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.

Perch (Perca fluviatilis) is an important prey species of the great cormorant (Phalacrocorax carbo sinensis) in the coastal waters of the northern Baltic Sea. The annual predation mortality caused by cormorants was estimated based on the consumed numbers of perch in relation to the abundance of perch in vulnerable age groups in the sea. We used existing stock assessment data (Archipelago Sea) or a simple population model in other areas (Gulf of Finland, Bothnian Sea, and Quark), based on commercial and recreational perch catches, and estimated fishing and natural mortalities, with distributions describing our understanding about the likelihood of different values for every variable. The median predation mortality was 4–10% annually, depending on the sea area. The area-specific 80% likelihood limits ranged from 3 to 21% annually. Compared to a recent perch tagging study in the Quark, the cormorant-induced mortality estimates were considerably lower, but the likelihood distributions partly overlapped. The results were sensitive to the estimated number of vulnerable perch in the population, which in turn largely depends on the natural mortality in young perch age groups.

Coastal environments are nitrogen (N) removal hot spots, which regulate the amount of land-derived N reaching the open sea. However, mixing between freshwater and seawater creates gradients of inorganic N and bioavailable organic matter, which affect N cycling. In this study, we compare nitrate reduction processes between estuary and offshore archipelago environments in the coastal Baltic Sea. Denitrification rates were similar in both environments, despite lower nitrate and carbon concentrations in the offshore archipelago. However, DNRA (dissimilatory nitrate reduction to ammonium) rates were higher at the offshore archipelago stations, with a higher proportion of autochthonous carbon. The production rate and concentrations of the greenhouse gas nitrous oxide (N2O) were higher in the estuary, where nitrate concentrations and allochthonous carbon inputs are higher. These results indicate that the ratio between nitrate and autochthonous organic carbon governs the balance between N-removing denitrification and N-recycling DNRA, as well as the end-product of denitrification. As a result, a significant amount of the N removed in the estuary is released as N2O, while the offshore archipelago areas are characterized by efficient internal recycling of N. Our results challenge the current understanding of the role of these regions as filters of land-to-sea transfer of N.

Highlights • Microplastics were found in 9% of all sampled fish. • Fish caught within the urban area of Helsinki displayed the highest occurrence of plastic ingestion (27.5%). • No relationship was found between microplastic occurrence in fish and plastic concentration in seawater. • This study is the first assessment on microplastic ingestion by coastal fish in Finland. Microplastic (MP) ingestion by four species of small coastal fish from the northern Baltic Sea was investigated. The digestive tract contents of 424 specimens, caught across eight sampling sites along the Finnish coastline were analysed for the occurrence of MP ingestion. MP were found in 38 fish individuals (9% of sampled fish). Specimens from the urban area of Helsinki displayed the highest prevalence of ingested plastics (27.5%). No relationship was found between the size or species of the fish and the presence of ingested MP particles nor the amount of MP in seawater. The comparison to a previous study conducted using the same research methods indicates that the ingestion of MP is more common in coastal fish than in offshore fish in the northern Baltic Sea.

Seawaters exhibit various types of cyclic and trend-like temporal alterations in their biological, physical, and chemical processes. Surface water dynamics may vary, for instance, when the timings, durations, or amplitudes of seasonal developments of water properties alter between years and locations. We introduce a workflow using remote sensing to identify surface waters undergoing similar dynamics. The method, called ocean surface dynamics partitioning, classifies pixels based on their temporal change patterns instead of their properties at successive time snapshots. We apply an efficient parallel computing method to calculate Dynamic Time Warping (DTW) time series distances of large datasets of Earth Observation MERIS-instrument reflectance data Rrs(510 nm) and Rrs(620 nm), and produce a matrix of time series distances between 12,252 locations/time series in the Baltic Sea, for both wavelengths. We define cluster prototypes by hierarchical clustering of distance matrices and use them as initial prototypes for an iterative process of partitional clustering in order to identify areas that have similar reflectance dynamics. Lastly, we compute distances from the time series of the reflectance data to selected physical factors (wind, precipitation, and changes in sea surface temperature) obtained from Copernicus data archives. The workflow is reproducible and capable of managing large datasets in reasonable computation times and identifying areas of distinctive dynamics. The results show spatially coherent and logical areas without a priori information about the locations of the satellite image time series. The alignments of the reflectance time series vs. the observational time series of the physical environment clarify the causalities behind the cluster formation. We conclude that following the changes in an aquatic realm by biogeochemical observations at certain temporal intervals alone is not sufficient to identify environmental shifts. We foresee that the changes in dynamics are a sensitive measure of environmental threats and therefore they will be important to follow in the future.

