Search

Refers to Brownification affects phytoplankton community composition but not primary productivity in eutrophic coastal waters: A mesocosm experiment in the Baltic Sea Science of The Total Environment, Volume 841, 1 October 2022, Pages 156510 Kristian Spilling, Eero Asmala, Noora Haavisto, Lumi Haraguchi, Kaisa Kraft, Anne-Mari Lehto, Aleksandra M. Lewandowska, Joanna Norkko, Jonna Piiparinen, Jukka Seppälä, Mari Vanharanta, Anu Vehmaa, Pasi Ylöstalo, Timo Tamminen Climate change is projected to cause brownification of some coastal seas due to increased runoff of terrestrially derived organic matter. We carried out a mesocosm experiment over 15 days to test the effect of this on the planktonic ecosystem. The experiment was set up in 2.2 m3 plastic bags moored outside the Tvärminne Zoological Station at the SW coast of Finland. We used four treatments, each with three replicates: control (Contr) without any manipulation; addition of a commercially available organic carbon additive called HuminFeed (Hum; 2 mg L−1); addition of inorganic nutrients (Nutr; 5.7 µM NH4 and 0.65µM PO4); and a final treatment of combined Nutr and Hum (Nutr+Hum) additions. Water samples were taken daily, and measured variables included water transparency, organic and inorganic nutrient pools, chlorophyll a (Chla), primary and bacterial production and particle counts by flow cytometry.

We present an operational system for multi-sensor data fusion implemented at the Finnish Environment Institute. The system uses Ensemble Kalman filter and smoother algorithms, which are often used for probabilistic analysis of multi-sensor data. Uncertainty and spatial and temporal correlations present in the available observation data are accounted for to obtain accurate and realistic results. To test the data fusion system, daily chlorophyll-a concentration has been modelled across northern shoreline of Gulf of Finland over the period of August 1st – October 31st 2011. Chlorophyll-a data from routine monitoring stations, ferrybox measurements, and data derived from Medium Resolution Imaging Spectrometer (MERIS) instrument on board the ENVISAT satellite has been used as input. The data fusion system demonstrates the use of existing and well-known Ensemble Kalman filtering and smoothing methods for improving water quality monitoring programs and for ensuring compliance with ecological standards. Highlights • Operational data fusion system for coastal water quality monitoring was implemented. • Remote sensing and in-situ data sources are combined using ensemble Kalman smoother. • Result uncertainty is quantified to improve future data collection. • Simple process model captures relevant dynamics in presence of significant data gaps.

