg and altering conditions for aquatic Hg transformations. Greater organic matter transport may also be influencing the downstream transport and fate of Hg. More severe and frequent wildfires within the Arctic and across boreal regions may be contributing to the atmospheric pool of Hg. Climate change influences on Hg biogeochemical cycling remain poorly understood. Seasonal evasion and retention of inorganic Hg may be altered by reduced sea-ice cover and higher chloride content in snow. Experimental evidence indicates warmer temperatures enhance methylmercury production in ocean and lake sediments as well as in tundra soils. Improved geographic coverage of measurements and modeling approaches are needed to better evaluate net effects of climate change and long-term implications for Hg contamination in the Arctic. Highlights • Current evidence indicates climate change is influencing Hg cycling in the Arctic. • Permafrost thaw, glacier melt, and coastal erosion are increasing Hg export. • Arctic permafrost is a global Hg reservoir, vulnerable to degradation and release. • Experiments show warmer temperatures increase MeHg in Arctic sediments and soils. • Net effects of climate change on Arctic Hg contamination remain poorly resolved.
  • Bhattacharjee, Joy; Marttila, Hannu; Launiainen, Samuli; Lepistö, Ahti; Kløve, Bjørn (Elsevier, 2021)
    Science of The Total Environment 779 (2021), 146419
    Maintaining and improving surface water quality requires knowledge of nutrient and sediment loads due to past and future land-use practices, but historical data on land cover and its changes are often lacking. In this study, we tested whether land-use-specific export coefficients can be used together with satellite images (Landsat) and/or regional land-use statistics to estimate riverine nutrient loads and concentrations of total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and suspended solids (SS). The study area, Simojoki (3160 km2) in northern Finland, has been intensively drained for peatland forestry since the 1960s. We used different approaches at multiple sub-catchment scales to simulate TN, TP, and SS export in the Simojoki catchment. The uncertainty in estimates based on specific export coefficients was quantified based on historical land-use changes (derived from Landsat data), and an uncertainty boundary was established for each land-use. The uncertainty boundary captured at least 60% of measured values of TN, TP, and SS loads or concentrations. However, the uncertainty in estimates compared with measured values ranged from 7% to 20% for TN, 0% to 18% for TP, and 13% to 43% for SS for different catchments. Some discrepancy between predicted and measured loads and concentrations was expected, as the method did not account for inter-annual variability in hydrological conditions or river processes. However, combining historical land-use change estimates with simple export coefficients can be a practical approach for evaluating the influence on water quality of historical land-use changes such as peatland drainage for forest establishment.
  • Finér, Leena; Lepistö, Ahti; Karlsson, Kristian; Räike, Antti; Härkönen, Laura; Huttunen, Markus; Joensuu, Samuli; Kortelainen, Pirkko; Mattsson, Tuija; Piirainen, Sirpa; Sallantaus, Tapani; Sarkkola, Sakari; Tattari, Sirkka; Ukonmaanaho, Liisa (Elsevier, 2021)
    Science of The Total Environment 762 (2021), 144098
    More reliable assessments of nutrient export to surface waters and the Baltic Sea are required to achieve good ecological status of all water bodies. Previous nutrient export estimates have recently been questioned since they did not include the long-term impacts of drainage for forestry. We made new estimates of the total nitrogen (N), total phosphorus (P) and total organic carbon (TOC) export from forests to surface waters at different spatial scales in Finland. This was done by formulating statistical equations between streamwater concentrations and climate, soil, forest management and runoff variables and spatial data on catchment characteristics. The equations were based on a large, long-term runoff and streamwater quality dataset, which was collected from 28 pristine and 61 managed boreal forest catchments located around Finland. We found that the concentrations increased with temperature sum (TS), i.e. from north to south. Nitrogen, P and TOC concentrations increased with the proportion of drained areas in the catchment; those of N and TOC also increased with the proportion of peatlands. In contrast, with the increasing concentrations of N and TOC with time, P concentrations showed a decreasing trend over the last few decades. According to our estimates, altogether 47,300 Mg of N, 1780 Mg of P and 1814 Gg of TOC is transported from forest areas to surface waters in Finland. Forest management contributes 17% of the N export, 35% of the P export and 12% of the TOC export. Our new forest management export estimates for N and P are more than two times higher than the old estimates used by the environment authorities. The differences may be explained by the long-term impact of forest drainage. The spatial results indicate that peatland forests are hotspots for N, P and TOC export, especially in the river basins draining to the Gulf of Bothnia.
