Akvaattisen ekotoksikologian alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa. Tilaisuutta voi seurata Joensuun kampuksella ja verkossa.
Mikä on väitöstutkimuksesi aihe? Miksi aihepiiriä on tärkeää tutkia?
Väitöskirjassani tutkin ydinpolttoainekierron eri vaiheissa mahdollisesti vapautuvien metallien (esimerkiksi nikkeli ja uraani) ja näiden radioaktiivisten isotooppien jakautumista ympäristössä veden ja sedimentin välillä. Selvitän myös niiden biosaatavuutta pohjaeliöille ympäristöstä, sekä mahdollisia kunnostusmetodeja, jotka vähentäisivät niiden saatavuutta tai kulkeutumista. Näitä tutkimusaiheita käsitellään erityisesti pohjoisen ympäristön näkökulmasta.
Ydinpolttoainekierto kattaa kaikki ydinpolttoaineen vaiheet kaivostoiminnasta aina polttoaineen loppusijoitukseen. Palaava mielenkiinto ydinvoimaa kohtaan maailmalla tuleekin lisäämään tarvetta sen riskinarvioinnille. Tällaisessa riskinarvioinnissa hyödynnetään radioekologista mallintamista. Nämä mallit ovat usein rakennettu olettamuksille veden tärkeydestä kertymisreittinä eliöille, kertymisen lineaarisuudelle, sekä lauhoista ympäristöolosuhteista. Tutkimukseni pyrkiikin selvittämään myös näiden nykyolettamuksien tarkkuutta mallinnuksessa.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?
Tutkimuksissa havaittiin toistuvasti, että tutkituilla metalleilla on merkittävästi suurempi taipumus sitoutua sedimenttiin pinta- tai huokosveden sijasta. Sedimenttiin sitoutuneet metallit olivat kuitenkin yhä biosaatavia koe-eliöille ja kykeneväisiä täten kertymiseen. Havaittu kertyminen ei myöskään ollut suoraan ympäristöpitoisuuksiin liittyvää, eikä täten lineaarista, valtaosalle tutkituista metalleista. Nämä tulokset olivat havaittavissa niin laboratorio-olosuhteissa, kuin kentällä suoritetuissa kertymiskokeissa. Pohjoisissa järvissä yleisesti tapahtuvan vuodenkierron tai sen puutteen aiheuttamien olosuhteiden muutosten ei havaittu vaikuttavan merkittävästi metallien saatavuuteen tai liikkuvuuteen.
Tutkituista kunnostusmateriaaleista (biohiili, kaoliini, kitosaani) yksikään ei merkittävästi vähentänyt nikkelin myrkyllisyyttä tai uraanin kertyvyyttä pohjaeliöihin kokeissa. Biohiili sen sijaan lisäsi eliöiden kuolleisuutta. Sekä biohiili, että kitosaani kuitenkin merkittävästi vähensivät niin uraanin, kuin nikkelin liikkuvuutta saastuneesta sedimentistä pinta- ja huokosveteen.
Saadut tulokset haastavat radioekologisen mallintamisen nykyisiä olettamuksia (huokos)veden pääsääntöisestä roolista kertymisen lähteenä, sekä kertymisen lineaarisuudesta. Lisäksi ne paikkaavat tiedonpuutteita radionuklidien käyttäytymisestä pohjoisissa järviolosuhteissa, kunnostusmateriaaleista, sekä ekotoksikologisissa kokeissa vähän käytettyjen, mutta maailmalla yleisten harvasukasmatojen osalta.
Miten väitöstutkimuksesi tuloksia voidaan hyödyntää käytännössä?
Tuloksia voidaan hyödyntää radioekologisten mallien parantamisessa ja niiden riskinarviointikykyjen tarkentamisessa. Nämä parannukset perustuisivat saatuihin tuloksiin, jotka haastavat aiemmat mallien oletukset, sekä paikkaavat puutteellista tietoa radioekologisesti merkittävien metallien käyttäytymisestä pohjoisissa järviolosuhteissa. Suomeen ollaan suunnittelemassa uusia uraanikaivoksia, joiden riskinarviointia näillä tuloksilla parannetut mallit myös edesauttaisivat.
Tutkimuksessa käytetyt harvasukasmadot auttoivat myös tuottamaan uutta tietoa mallinnusta varten näiden metallien kertymisreiteistä järvien ravintoverkoissa, jota voidaan soveltaa maailmanlaajuisesti matojen yleisyyden vuoksi. Tutkimuksessa havaittiin myös, että laboratorio- ja kenttäkokeiden tulokset ovat koejärvien osalta samansuuntaisia, sekä vertailukelpoisia. Tämä antaisi olettaa, että pääsääntöisesti helpompia ja halvempia laboratoriokokeita voisi käyttää vastaavien kenttäkokeiden sijasta näissä ympäristöissä.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tutkimusmenetelmät ja -aineistot?
Toimin osana akvaattisen ekotoksikologian tutkimusryhmää, mutta pääsääntöisesti itsenäisesti tässä tutkimustyössä. Saadut tulokset muodostuivat useista 28 päivän mittaisista kertymiskokeista, jossa saastuneeseen keinotekoiseen tai luonnonsedimenttiin lisätään maailmalla yleisiä harvasukasmatoja (Lumbriculus variegatus). Näiden kokeiden yksityiskohtia muokkaamalla (kunnostusmateriaalit, sedimentin lähde, vuodenaika) saatiin kattava aineisto kerättyä. Kokeita suoritettiin niin laboratorio- kuin kenttäolosuhteissa.
Kokeiden sedimentti kerättiin Enossa sijaitsevista, Paukkajanvaaran entisen uraanikaivoksen saastuttamista järvistä (Iso Hiislampi, Pieni Hiislampi, Saarilampi), sekä puhtaasta lähijärvestä (Ruosmanlampi). Samat järvet toimivat myös kenttäkokeiden alueina. Uraanikaivos toimi vuosina 1959–1961, ja alue kunnostettiin 1990-luvulla. Alueen järvet jäivät kuitenkin saastuneiksi, etenkin uraanilla. Alueen järvistä kerättiin myös vuodenaikadataa lokakuun 2019 ja heinäkuun 2020 välillä.
FM Marko Ylösen akvaattisen ekotoksikologian alaan kuuluva väitöskirja Metals relevant in nuclear fuel cycle in sediments of boreal lakes: Distribution, bioavailability, and remediation (Ydinpolttoainekierrossa relevantit metallit pohjoisten järvien sedimenteissä: Jakautuminen, biosaatavuus ja kunnostus) tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa, Joensuun kampuksella. Vastaväittäjänä toimii professori Matti Leppänen, Suomen ympäristökeskus, SYKE, ja kustoksena professori Jarkko Akkanen, Itä-Suomen yliopisto. Tilaisuuden kieli on suomi.
Lisätietoja:
Marko Ylönen, [email protected], p. 040 723 8569