Marine ecosystems are under high demand for human use, giving concerns about how pressures from human activities may affect their structure, function, and status. In Europe, recent developments in mapping of marine habitats and human activities now enable a coherent spatial evaluation of potential combined effects of human activities. Results indicate that combined effects from multiple human pressures are spread to 96% of the European marine area, and more specifically that combined effects from physical disturbance are spread to 86% of the coastal area and 46% of the shelf area. We compare our approach with corresponding assessments at other spatial scales and validate our results with European-scale status assessments for coastal waters. Uncertainties and development points are identified. Still, the results suggest that Europe’s seas are widely disturbed, indicating potential discrepancy between ambitions for Blue Growth and the objective of achieving good environmental status within the Marine Strategy Framework Directive.

Raportissa kuvataan nykyiset SYKEn ylläpitämät ja koordinoimat meren kuormitus- ja tilaseurannat ja esitetään tavoitteita seurantojen kehittämiselle ja seurantatiedon käytön tehostamiselle vuoteen 2026 mennessä. Työ perustuu vuonna 2016 tehtyyn meriseurantojen toteutusta ja niiden kehittämistarvetta koskeneeseen kyselyyn, joka lähetettiin n. 30 seurantojen ja kehittämishankkeiden vastuuhenkilölle SYKEssä. Vastausten perusteella koottiin tiekartan alustava luonnos, jota on vuosina 2018-2019 päivitetty ja tarkistettu yhteistyössä seurantojen ja kehittämishankkeiden vastuuhenkilöiden kanssa. Nyt raportoitava versio antaa ajantasaisen kuvan SYKEn ylläpitämistä ja koordinoimista meren tilaseurannoista ja niiden kehittämisestä heinäkuussa 2020 alkaneen merenhoidon toisen seurantakauden kynnyksellä. Työ jakautuu aihealueisiin, joita ovat manuaaliseen näytteenottoon perustuva seuranta, automaatio, kaukokartoitus, kansalaishavainnointi, seurannan tietojärjestelmät, mallinnus ja sen tietotarpeet, seurantojen optimointi ja aineistojen yhteiskäyttö sekä merenhoidon ja HELCOM -työn tietotarpeet. Lisäksi tarkastellaan seuranta-aineistojen käyttöä. Seurantojen kehittämiselle esitetään välittömät tavoitteet (vastikään valmistunut tai valmistumassa oleva kehittämistyö) sekä tavoitteet vuoden 2020 aikana ja vuoteen 2026 mennessä.

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.

Viron ja Suomen yhteisen ruokohankkeen päätavoitteena on luoda perusteet rannikkoalueiden ruovikoiden kestävän kehityksen mukaiselle käytölle. Hankkeen aikana suunnitellaan ja toteutetaan valituille pilottialueille toimenpiteitä bioenergiaan, ruokorakentamiseen, biodiversiteettiin, vesiensuojeluun sekä maisema-arvoihin liittyen. Pilottialueiden osalta on tarkoitus osoittaa, missä ruovikoita voidaan määräaikaisesti tai pysyvämmin hyödyntää bioenergiana ja rakentamisessa ja missä alueet tulee peruskunnostaa esimerkiksi merenrantaniityiksi, tai jättää luonnontilaiseksi tai hoitaa varovaisesti. Toimenpidealueille luodaan työmenetelmiä, joiden avulla toimenpiteitä voitaisiin toteuttaa jatkossa alueiden arvon ja hyödyntämisen kannalta parhaalla tavalla. Yksi hankkeen pilottialueista on Långvassfjärdenin, noin 113 hehtaarin ruovikkoalue Inkoon Kopparnäsissä. Lintuvesiensuojeluohjelmaan kuuluva matala merenlahti on tärkeä linnuston muutonaikaisena levähdys- ja ruokailualueena, mutta umpeenkasvun myötä alueen linnustollinen arvo on laskenut suojeluohjelman vahvistamisen jälkeen. Suunnitelman hoitotoimenpiteet keskittyvät umpeenkasvaneelle merenrantaniitylle, jonka kunnostaminen lisäisi alueen linnustollista arvoa merkittävästi. Suunnitelman lähtökohtana on alueen nykytilanne, entinen maankäyttöhistoria sekä nykyiset maanomistusolot.