  • Wartiovaara, Jyrki (Vesihallitus, 1975)
    Vesientutkimuslaitoksen julkaisuja 13
    Engl. summary: Amounts of substances discharged by rivers off the coast of Finland
  • Setälä, Outi; Hakala, Olli; Lehtiniemi, Maiju; Pankkonen, Pietu; Sainio, Erika; Tirroniemi, Jyri (Suomen ympäristökeskus, 2022)
    Suomen ympäristökeskuksen raportteja 24/2022
    TEKONURMI-hankkeessa selvitettiin jalkapallokentiltä ympäristöön päätyvän täyteaineena käytetyn kumirouheen kulkeutumisreittejä ja määriä kenttämittauksin ja kyselytutkimuksin. Pääosa työstä toteutettiin kahdella helsinkiläisellä jalkapallokentällä (Pirkkola ja Puotila), jotka valittiin tutkimuksen kohteeksi kenttien ylläpitäjille lähetetyllä kyselyllä kerättyjen esitietojen ja kenttäkäyntien perusteella. Tavoitteena oli tarkastella kahta erityyppistä kenttää. Näytteitä kerättiin kenttien lähiympäristön maaperästä, laskupurojen pohjasedimentistä, hulevesikaivoista, lumesta ja huoltotoimissa käytetyistä työkoneista. Lisäksi tutkittiin kumirouheen tarttumista kenkiin. Hulevesimallinnuksen avulla arvioitiin hulevesikaivojen virtaamia, joiden kautta edelleen voitiin laskennallisesti määrittää kumirouheen pitoisuus kaivoihin päätyneessä hulevedessä. Hulevesi- ja maastomallin avulla arvioitiin valuma-alueiden kaltevuuksia, huippuvirtaamia sekä hulevesiverkostoon purkautuvan virtaaman virtausnopeutta. Tutkimusalueilla tehtyjen mittausten mukaan kumirouhetta kentiltä poistavien reittien merkitys vaihteli huomattavasti. Esimerkiksi kentän käyttäjien kenkien mukana sekä kenttien huollon ja ylläpidon seurauksena Pirkkolan kentältä poistui arviolta 153 kg kumirouhetta vuodessa, kun Puotilassa vastaava poistuma arvioitiin selvästi suuremmaksi (444 kg/vuosi). Huoltotoimenpiteissä käytetyt koneet siirtävät kumirouhetta erityisesti niille alueille, joilla koneita puhdistetaan ja säilytetään. Lumesta kerättyjen näytteiden perusteella kentältä aurattu lumi on tärkeä tekijä rouheen poistumisessa kentältä ja sen kulkeutumisessa ympäristöön. Maaperästä ja hulevesikaivoista mitattujen kumirouhemäärien perusteella kumirouhetta päätyy kentän lähiympäristöön Pirkkolassa keskimäärin 536 kg/vuosi ja Puotilassa 1869 kg/vuosi. Tulosten perusteella kulkeutumiseen hulevesien mukana vaikutti erityisesti vuodenaika sekä kaivon sijainti kenttäalueella. Huleveden mukana tapahtuvaan kumirouheen huuhtoutumiseen tekonurmikenttien viereisiltä pinnoilta, kuten asfaltilta, vaikuttaa eniten sateen intensiteetti mutta myös pinnan karkeus ja jyrkkyys. Tarkastelluista, kentiltä laskevien purojen sedimenttinäytteistä löytyi vain pieniä määriä (pääsääntöisesti <1 % kuivapainosta) kumirouhetta. Korkeimmat pitoisuudet (31,6 % kuivapainosta) löytyivät Puotilasta, Marjaniemenpuroon laskevan hulevesiputken purkuaukolta, mistä eteenpäin kumirouhepitoisuus nopeasti laski, ollen 0,8 % kuivapainosta 57 metrin päässä sijaitsevalla näytepisteellä. Täyteainepäästöjen hillintään tähtäävillä hallintatoimilla on potentiaalisesti suuri merkitys kumirouhepäästöjen vähentämisessä ja leviämisen rajaamisessa. Päästöjä voidaan estää useilla toimenpiteillä, joita voidaan toteuttaa eri vaiheissa kentän elinkaarta: suunnittelussa ja rakentamisessa, asentamalla suojaavia rakenteita ja välineitä, huolehtimalla parhaista toimintatavoista käytön, ylläpidon ja huollon yhteydessä sekä ylipäätään jakamalla tietoa ja ohjeita. Hulevesimallinnuksen, verkostotarkastelun, huuhtoutumis- ja kulkeutumislaskelmien sekä maastossa tehtyjen havaintojen perusteella voidaan todeta, että hulevesiputkeen tai ojaan päästessään tekonurmilta karkaava rouhe kulkeutuu luonnonvesistöön nopeasti ja hallitsemattomasti, minkä vuoksi tekonurmikenttien hulevesien laadulliseen ja määrälliseen hallintaan tulisi kiinnittää erityistä huomiota. Tekonurmikenttien käyttäjien mukana kentiltä poistuu suuria määriä kumirouhetta. Pelaajille ja seuratyöntekijöille tulisi kertoa päästöistä ja erilaisista keinoista, joilla yksilötasolla päästöjä voidaan vähentää, kuten säännöllisen varusteiden puhdistuksen tärkeydestä kentältä poistuttaessa.
  • Saarikko, Elina (Helsingfors universitet, 2010)
    Biopharmaceutical Classification System (BCS) is a scientific framework for classifying drug substances based on their aqueous solubility and intestinal permeability. When combined with dissolution of the drug product, the BCS takes into account three major factors that govern the rate and extent of drug absorption. For a BCS biowaiver, the in vitro dissolution study may be used as a surrogate for in vivo bioequivalence studies. Currently, BCS I drugs are accepted as biowaiver candidates by EMEA, FDA and WHO. EMEA and WHO also accept class III drugs in some conditions. The main difficulty in classifying drugs according to BCS is the determination of permeability. Biopharmaceutics Drug Distribution Classification System (BDDCS) was introduced to provide a surrogate for permeability. If the major route of elimination is metabolism, then the drug exhibites high permeability. There are two parts in this master thesis. BCS and BDDCS are discussed and evaluated in the literature part. The focus is in the BCS III drugs. The purpose of the experimental part is to evaluate BCS III drug, hydrochlorothiazide as a biowaiver candidate. Solubility of the drug substance and dissolution of the drug product was determined. Aim of the permeability studies with Caco-2 cells were to study if hydrochlorothiazide permeates by passive diffusion across the monolayer. Importance of paracellular diffusion was evaluated by opening tight junctions with EDTA. Influence of dissolution rate was evaluated by theoretical simulation. According to the results of this study, hydrochlorothiazide has good solubility in aqueous buffer. It has been reported to diffuse passively across the epithelial cells but in this study permeability increased when concentration decreased. This may be due to active transport. Hydrochlorothiazide diffuses partially through the tight junctions. Dissolution of the hydrochlrothiazide tablet was very rapid. Drug eliminates almost entirely by metabolism, it is also BDDCS class III drug. EMEA and WHO accept BCS III drugs as biowaiver candidate if dissolution rate is very rapid. According to this, hydrochlorothiazide could be suggested as a biowaiver candidate. There are also other issues to be considered, for example excipients used in tablets. Since hydrochlorothiazide has been discovered to be absorbed in the upper part of the small intestine, the influence of excipients is especially important. This possible influence should be evaluated before the final decision of biowaiver.