Maa- ja metsätalouden hajakuormitus on laaja-alaisimmin Suomen vesien tilaa heikentävä tekijä, mutta tietämys kuormituksen vaikutuksista vesien ekologiseen tilaan on ollut puutteellista. Tähän julkaisuun on koottu Maa- ja metsätalousministeriön rahoittaman hajakuormituksen vesistövaikutusten seurannan (ns ”MaaMet-seuranta”) ensimmäisten vuosien 2007-2012 tulokset. Työssä tarkastellaan 152 hajakuormitetun joki-, järvi- ja rannikkovesimuodostuman ekologista tilaa fysikaalis-kemiallisten (ravinteet) ja biologisten laatutekijöiden (kasviplankton, vesikasvit ja päällyslevät, pohjaeläimistö, kalasto) perusteella. Tutkimuksessa selvitetään erityisesti laatutekijöiden tila-arvioiden suhdetta ihmistoiminnan aiheuttamiin ympäristöpaineisiin. Näiden yhteyksien ymmärtäminen on edellytys kustannustehokkaiden vesiensuojelutoimien suunnittelulle. Tulosten perusteella hajakuormitus on merkittävä ekologista tilaa huonontava tekijä. Tyydyttävässä tai sitä huonommassa tilaluokassa oli fysikaalis-kemiallisten laatutekijöiden perusteella 69 % joki-, 66 % järvi- ja 98 % rannikkokohteista, kun taas vähintään yhden biologisen laatutekijän mukaan tilaluokka oli hyvää huonompi 68 % jokikohteista, 87 % järvistä ja 100 % rannikkovesikohteista. Fysikaalis-kemiallisilla tilamuuttujilla oli voimakas yhteys valuma-alueen peltoisuuteen. Samoin useimmilla biologisilla tilamuuttujilla oli yhteys valuma-alueen peltojen osuuteen ja ravinnepitoisuuksiin. Selvimmin tämä ilmeni jokimuodostumissa. Karkeasti arvioiden jokikohteet olivat hyvää huonommassa ekologisessa tilassa niiden valuma-alueen peltoisuuden ylittäessä 10–15 % ja järvet peltoisuuden ylittäessä 5–10 %. Vasteiden voimakkuus ja muoto kuitenkin vaihtelivat merkittävästi sekä ekosysteemien (joet, järvet ja rannikot) että laatutekijöiden välillä. Useamman laatutekijään perustuva ekologisen tilan arviointi vähensi virhettä ja voimisti paineyhteyttä. Monipuolinen ekologisen tilan arviointi parantaakin ihmistoiminnan aiheuttaman ekologisen tilan muutoksen arviointia. Biologisten muuttujien arvoissa oli paljon vaihtelua. Tämä aiheutuu sekä luontaisista tekijöistä että näytteenoton ja luokittelujärjestelmän epätarkkuudesta. Tutkimus on tuonut esille useita oleellisia kehittämistarpeita ekologisen tilan arviointijärjestelmässä. MaaMet-seuranta tuottaa tärkeää uutta tietoa Suomen hajakuormitettujen vesien tilasta. Jatkossa kun ekologista tilaa kuvaavien muuttujien vaihtelun suuruus ja syyt tiedetään paremmin, voidaan tarkemmin ymmärtää hajakuormituksen vaikutukset pintavesien ekologiseen tilaan. Näin seurannan tulosten arvo kasvaa seurantavuosien karttuessa. Paikallisesti kattava ja ajallisesti jatkuva hajakuormitettujen vesien seuranta on välttämätön edellytys kustannustehokkaiden vesiensuojelutoimien suunnittelulle ja niiden vaikutusten luotettavalle todentamiselle pyrittäessä kohti jokien, järvien ja rannikkovesien hyvää ekologista tilaa.

Suomen ensimmäinen pintavesien ekologisen ja kemiallisen tilan luokittelu laadittiin vuonna 2008 vesienhoidon ensimmäisen suunnittelukauden ohjeistuksen (Ympäristöhallinnon ohjeita OH 3/2009) mukaisesti. Tässä oppaassa esitetään päivitetyt arviointiperusteet pintavesien ekologisen ja kemiallisen tilan arviointiin ja luokitteluun vesienhoidon toista suunnittelukautta varten. Ohje on ensisijaisesti tarkoitettu ELY-keskuksille vesienhoidon suunnittelussa käytettäväksi vesien tilan luokitteluun. ELY-keskusten on tärkeää huomioida ja ottaa systemaattisesti käyttöön ohjeessa esitetyt päivitetyt arviointiperusteet. Vesien tilan luokittelussa käytettäviä parametreja on tapauskohtaisesti sisällytettävä toiminnanharjoittajien velvoitetarkkailuihin ja YVA-selvityksiin. Ohjeessa esitetään ne muutokset ja lisäykset, jotka vuosien 2012–2013 aikana toteutettavassa luokittelussa tulee huomioida verrattuna ensimmäisen suunnittelukauden ohjeistukseen. Muilta osin noudatetaan ensimmäisen luokittelukierroksen ohjeistusta (Ympäristöhallinnon ohjeita OH 3/2009). Kaikki luokittelutekijöiden arviointiperusteet (vertailuarvot ja luokkarajat) ovat tässä ohjeessa liitteinä, eikä ohjeen OH 3/2009 liitetaulukoita tule käyttää.