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.

Данное издание предназначено для специалистов, которые занимаются отбором проб воды. В публикации представлены общие сведения о водоёмах, даны ответы на вопросы, связанные с отбором проб воды. Раскрыты некоторые детали теплового баланса озёр, газового режима, баланса питательных веществ. Описаны особенности биологических процессов и эвтрофирования водоёмов. Следует отметить, что все темы раскрыты именно с точки зрения технологии отбора и анализа проб воды. Цель отбора проб – получение достоверных сведений о состоянии водоёма в точке отбора проб, в регионе, которые охватывает сеть станций. Отбор проб занимает важное место в программах мониторинга и научных исследований. Работа требует от специалистов достаточной квалификации, знаний об особенностях водоёмов, о водных ресурсах. В публикации представлены и проблемы, которые встречаются на водоёмах. Издание содержит раздел, полностью посвящённый работам в полевых условиях. Подробные инструкции содержат разнообразные требования, множество практических советов и сведения о методах отбора для проведения физических, химических и биологических анализов. Описаны требования, которые предъявляются к проведению визуальных наблюдений на реках, озёрах и морских акваториях. Подробно представлены особенности, которые связаны с изучением вод на пляжах, с пробами фитопланктона, бентоса, перифитона, донных отложений, высших водных растений и рыб. В работе описаны источники возможных ошибок, которые возникают в процессе отбора проб.

Opas antaa vesinäytteitä ottaville yleistietoa Suomen vesistöjen erityispiirteistä, vesistöjen tilan tutkimuksesta sekä näytteenoton tavanomaisimmista kysymyksistä. Näytteenoton tarpeellisina taustatietoina on selostettu järven lämpötalous, kaasutalous, ravinnetalous, rehevöityminen ja plankton. Näitä tarkastellaan näytteenottoon ja näytteistä tehtävien määritysten kannalta. Näytteiden oton tavoitteena on, että näytteet edustavat mahdollisimman hyvin sitä paikkaa, aluetta ja tilannetta, joka vastaa kyseisen tutkimus- tai seurantaohjelman tarkoitusta. Tämä edellyttää näytteenottajalta riittäviä tietoja työskentelyalueensa vesiluonnosta ja vesivaroista sekä niiden ominaisuuksista, joita oppaan vesistötieto-osassa on kuvattu.Oppaan kenttätutkimusosassa annetaan käytännön tietoa näytteenottoon valmistautumisesta sekä keskeisimmistä fysikaalisista, kemiallisista ja biologisista näytteenotto- ja havaintomenetelmistä sekä niiden soveltamisesta joki-, järvi- ja rannikkoalueilla. Lisäksi tarkastellaan kasviplanktonin, pohjaeläinten, päällyskasvuston ja pohjasedimenttinäytteenoton erityispiirteitä sekä vesikasvi-, kala- ja uimavesitutkimusten tekemistä. Näytteenottajan huomiota pyritään kiinnittämään myös näytteenoton virhemahdollisuuksiin ja virheiden välttämiseen. Oppaan liiteosassa on kattava luettelo vesitutkimusten näytteenoton jo valmistuneista ja valmisteilla olevista standardeista v. 2007 lopun tilanteessa.