  • Fjäder, Päivi; Korkalainen, Merja; Kauppi, Sari; Lehtiniemi, Maiju; Salminen, Jani; Selonen, Salla; Setälä, Outi; Sillanpää, Markus; Sorvari, Jaana; Suikkanen, Sanna; Talvitie, Julia; Turunen, Topi; Virkkunen, Henri; Ala-Ketola, Ulla (Suomen ympäristökeskus, 2022)
    Suomen ympäristökeskuksen raportteja 17/2022
    Muoveja päätyy ympäristöön useista lähteistä. Etenkin kevyet muovit voivat kulkeutua kauas alkuperäisiltä päästölähteiltään. Muovit voivat kuljettaa mukanaan mm. vieraslajeja, taudinaiheuttajia sekä haitallisia yhdisteitä. Muoveja pääsee ympäristöön kaikista muovin elinkaaren vaiheista, mutta yksi merkittävimmistä päästölähteistä on elinkaaren loppupäässä muodostuvat roskat. Muovit ovat ympäristössä erittäin pysyviä. Suurikokoiset muovit voivat pilkkoutua edelleen pienemmiksi muodostaen mikromuoveja, jotka pienen kokonsa vuoksi kulkeutuvat helpommin eliöihin. Ympäristöön päädyttyään muovit voivat aiheuttaa monenlaisia vaikutuksia. Vesiympäristössä suurikokoisten muovien tunnetuimmat haitat ovat eliöiden takertuminen niihin sekä muovikappaleiden syömisestä aiheutuvat ongelmat. Maaekosysteemien osalta tietoa muovien vaikutuksista on varsin vähän. Nykytiedon valossa näyttäisi siltä, että vaikutukset ovat samansuuntaisia vesiympäristön kanssa. Mikromuovien on todettu puolestaan vaikuttavan haitallisesti useisiin eri ravintoverkon tasojen eliöihin. Vesiympäristössä monien eri lajien on havaittu altistuvan mikromuovihiukkasille. Eliöihin kulkeutuneet mikromuovit voivat aiheuttaa niissä hyvin monen tyyppisiä haittavaikutuksia. Maaympäristössä maaperäeläimet voivat myös toimia mikromuovien reittinä maanpäälliseen ravintoverkkoon. Ihmiset altistuvat mikromuoveille päivittäin ravinnon, sisä- ja ulkoilman sekä ihon kautta, mutta altistumisen määrää ja sen mahdollisia vaikutuksia terveyteen ei tarkkaan tunneta. Koe-eläimillä ja solumalleilla tehdyissä tutkimuksissa on saatu viitteitä haitallisista vaikutuksista, mutta näissä tutkimuksissa käytetyt suuret annosmäärät ja tasalaatuiset muovilajit eivät vastaa ihmisten tavanomaista altistumista. Vaikka näyttö terveysvaikutuksista on vähäistä, kansainväliset tiedejärjestöt ovat arvioineet, että mikromuovialtistus on tällä hetkellä niin pientä, että siitä ei aiheudu merkittävää riskiä ihmisten terveydelle. Tilanne voi kuitenkin muuttua ympäristön mikromuovisaastemäärän kasvaessa. Lisää tietoa tarvitaan erityisesti nanokokoisten muovihiukkasten käyttäytymisestä elimistössä, pienten lasten altistumisesta, mahdollisista suolistovaikutuksista sekä pitkäaikaisen elimistöön kertymisen seurauksista. Jätteen synnyn ehkäisy ja kiertotalouden optimointi on tärkeää muovien aiheuttamien ympäristövaikutusten pitämiseksi mahdollisimman pieninä. Vuonna 2018 laadittu Muovitiekartta on esittänyt useita toimenpide-ehdotuksia muovien käytön vähentämiseksi, korvaamiseksi sekä kierrätyksen tehostamiseksi. Ekologisesti kestävä ja turvallisuusnäkökulmat huomioiva tuotesuunnittelu on osaltaan avainasemassa muovien ilmasto- ja ympäristöpäästöjen vähentämisessä. Vaikka muoveja ja niiden vaikutuksiin kohdistuvaa sääntelyä on viime vuosina lisätty, on puutteita edelleen havaittavissa. Ensisijaisena hallintakeinona voidaan kuitenkin nähdä muovien ympäristöpäästöjen estäminen. Eräs keskeinen ongelma kuitenkin on, että suoria ohjauskeinoja sekundääristen mikromuovien syntymisen ehkäisemiseksi ei ole. Muovin ollessa edelleen keskeisessä roolissa useissa yhteiskunnan toiminnoissa, tarvitaan jatkossa edelleen monen tasoisia hallintakeinoja muovien aiheuttamien ympäristö- ja terveysvaikutusten vähentämiseksi.