Kokkolaan on keskittynyt Pohjoismaiden merkittävin metalli- ja kemian alan teollisuus. Kokkolan edustan merialuetta kuormittavat teollisuuden päästöt sekä Kokkolan kaupunki. Jätevedet sisältävät mm. raskasmetalleja sekä orgaanisia yhdisteitä. Myös Perhonjoen kautta huuhtoutuu merialueelle erityisesti ylivirtaamakausina metalleja, jotka ovat seurausta valuma-alueen happamien sulfaattimaiden (HS-maat) kuivatuksista. Merialuetta on tarkkailtu yli 30 vuoden ajan. Teollisuuden metallipäästöt ovat tänä aikana pudonneet murto-osaan lähtötilanteesta. HS-maiden metallikuormien suhteellinen osuus on kasvanut. Eliöiden ja sedimenttien metallitasot ovat laskeneet, mutta ovat edelleen kohonneita. Pohjaeläinlajistossa on ollut viitteitä toksisuudesta. Ympäristölainsäädäntö korostaa entistä painokkaammin tarvetta arvioida ihmisen toimista aiheutunutta ekologista haittaa. Tätä varten tulee selvittää missä määrin ekosysteemit ja niiden osat altistuvat haittatekijöille ja minkälaisia vaikutuksia altistumisesta seuraa. Tältä pohjalta voidaan arvioida riskien mittakaavaa ja merkitystä sekä suunnata ja kehittää tarkkailuohjelmia ja ympäristönsuojelutoimenpiteitä. Osana Kokkolan edustan velvoitetarkkailuohjelmaa käynnistettiin ensimmäisen kerran vuonna 2005 ekotoksikologinen tutkimus ja ekologinen riskinarvio. Tutkimuksessa tarkasteltiin Kokkolan edustan sedimenttien altistumista haitallisille aineille sekä niiden aiheuttamaa akuuttia ja kroonista toksisuutta. Kohteena olivat syvännepohjat, jotka käsittivät tehtaiden edustat ja ulommat kohteet sekä Perhonjoen edustan (HS-maiden vaikutus). Altistuksen indikaattorina olivat sedimenttien raskasmetallipitoisuudet, joita verrattiin saastuneiden maiden raja-arvoihin ja tavoitetasoihin. Akuutin toksisuuden testaukseen käytettiin valobakteeritestiä (SFS-EN ISO 11348). Kroonista toksisuutta arvioitiin surviaissääskien epämuodostumia hyödyntävällä tutkimuksella. Altistumis- ja vaikutusprofiilien yhteistarkastelun perustella laadittiin riskiarvio näyteasemittain. Uloimmassa kohteessa (n. 7 km päästölähteistä) riski oli alhainen, tehtaiden edustalla lievästi kohonnut – kohtalainen, Perhonjoen edustalla alhainen – kohtalainen. Riski oli korkea kohteessa mikä tulkittiin ruoppausmassojen vaikuttamaksi alueeksi. Tutkimus osoitti, että Kokkolan edustan merialueen sedimentissä haitallisten aineiden pitoisuudet ovat tasolla, joka aiheuttaa pohjaeläinyhteisölle paikoin merkittäviä toksisuushaittoja. Haittoja aiheuttavat sekä piste- että hajakuormitus. Haitta-aineita olivat mm. Hg, Cd, Zn ja As. Tämä tutkimus on tiettävästi ensimmäinen Suomessa tehty surviaissääskien epämuodostumista hyödyntävä tutkimus merialueelta. Määritysmenetelmä oli herkkä ja vaikutti soveltuvan myös velvoitetarkkailuna toteutettavaan haitallisten aineiden seurantaan rannikkovesissä. Surviaissääskien keruu maastosta osoittautui kuitenkin työlääksi. Näytteistä saatujen yksilöiden pieni määrä ja epätasainen jakautuminen näyteasemien ja tutkittujen sukujen välille heikensivät tulosten luotettavuutta. Jatkossa sedimenttinäytteiden toksisuutta tulisi selvittää surviaissääskien morfologisiin häiriöihin perustuvina laboratoriotesteinä. Tällöin voidaan vakioida altistettavien eläinten määrä ja laji. Näin saadaan luotettavampi kuva toksisuushaittojen luonteesta, ajallisesta ja paikallisesta vaihtelusta ja haittojen kehityksestä. Tarkkailuja tulisi kehittää kokonainaisuutena, missä käyttö-, päästö- ja vaikutustarkkailu muodostavat ERA (Ekologinen riskianalyysi) -prosessia hyödyntävän kokonaisuuden. Painotusten tulisi vaihdella toisiaan tukien ja toksisuuden testauksen ja aineiden tunnistamisen edetä johdonmukaisesti.

Suomen rannikkovesien rehevöityminen: jokivesien tuomien ravinteiden alkuperä, käyttäytyminen ja vaikutukset.

Engl. summary: The quality of Finnish coastal waters during 1966-1970