The tackling of coastal eutrophication requires water protection measures based on status assessments of water quality. The main purpose of this thesis was to evaluate whether it is possible both scientifically and within the terms of the European Union Water Framework Directive (WFD) to assess the status of coastal marine waters reliably by using phytoplankton biomass (ww) and chlorophyll a (Chl) as indicators of eutrophication in Finnish coastal waters. Empirical approaches were used to study whether the criteria, established for determining an indicator, are fulfilled. The first criterion (i) was that an indicator should respond to anthropogenic stresses in a predictable manner and has low variability in its response. Summertime Chl could be predicted accurately by nutrient concentrations, but not from the external annual loads alone, because of the rapid affect of primary production and sedimentation close to the loading sources in summer. The most accurate predictions were achieved in the Archipelago Sea, where total phosphorus (TP) and total nitrogen (TN) alone accounted for 87% and 78% of the variation in Chl, respectively. In river estuaries, the TP mass-balance regression model predicted Chl most accurately when nutrients originated from point-sources, whereas land-use regression models were most accurate in cases when nutrients originated mainly from diffuse sources. The inclusion of morphometry (e.g. mean depth) into nutrient models improved accuracy of the predictions. The second criterion (ii) was associated with the WFD. It requires that an indicator should have type-specific reference conditions, which are defined as "conditions where the values of the biological quality elements are at high ecological status". In establishing reference conditions, the empirical approach could only be used in the outer coastal water types, where historical observations of Secchi depth of the early 1900s are available. The most accurate prediction was achieved in the Quark. In the inner coastal water types, reference Chl, estimated from present monitoring data, are imprecise - not only because of the less accurate estimation method but also because the intrinsic characteristics, described for instance by morphometry, vary considerably inside these extensive inner coastal types. As for phytoplankton biomass, the reference values were less accurate than in the case of Chl, because it was possible to estimate reference conditions for biomass only by using the reconstructed Chl values, not the historical Secchi observations. An paleoecological approach was also applied to estimate annual average reference conditions for Chl. In Laajalahti, an urban embayment off Helsinki, strongly loaded by municipal waste waters in the 1960s and 1970s, reference conditions prevailed in the mid- and late 1800s. The recovery of the bay from pollution has been delayed as a consequence of benthic release of nutrients. Laajalahti will probably not achieve the good quality objectives of the WFD on time. The third criterion (iii) was associated with coastal management including the resources it has available. Analyses of Chl are cheap and fast to carry out compared to the analyses of phytoplankton biomass and species composition; the fact which has an effect on number of samples to be taken and thereby on the reliability of assessments. However, analyses on phytoplankton biomass and species composition provide more metrics for ecological classification, the metrics which reveal various aspects of eutrophication contrary to what Chl alone does. Työn tarkoituksena oli arvioida kasviplanktonin kokonaisbiomassaa ja a-klorofylliä rehevyyden indikaattorina Suomen rannikkovesissä, tutkimalla voidaanko kasviplanktonin määrää arvioida luotettavasti ravinteiden avulla ja voidaanko kasviplanktonille luoda luonnonoloja vastaavat referenssiolosuhteet vesipuitedirektiivin vaatimusten edellyttämällä tavalla. Suomen rannikkovesissä kesäaikainen kokonaistyppi ja fosfori