  • Lappalainen, Hanna K.; Petäjä, Tuukka; Vihma, Timo; Räisänen, Jouni; Baklanov, Alexander; Chalov, Sergey; Esau, Igor; Ezhova, Ekaterina; Leppäranta, Matti; Pozdnyakov, Dmitry; Pumpanen, Jukka; Andreae, Meinrat O.; Arshinov, Mikhail; Asmi, Eija; Bai, Jianhui; Bashmachnikov, Igor; Belan, Boris; Bianchi, Federico; Biskaborn, Boris; Boy, Michael; Bäck, Jaana; Cheng, Bin; Chubarova, Natalia; Duplissy, Jonathan; Dyukarev, Egor; Eleftheriadis, Konstantinos; Forsius, Martin; Heimann, Martin; Juhola, Sirkku; Konovalov, Vladimir; Konovalov, Igor; Konstantinov, Pavel; Köster, Kajar; Lapshina, Elena; Lintunen, Anna; Mahura, Alexander; Makkonen, Risto; Malkhazova, Svetlana; Mammarella, Ivan; Mammola, Stefano; Buenrostro Mazon, Stephany; Meinander, Outi; Mikhailov, Eugene; Miles, Victoria; Myslenkov, Stanislav; Orlov, Dmitry; Paris, Jean-Daniel; Pirazzini, Roberta; Popovicheva, Olga; Pulliainen, Jouni; Rautiainen, Kimmo; Sachs, Torsten; Shevchenko, Vladimir; Skorokhod, Andrey; Stohl, Andreas; Suhonen, Elli; Thomson, Erik S.; Tsidilina, Marina; Tynkkynen, Veli-Pekka; Uotila, Petteri; Virkkula, Aki; Voropay, Nadezhda; Wolf, Tobias; Yasunaka, Sayaka; Zhang, Jiahua; Qiu, Yubao; Ding, Aijun; Guo, Huadong; Bondur, Valery; Kasimov, Nikolay; Zilitinkevich, Sergej; Kerminen, Veli-Matti; Kulmala, Markku (Copernicus GmbH, 2022)
    Atmospheric Chemistry and Physics
    The Pan-Eurasian Experiment (PEEX) Science Plan, released in 2015, addressed a need for a holistic system understanding and outlined the most urgent research needs for the rapidly changing Arctic-boreal region. Air quality in China, together with the long-range transport of atmospheric pollutants, was also indicated as one of the most crucial topics of the research agenda. These two geographical regions, the northern Eurasian Arctic-boreal region and China, especially the megacities in China, were identified as a “PEEX region”. It is also important to recognize that the PEEX geographical region is an area where science-based policy actions would have significant impacts on the global climate. This paper summarizes results obtained during the last 5 years in the northern Eurasian region, together with recent observations of the air quality in the urban environments in China, in the context of the PEEX programme. The main regions of interest are the Russian Arctic, northern Eurasian boreal forests (Siberia) and peatlands, and the megacities in China. We frame our analysis against research themes introduced in the PEEX Science Plan in 2015. We summarize recent progress towards an enhanced holistic understanding of the land–atmosphere–ocean systems feedbacks. We conclude that although the scientific knowledge in these regions has increased, the new results are in many cases insufficient, and there are still gaps in our understanding of large-scale climate–Earth surface interactions and feedbacks. This arises from limitations in research infrastructures, especially the lack of coordinated, continuous and comprehensive in situ observations of the study region as well as integrative data analyses, hindering a comprehensive system analysis. The fast-changing environment and ecosystem changes driven by climate change, socio-economic activities like the China Silk Road Initiative, and the global trends like urbanization further complicate such analyses. We recognize new topics with an increasing importance in the near future, especially “the enhancing biological sequestration capacity of greenhouse gases into forests and soils to mitigate climate change” and the “socio-economic development to tackle air quality issues”.
  • Reinikainen, Jussi; Perkola, Noora; Takala, Mikael; Äystö, Lauri; Ahkola, Heidi (Suomen ympäristökeskus, 2019)
    Suomen ympäristökeskuksen raportteja 21/2019
    Tässä raportissa arvioidaan sammutusvaahtojen käytön seurauksena maaperään päässeiden per- ja polyfluorattujen alkyyliyhdisteiden (PFAS) ympäristökäyttäytymistä ja -riskejä neljällä paloharjoitusalueella (Kuopio, Joroinen, Joensuu ja Porvoo). Harjoitusalueiden ympäristötutkimuksissa ja niihin perustuvissa kohdearvioinneissa tarkastellaan erityisesti PFAS-yhdisteiden kulkeutumista ja siitä aiheutuvia riskejä vesiympäristölle ja pohjaveden käytölle. Hankkeen tulokset vahvistavat kansainvälisiin tutkimuksiin pohjautuvaa käsitystä PFAS-yhdisteiden esiintymisestä ja ympäristökäyttäytymisestä sammutusvaahtojen käyttökohteissa. Raportissa annetaan esimerkkejä ja yleisiä suosituksia mm. kohdetutkimuksissa ja riskinarvioinnissa sovellettavista menetelmistä sekä PFAS-yhdisteiden laboratoriomäärityksistä. Lisäksi raportissa esitetään arvio PFAS-yhdisteiden aiheuttamista riskeistä sekä suositukset tarvittavista jatkotoimista hankkeen tutkimuskohteissa.
  • Wartiovaara, Jyrki (Vesihallitus, 1978)
    Vesientutkimuslaitoksen julkaisuja 29
    Tiivistelmä: Suomen jokivesien Itämereen kuljettama fosfori ja orgaaninen aine
  • Westerlund, Antti; Miettunen, Elina; Tuomi, Laura; Alenius, Pekka (Copernicus GmbH, 2022)
    Ocean Science
    Water exchange through the Åland Sea (in the Baltic Sea) greatly affects the environmental conditions in the neighbouring Gulf of Bothnia. Recently observed changes in the eutrophication status of the Gulf of Bothnia may be connected to changing nutrient fluxes through the Åland Sea. Pathways and variability of sub-halocline northward-bound flows towards the Bothnian Sea are important for these studies. While the general nature of the water exchange is known, that knowledge is based on only a few studies that are somewhat limited in detail. Notably, no high-resolution modelling studies of water exchange in the Åland Sea area have been published. In this study, we present a configuration of the NEMO 3D hydrodynamic model for the Åland Sea–Archipelago Sea area at around 500 m horizontal resolution. We then use it to study the water exchange in the Åland Sea and volume transports through the area. We first ran the model for the years 2013–2017 and validated the results, with a focus on the simulated current fields. We found that the model reproduced current direction distributions and layered structure of currents in the water column with reasonably good accuracy. Next, we used the model to calculate volume transports across several transects in the Åland Sea. These calculations provided new details about water transport in the area. Time series of monthly mean volume transports showed consistent northward transport in the deep layer. In the surface layer there was more variability: while net transport was towards the south, in several years some months in late summer or early autumn showed net transport to the north. Furthermore, based on our model calculations, it seems that dynamics in the Lågskär Deep are more complex than has been previously understood. While Lågskär Deep is the primary route of deep-water exchange, a significant volume of deep water still enters the Åland Sea through the depression west of the Lågskär Deep. Better spatial and temporal coverage of current measurements is needed to further refine the understanding of water exchange in the area. Future studies of transport and nutrient dynamics will eventually enable a deeper understanding of eutrophication changes in the Gulf of Bothnia.
  • Porvari, Petri (Finnish Environment Institute, 2003)
    Monographs of the Boreal Environment Research 23
    Deposition, catchment runoff concentrations and fluxes, lake water concentrations of total mercury (TotHg) and methyl mercury (MeHg), and potential Hg methylation in different compartments of boreal ecosystem and TotHg concentrations of fish in boreal and tropical reservoirs were studied. The results provide new knowledge of behaviour and cycling of Hg for Hg pollution protection policy. Anthropogenic and natural Hg emissions have led to increased Hg deposition and further accumulation of Hg in soil. A decline of 50% in atmospheric TotHg deposition from the late 1980s to 2000 was observed in southern Finland. During the period of 1995–2000 TotHg and MeHg deposition remained unchanged in southern Finland. The vast storage of Hg in forest soil had a determining role as a source of TotHg and MeHg for forest drainage lakes. Only small variations in TotHg concentrations and output fluxes in runoff waters were detected among the catchments, but clearly the highest MeHg concentrations and output fluxes came from the pure peatland and the lowest from forested upland catchments. This indicates more effective MeHg production in peatlands than in uplands. Silvicultural treatment of a small spruce forest catchment increased significantly the runoff concentrations and export of TotHg and MeHg. The results indicated that clear cutting and soil treatment may significantly increase the mobility of TotHg and MeHg accumulated in forest soil and silvicultural treatment is thus an important factor for the total input of Hg and MeHg to boreal lakes. Flooding of forest soils (humus and peat) released TotHg and MeHg to water column and enhanced Hg methylation. Moreover, Hg methylation process was favoured by anoxic conditions. Flooding of soils on a large scale, i.e. when constructing man-made lakes (reservoirs) caused elevated fish Hg levels through enhanced Hg methylation. Hg accumulation as elevated TotHg concentrations in fish (especially predatory fish) was observed both in boreal (Ostrobothnia and Lapland, Finland) and tropical reservoirs (Amazonia, Brazil). In Brazil, the highest mercury levels were recorded in predatory fish, the intermediate levels in planktivorous and omnivorous fish and the lowest in herbivorous fish. In Finland, even 20 years after flooding, the TotHg concentrations of the predatory fish (northern pike, Esox lucius L.) in some of the reservoirs exceeded the upper limit for fish consumption and in Brazil, 6 years after flooding 92% of all predatory fish sampled exceeded the safety limit for Hg concentrations in fish. The observations from Finnish and Brazilian reservoirs showed that the duration of the phenomenon of Hg contamination of fish in reservoirs may last for 15–30 years. The Hg contamination succession in fish appears to be similar in boreal and tropical reservoirs. The results of this work distinctly indicate the determining role of catchment as a MeHg source to forest lakes. The effects of forestry practices on Hg export emphasise the need for more research on this issue. The long lasting Hg contamination in reservoirs regardless of climatological zone requires restrictions of predatory fish consumption especially where people utilise a large amounts of fish for food.
  • Lotsari, Eliisa; Tarsa, Tiia; Kämäri, Maria; Alho, Petteri; Kasvi, Elina (Wiley & Sons, 2019)
    Earth Surface Processes and Landforms
    To be able to understand year-round river channel evolution both at present and in the future, the spatial variation of the flow characteristics and their sediment transport capabilities under ice cover need to be detected. As the measurements done through cross-sectional drill holes cover only a small portion of the river channel area, the numerical simulations give insight into the wider spatial horizontal variation of the flow characteristics. Therefore, we simulate the ice-covered flow with a hydrodynamic two-dimensional (2D) model in a meandering subarctic river (Pulmanki River, Finland) in mid-winter conditions and compare them to the pre-winter open-channel low flow situation. Based on the simulations, which are calibrated with reference measurements, we aim to detect (1) how ice-covered mid-winter flow characteristics vary spatially and (2) the erosion and sedimentation potential of the ice-covered flow compared to open-channel conditions. The 2D hydrodynamic model replicated the observed flow characteristics in both open-channel and ice-covered conditions. During both seasons, the greatest erosional forces locate in the shallow sections. The narrow, freely flowing channel area found in mid-winter cause the main differences in the spatial flow variation between seasons. Despite the causes of the horizontal recirculating flow structures being similar in both seasons, the structures formed in different locations depended on whether the river was open or ice covered. The critical thresholds for particle entrainment are exceeded more often in open-channel conditions than during ice-covered flow. The results indicate spatially extensive sediment transport in open-channel conditions, but that the spatial variability and differences in depositional and erosional locations increase in ice-covered conditions. Asymmetrical bends and straight reaches erode throughout the year, whereas symmetrical, smaller bends mainly erode in open-channel conditions and are prone to deposition in winter. The long ice-covered season can greatly affect the annual morphology of the submerged channel.