selittivät suurimman osan, n. 60-90 % a-klorofyllin vaihtelusta kesällä, jolloin suurin osa ravinteista on sitoutuneena kasviplanktonin biomassaan. Ulkoiset ravinnekuormat eivät selittäneet suoraan a-klorofyllin vaihtelua, koska perustuotanto ja sedimentaatio vaikuttavat kesällä nopeasti merialueelle päätyviin ravinnekuormiin lähellä kuormituslähteitä. Tarkimmat ennusteet saatiin Saaristomerellä. Jokien estuaareissa regressiopohjainen aineiden tasapainomalli ennusti klorofyllipitoisuuden tarkimmin silloin, kun ravinteet olivat peräisin pistemäisistä kuormituslähteistä, esimerkiksi yhdyskuntien ja teollisuuden jätevesistä. Maankäyttöön perustuva regressiomalli oli puolestaan tarkempi silloin, kun hajakuormitus oli vallitseva kuormituslähde. Regressiomallien tarkkuus parani kun a-klorofyllipitoisuuksia ennustettiin sekä ravinteiden että rannikon muotoa kuvaavien muuttujien, esimerkiksi keskisyvyyden, avulla. Näitä regressiomalleja voidaan käyttää hyväksi vesipuitedirektiivin toteuttamisessa esimerkiksi silloin, kun arvioidaan pienten vesimuodostumien keskimääräistä a-klorofyllitasoa ravinnetietojen puuttuessa tai kun arvioidaan a-klorofyllin vastetta ravinnemäärien muutoksiin suunniteltaessa vesienhoitotoimenpiteitä rehevöityneillä tai rehevöitymisherkillä vesialueilla. Vesienhoitosuunnitel-mia tehtäessä tulisi kiinnittää huomiota myös ravinnevirtojen estimaattien tarkkuuteen, sillä ravinnevirtojen keskiarvoihin perustuva perinteinen laskentamenetelmä aliarvioi jokien fosforivirtoja etenkin Saaristomerellä, jossa jokivirtaamien ja vedenlaadun kausivaihtelut ovat suuria. Direktiivi edellyttää että biologisille laatumuuttujille tulee määrittää vesialue- eli tyyppikohtaiset referenssiolosuhteet. Direktiivi määrittelee referenssiolosuhteet olosuhteiksi, joissa biologisten muuttujien arvot edustavat erinomaista ekologista tilaa. Suomen ulommilla rannikkovesityypeillä kasviplanktonin a-klorofyllille ja kokonaisbiomassalle määritettiin empiiristen menetelmien avulla kesäaikaiset referenssiolosuhteet, jotka perustuvat Itämerellä 1900-luvun alussa tehtyihin näkösyvyyshavaintoihin. Malli on tarkempi a-klorofyllille kuin kokonaisbiomassalle. Arvioitu referenssiarvo edustaa rannikkotyypin keskimääräistä pitoisuutta, ja näin ollen se poikkeaa todellisesta referenssipitoisuudesta avomeren tai sisemmän rannikkotyypin läheisillä vesialueilla. Sisemmillä rannikkovesityypeillä kesäaikaiset referenssiarvot arvioitiin kasviplanktonin a-klorofyllin ja kokonaisbiomassan nykyisten havaintofrekvenssien perusteella, minkä vuoksi arviot ovat epäluotettavampia kuin ulommilla rannikkovesityypeillä. Referenssiarvojen epätarkkuutta lisää myös se, että sisemmät rannikkovesityypit ovat fysikaalisilta ja kemiallisilta ominaisuuksiltaan ulompia rannikkovesityyppejä epäyhtenäisempiä. Helsingin Laajalahdella paleoekologisten menetelmien avulla saatu a-klorofyllin referenssiarvo on näytepaikkakohtainen ja edustaa vuotuista keskimääräistä pitoisuutta. 1960- ja 1970-luvuilla voimakkaasti kuormitettu lahti oli luonnontilainen 1800-luvun puolivälissä ja lopussa. Laajalahden toipuminen ravinnekuormituksesta on viivästynyt ns. sisäisen kuormituksen eli pohjasedimentistä veteen vapautuvien ravinteiden seurauksena, minkä vuoksi lahti ei todennäköisesti saavuta direktiivin vaatimaa hyvää tilaa vuoteen 2015 mennessä. Tällä hetkellä kasviplanktonin a-klorofylli, analyysiensä halpuuden ja helppouden ansiosta, on ainoa kasviplanktonia kuvaava muuttuja, josta on Suomen rannikkovesistä alueellisesti ja ajallisesti kattavaa tietoa. Vesipuitedirektiivi edellyttää muidenkin kasviplanktonmittareiden luomista ekologista luokitusta varten. Kasviplanktonin biomassa ja lajistokoostumus vaativat enemmän resursseja, mutta ne mahdollistavat monipuolisempien mittareiden kehittämisen. On selvää ettei rehevyyden vaihtelun kuvaaminen onnistu yksin a-klorofyllin perusteella.

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

Tiivistelmä

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