  • Setälä, Outi; Suikkanen, Sanna (Suomen Ympäristökeskus, 2020)
    Suomen ympäristökeskuksen raportteja 09/2020
    Meriympäristön roskaantumisen hillitsemiseksi tarvitaan kustannustehokkaita toimenpiteitä. Jotta toimenpiteet voidaan kohdentaa oikein, tarvitaan suunnittelun tueksi ajantasaista tietoa Suomen meriympäristössä olevan roskan määrästä, laadusta, lähteistä ja kulkeutumisreiteistä sekä ison, silminnähtävän, että mikroskooppisen pienen roskan osalta. Nyt käsillä oleva selvitys toteuttaa Suomen merenhoitosuunnitelmassa vuosille 2016–2021 annettua ROSKAT 1 -toimenpiteen tehtävää, jossa selvitetään rantojen ja meriympäristön roskaantumisen tila, roskien alkuperä, määrä ja lähteet koko Suomen rannikko- ja merialueella. Selvitys on laadittu osana Euroopan Meri- ja Kalatalousrahaston rahoittamaa RoskatPois!-hanketta (2017–2019). Roskia päätyy ympäristöön monista lähteistä ja eri reittejä pitkin, eikä eri osatekijöiden merkitystä ole aiemmin selvitetty. Myös tiedot meriroskan määrästä ovat toistaiseksi puutteelliset. Esimerkiksi rannoille päätynyt roska on vain pieni osa kaikesta jätteestä, jota meriympäristöön joutuu ihmistoimintojen seurauksena. Arvioiden mukaan jopa suurin osa maailman merien roskasta on näkymättömissä meren pohjalla (n. 70 %). Tästä huolimatta merien roskaantumista seurataan kaikkialla maailmassa, myös Itämeren ympärysmaissa ja Suomessa, yleisimmin rannoilta ohjeiden mukaan kerätyn ja luokitellun roska-aineiston avulla. Monissa maissa rantaroska-aineistoa täydennetään pohjaroskien seurannalla, jota yleensä toteutetaan pohjatroolauksen avulla. Pohjoisella Itämerellä (mm. Suomen koko rannikkoalueella) pohjatroolausta ei käytetä ja muutkin seurantamenetelmät ovat vaikeita toteuttaa samean veden ja huonon näkyvyyden takia. Sukeltamalla ja vedenalaiskuvauksen avulla tehdyt havainnot ovat mahdollisia vain matalilla merialueilla. Roskat eivät kunnioita maiden välisiä rajoja, eikä ympäristöstä löytyvään roskaan yleensä liity sellaista tietoa, jonka perusteella voisi päätellä jotakin sen alkuperästä. Roskat voivat siirtyä sateen, tuulen, sulamisvesien, virtaavien vesien ja virtausten, eläinten ja ihmisten tarkoituksellisen toiminnan seurauksena. Etenkin suhteellisen kevyet muoviroskat voivat kulkeutua kauas päästölähteestään. Roskat myös hajoavat ja haurastuvat päädyttyään luontoon, jolloin niiden koko, määrä ja ominaisuudet muuttuvat. Vuonna 2012 käynnistetty rantaroskaseuranta on tuottanut toistaiseksi pääosan Suomen meriroska-aineistosta. Rantaroska-aineistoa oli vuoden 2018 loppuun mennessä kerätty noin kolmesti vuodessa yhteensä 14 merenrannalta eri puolilta Suomea. Tuloksista käy ilmi, että kaikki rantatyypit (kaupunkirannat, välimuotoiset rannat, luonnontilaiset rannat) huomioiden noin 90 % roskista on erilaisia muovi- tai vaahtomuovituotteita. Kaupunkirannoilla ja välimuotoisilla rannoilla tupakantumppien osuus kaikesta roskasta on keskimäärin lähes 70 %, mutta luonnontilaisilla rannoilla vain 5 %. Mikäli tupakantumppeja ei huomioida, noin 45 % rantaroskasta on tunnistamattomia muovikappaleita tai -riekaleita kaikilla rantatyypeillä. Rantaroska-aineiston perusteella roskien kokonaismäärässä ei ole tapahtunut merkittävää muutosta vuosina 2012–2018. Kaikki rannat ja kaikki seurantakerrat huomioiden Suomen rannoilla on keskimäärin 240 roskakappaletta tuhannella neliömetrillä. Roskamäärät ovat keskimäärin pienimpiä luonnontilaisilla rannoilla (98 roskaa / 1 000 m2) ja suurimpia urbaaneilla rannoilla (394 roskaa / 1 000 m2). Erilaisten rantaroskan lähteiden merkitystä roskaseurantarannoilla selvitettiin matriisipisteytysmenetelmällä. Lähdeanalyysin avulla pyrittiin tunnistamaan merkittävimmät rantaroskan lähteet kullakin rannalla ja rantatyypillä perustuen todennäköisyyksiin ja huomioiden mahdollisuuden, että tietty roskatyyppi voi olla peräisin useammasta kuin yhdestä lähteestä. Kaikilla rantatyypeillä matkailu ja rannankäyttäjät arvioitiin suurimmaksi roskanlähteeksi, jonka tuottama osuus rantaroskista oli noin 40–60 %. Kaiken kaikkiaan kaupunkirannoilla ja välimuotoisilla rannoilla noin 74–82 % roskista arvioitiin olevan maaperäisistä lähteistä (virkistyskäyttö, valumavedet, rakentaminen ja jätteen hylkääminen), kun taas luonnontilaisilla rannoilla maaperäisten lähteiden osuus oli keskimäärin 56 % ja meriperäisten (meriliikenne ja kalastus) 44 %. Suomen merenrantakaupungeille lähetetyn kyselyn avulla kartoitettiin kaupunkien meriroskan lähteitä ja reittejä ja arvioitiin eri lähteiden roskantuotannon todennäköisyyttä huomioiden paikalliset olosuhteet. Kysely oli jaettu tärkeimpien roskalähteiden ja reittien perusteella aihealueisiin, joihin kuuluivat mm. erilaiset kaupungin järjestämät palvelut (esim. jätehuolto, katujen puhtaanapito, jätevedenkäsittely) ja taloudelliset toiminnot (virkistys ja matkailu, kauppa ja teollisuus, maanviljely). Kyselyyn vastasi 22 kaupunkia, jotka jaettiin asukaslukunsa mukaan kolmeen kokoluokkaan: isot (>100 000 asukasta), keskisuuret (20 000–100 000 asukasta) ja pienet (<20 000 asukasta) kaupungit. Tulosten perusteella hulevesien puhdistus koettiin meren roskaantumisen kannalta riittämättömäksi kaikenkokoisissa kaupungeissa. Keskikokoisissa kaupungeissa ongelmia aiheuttivat toistuvasti viemärien ylivuototilanteet, kun taas suurissa kaupungeissa meriroskan syntymiseen vaikuttavia tekijöitä olivat yhdyskuntajätteen laiton hylkääminen, kaduilta poistetun lumen varastointi ja hävitys, tupakantumpeille tarkoitettujen roska-astioiden riittävyys sekä rakennus- ja purkutyöt. Mikroskooppisen pienen roskan, mikroroskan ja mikromuovin, tutkimus- ja seurantamenetelmiä on kehitetty jo joitakin vuosia eri puolilla maailmaa, mutta yhdennettyä ohjeistusta ei vielä ole saatu laadittua. Samaan aikaan huomio on siirtynyt yhä pienempiin ja pienempiin hiukkasiin, joiden tutkimiseen käytetyt menetelmät ovat entistä haastavampia. Mikroroskan määrää Suomen merialueilla on tutkittu vuodesta 2012 alkaen. Toistaiseksi suurin osa näytteistä on kerätty pintahaavilla, johon kertyvät yli 0,3 mm:n kokoiset roskahiukkaset. Erään näin kerätyn aineiston perusteella avomerialueilla mikroroskan kokonaismäärä Suomenlahdella oli alle kolme roskahiukkasta kuutiometrissä. Tästä kuituja oli suurin osa, ja varsinaisia mikromuoviksi luokiteltuja hiukkasia alle yksi kuutiometrissä. Suomen rannikkoalueella tehdyn tutkimuksen perusteella mikromuovimäärät rannikon pintavedessä olivat avomerellä havaittuja suuremmat (16,2 ± 11,2 kpl m−3). Sekä pintavedessä että sedimentissä havaittujen mikromuovihiukkasten määrä kasvaa sitä mukaa, mitä pienempiä kokoluokkia voidaan sisällyttää analyyseihin. Tähän mennessä saatujen tulosten perusteella rannikkosedimenttien mikromuovimäärissä voi olla merkitseviä eroja näytteenottopaikkojen välillä. Maailmanlaajuisestikin poikkeuksellisen paljon mikromuovia havaittiin Porvoon edustan pohjasedimentistä (22 mikromuovihiukkasta / g sedimenttiä). Näytteenotto tulisi ulottaa pintaveden lisäksi myös syvempiin vesikerroksiin sekä sedimenttiin, jotta kuva mikromuovien määristä ja alueellisesta määrien vaihtelusta tarkentuisi. Euroopassa tehtyjen eri mikroroskaselvitysten tulokset poikkeavat toisistaan hyvinkin paljon. Mikromuovien lähteitä on arvioitu käyttämällä apuna saatavilla olevia tietoja ihmisten kulutustottumuksista, tuotteiden tuotantoprosesseista, materiaalien kulumisesta ja materiaalivirroista. Menetelminä on käytetty haastatteluja ja julkaistujen tietojen koostamista. Arvioiden takana on erilaisia oletuksia ja laskentatapoja sekä mahdollisesti mallinnusta, mutta yleensä ei mittaustietoa, mistä johtuen arviot voivat poiketa paljonkin. Myös nyt käsillä olevassa RoskatPois!-hankkeen laatimassa Suomea koskevassa selvityksessä on keskitytty mikroroskien sijaan mikromuoveihin. Selvityksessä pyrittiin huomioimaan tärkeimmät sellaiset lähteet, joiden osuutta mikromuovikuormituksen aiheuttajina oli tutkittu myös muissa, etenkin Pohjoismaissa tehdyissä selvityksissä, ja joita on laajemmin pidetty merkittävinä (ks. kaavio mikromuovilähteistä alla). Tuloksia tarkastellessa on huomattava, että laskentaperiaatteella, tai esimerkiksi jollakin yksittäisellä kertoimella, voi olla suuri vaikutus arvion lopputulokseen. Lisäksi on muistettava, että tässä arviossa ei ole lainkaan huomioitu sellaista mikromuovia, joka pikkuhiljaa muodostuu ympäristössä jo valmiiksi olevasta muovijätteestä, koska käytössä ei ole tietoja tämän ”muovivaraston” määrästä.
  • Kinnunen, Kari (Vesihallitus, 1978)
    Vesientutkimuslaitoksen julkaisuja 25
    Tiivistelmä: Escherichia coli bacteriofaagit merkkiaineena vesien kulkeutumistutkimuksissa
  • Lukkari, Tuomas; Koponen, Kari; Tuomi, Pirjo; Dahlbo, Kim; Rossi, Esko; Järvinen, Kimmo (Suomen ympäristökeskus, 2006)
    Suomen ympäristö 16/2006
    Organometalleihin kuuluvan tributyylitinan (TBT) esiintymisestä, vaikutuksista ja mahdollisista riskeistä maaympäristössä on vain vähän tutkimustietoa. Tiedot perustuvat pääasiassa vesiympäristöissä tehtyihin tutkimuksiin. TBT:a ei esiinny ympäristössä luonnostaan, vaan se on peräisin ihmisen toiminnasta. TBT:n päästöt maaperään ovat peräisin mm. TBT:a sisältävien valmisteiden käytöstä, lähinnä laivojen pohjamaaleista sekä mahdollisesti pilaantuneiden sedimenttien loppusijoituksesta. TBT:n pääasiallisena päästölähteenä maaympäristöön voidaan pitää telakoita, joissa laivojen ulkopintoja puhdistetaan ja maalataan. Maaperän pilaantuminen TBT:lla on useasti paikallista ja pistemäistä. Myös pienvenesatamista tai talvisäilytyspaikoilta voi muodostua vastaavia päästöjä, joskin voidaan olettaa, että organotinayhdisteiden määrät ovat oleellisesti pienempiä. Tähän selvitykseen koottiin tietoa TBT:n ja eräiden muiden organotinayhdisteiden käyttäytymisestä maaympäristössä. Selvityksessä laskettiin TBT:n pitoisuudet eri maankäyttömuodoille saatavilla olevien tutkimusaineistojen avulla. Eri laskelmien mukaan asuinalueella 16-29 mg/kg ja teollisuusalueilla 180-200 mg/kg TBT:a ei vielä aiheuta terveyshaittaa. Läjitettäessä maalle TBT-pilaantunutta sedimenttiä tai pilaantunutta maata, arvioitiin tavanomaisen jätteen kaatopaikan (pinta)rakenteiden olevan riittäviä, kun TBT-pitoisuus on läjitettävissä massoissa keskimäärin 29 mg/kg. Ongelmajätteiden kaatopaikan pintarakenteilla TBT:n keskimääräinen pitoisuus voi olla 200 mg/kg.  TBT:n pitoisuusarvoja maaperän eläinten, kasvien ja mikrobien altistuskokeista oli hyvin niukasti, joten niiden perusteella ei voitu arvioida luotettavaa eliöille haitatonta pitoisuutta. On kuitenkin huomioitavaa, että maaperän TBT-pitoisuus jota voidaan pitää ihmiselle turvallisena, voi aiheuttaa vakaviakin haittavaikutuksia maaperässä eläville lajeille. Pilaantuneessa maassa olevasta TBT:sta tuskin aiheutuu terveysriskiä. Myös kulkeutuminen pohjaveteen on hidasta ja epätodennäköistä. Maaperäeliöiden altistuminen sekä TBT:n kulkeutuminen pintavesiin ovat merkittävimpiä TBT:n maaympäristössä muodostamia riskejä. Näin ollen on tärkeää tehdä maaperän kohdekohtainen haitallisuuden ja riskin arviointi, myös ruopattujen sedimenttien sijoittamispäätöksiä valmisteltaessa. Selvityksessä on lisäksi verrattu viiden eri laboratorion organotina-analyysituloksia. Analyysitulokset eivät olleet kaikilta osin yhdenmukaisia. Selvitystä voidaan käyttää perustietopakettina TBT:n maaperäkäyttäytymistä tarkasteltaessa ja pohjana kohdekohtaisten riskinarviointien laatimisessa. Selvitys perustuu tieteelliseen kirjallisuuteen, julkaisemattomiin tutkimusraportteihin, asiantuntijahaastatteluihin sekä tekijöiden kokemukseen TBT-pilaantuneesta maaperästä ja sen kunnostamisesta.  
  • Fjäder, Päivi (Suomen ympäristökeskus, 2016)
    Suomen ympäristökeskuksen raportteja 43/2016
    Yhdyskuntalietteeseen pidättyy runsaasti orgaanista ainesta ja ravinteita, kuten fosforia, jota hyödyntämällä voitaisiin korvata kalliiden keinolannoitteiden käyttöä ja myös säästää rajallisia fosforivarantoja. Lietteen koostumus riippuu kuitenkin pitkälti jätevedenpuhdistamolle saapuvien jätevesien koostumuksesta. Puhdistamoita ei ole nykyisellään suunniteltu poistamaan jätevesistä muuta kuin lähinnä ravinteita ja kiintoainesta, minkä vuoksi erilaiset orgaaniset haitta-aineet voivat joko kulkeutua puhdistusprosessin läpi tai pidättyä lietteeseen. Yhdyskuntalietteistä onkin havaittu lukuisia erilaisia orgaanisia haitta-aineita kuten esim. erilaisia palonsuoja-aineita, pintakäsittelyaineita, muovin pehmentimiä sekä lääkeaineita. Ympäristöön päätyessään lietteen sisältämät yhdisteet voivat vaikuttaa niin maaperään, vesistöihin kuin eliöihin. Tämän tutkimuksen perusteella, eräiden orgaanisten haitta-aineiden on havaittu olevan pysyviä lietteen käsittelyketjussa ja voivan näin ollen aiheuttaa haittaa ympäristölle. Toistuvien lietelevitysten seurauksena tiettyjen pysyvien yhdisteiden, kuten PBDE-yhdisteiden, maaperäpitoisuudet voivat nousta. Osa PFAS-yhdisteistä (etenkin lyhytketjuiset) sekä lääkeaineista saattaa vesiliukoisempina puolestaan joko kertyä kasveihin tai huuhtoutua maaperästä edelleen pinta- tai pohjavesiin. PFAS- ja PBDE-yhdisteet kertyvät myös lieroihin, joista ne puolestaan voivat päätyä eteenpäin ravintoketjussa. Triklosaanin ja ftalaattien pitoisuudet olivat myös yhdyskuntalietettä sisältävissä lannoitevalmisteissa sekä maaperässä, jonne näitä tuotteita oli levitetty, melko korkeita. Antibakteerisena yhdisteenä käytetyn triklosaanin vaikutuksia maaperän mikrobistoon ei voida täysin sulkea pois. Sama pätee myös muihin maaperässä havaittuihin antibioottijäämiin, etenkin fluorokinololi antibiootteihin.