Dissolved Organic Matter (DOM) in the Vantaa River basin : sources, quantity, quality and lability

The purpose of this Master s thesis was to investigate the influence of land use and soil on the amount, quality and lability of dissolved organic matter (DOM) coming from the Vantaa River drainage basin. The DOM output of three major waste water treatment plants was also investigated. DOM is a mix of organic compounds dissolved in water and passing through a 0.2 0.45 µm filter. DOM is produced in water ecosystems and it is being flushed in from land with runoff water. Terrestrial DOM is mostly originated from plants. DOM consists of dissolved organic carbon (DOC) and organic nutrients such as dissolved organic nitrogen (DON) and phosphorus (DOP). DOM is the most important source of energy to the heterotrophic bacteria in the aquatic ecosystems. The bacteria also pass it on in the food web through the microbial loop. Along with inorganic nutrients DOM influences the state of the Baltic Sea and enforces the problems caused by eutrophication. The temporal and spatial variation of the DOC concentrations in the Vantaa River drainage basin was followed during a 5 month long survey, where samples were taken from 25 points along the river area. The influence of land use and soil to the quality, quantity and lability of DOM was tested in a 2 month long incubation experiment. Bacterial inoncula from the Baltic Sea was incubated in samples taken from the Vantaa River area and different parameters of DOM were followed. The land use and soil characteristics of each sub basin of the sampling points were calculated and their effect on DOC and DON concentrations, bacterial growth and respiration, and the concentration and share of labile DOC and DON was analyzed. Optical measuring techniques were used to analyse the chromophoric fraction of DOM (CDOM), which gives information on the quality of DOM. Similar experiment was conducted with samples from the three major waste water treatment plants in the area; Riihimäki, Klaukkala and Viikinmäki. The DOC concentrations in the Vantaanjoki River area were on a similar level than in previous studies in the northern Baltic Sea area. DOC concentrations had seasonal variation and were higher in spring than in late summer. There was also spatial variation between different river areas of the drainage basin, and on average Keravanjoki had the highest concentrations. Around 8 % of the DOC coming from Vantaa River basin was biologically labile, which is in the same range as in previous studies. The share of biologically labile DON was around 50 % which is much higher than in previous studies. Similar results have been reported from the southern Baltic Sea. In this study, DON instead of ammonium, was the most preferred form of nitrogen to the heterotrophic bacteria of the Baltic Sea. Thus, DON could have an influence on the plankton dynamics of the Baltic Sea. If the concentration of labile DON in runoff water is low, the heterotrophic bacteria can compete with phytoplankton for inorganic nutrients and inhibit phytoplankton growth. In turn, labile DOM with high nitrogen content offers plenty of nitrogen to heterotrophic bacteria leaving inorganic nutrients to phytoplankton. Heterotrophic bacteria used the most labile DOM during the first month of incubation. During the experiment the share of aromatic and more refractory DOM increased in the DOM pool. The share of organic soil in the drainage basin was the major factor influencing the DOC-concentrations in the runoff water. It also correlated positively with the growth of bacterial biomass and bacterial respiration. On the other hand, organic soil didn't have an effect on the lability of DOM. DOM coming from clay soils was more labile than DOM coming from organic soils. Soil was more important factor in determining the quality, quantity and lability of DOM in the runoff water than land use. DOM coming from the waste water treatment plants differs in quality from the DOM in the Vantaa River, being fresher and less aromatic. The concentration of DOC and the share of labile DOC were on a same level in both experiments. Therefore waste water doesn't increase DOM-concentrations in the river, but naturally make the overall load larger.Tässä tutkielmassa selvitettiin Vantaanjoen vesistöalueen maankäytön ja maaperän vaikutusta alueelta tulevan liuenneen orgaanisen aineksen (DOM; Dissolved Organic Matter) pitoisuuksiin ja laatuun. Lisäksi selvitettiin alueen suurimpien vedenpuhdistuslaitosten DOM-päästöjä. Työssä tutkittiin myös sitä, miten Itämeren toisenvarainen bakteeriyhteisö pystyy käyttämään Vantaanjoen valuma-alueelta tulevaa DOMia ravinnonlähteenään. DOM koostuu veteen liuenneista orgaanisista yhdisteistä, jotka läpäisevät 0,2 0,45µm suodattimen. DOMia muodostuu autoktonisten prosessien kautta vesiekosysteemeissä ja sitä valuu vesistöihin valuma-alueelta. Maalta tuleva DOM on peräisin pääosin kasvimateriaalista. DOM sisältää liuenneen orgaanisen hiilen (DOC; Dissolved Organic Matter) ohella orgaanisia ravinteita kuten liuennutta orgaanista typpeä (DON; Dissolved Organic Nitrogen) ja fosforia (DOP; Dissolved Organic Phosphorus). DOM on tärkein energianlähde vesistöjen toisenvaraisille bakteereille, jotka siirtävät sen eteenpäin ravintoverkossa. Epäorgaanisten ravinnepäästöjen ohella DOM vaikuttaa Itämeren tilaan ja saattaa vahvistaa rehevöitymisen aiheuttamia ongelmia. Tutkielmassa kerättiin Vantaanjoen pääuomasta ja sivuhaaroista 25 pisteestä 5 kuukauden ajan näytteitä, joiden avulla seurattiin Vantaanjoen vesistöalueen DOC-pitoisuuksien ajallista ja paikallista vaihtelua. Vantaanjoen valuma-alueen maankäytön ja maaperän vaikutusta DOMin määrään, laatuun ja biologiseen hajoavuuteen tutkittiin laboratoriokokeella, jossa Itämeren bakteeriyhteisöä kasvatettiin Vantaanjoen vesistöalueelta haetuissa näytteissä 2 kk ajan. Kokeessa analysoitiin näytteenottopisteiden osavaluma-alueiden eri maankäyttömuotojen ja maalajien osuuksien vaikutusta näytteiden DOC- ja DON-pitoisuuksiin, bakteerien kasvuun ja hengitykseen sekä alueelta tulevan biologisesti hajoavan DOCin ja DONin määrään. Lisäksi värillisen DOMin (CDOM; Chromophoric Dissolved Organic Matter) ominaisuuksia tutkittiin optisten mittausmenetelmien avulla. Samanlainen koe suoritettiin Riihimäen, Klaukkalan ja Viikinmäen vedenpuhdistuslaitoksilta haetuilla näytteillä. Vantaanjoen vesistöalueen DOC-pitoisuudet olivat samalla tasolla kuin aiemmin tehdyissä tutkimuksissa. DOC-pitoisuudet olivat korkeampia keväällä kuin loppukesällä. Jokialueiden välillä oli myös eroja ja keskimäärin DOC-pitoisuudet olivat korkeimmat Keravanjoessa. Vantaanjoen vesistöalueelta tulevasta DOCista n. 8 % oli biologisesti hajoavaa, mikä on alueelle tavanomainen tulos. Biologisesti hajoavan DONin osuus taas oli paljon aikaisempia tutkimuksia korkeampi, n. 50 %. Vastaavia tuloksia on saatu eteläiseltä Itämereltä. DON oli tässä kokeessa bakteereille käyttökelpoisin typen muoto, ammoniumtypen sijaan. DONilla voi siten olla vaikutusta Itämeren planktondynamiikkaan. Jos helposti hajoavaa DONia tulee valumavesien mukana niukasti, heterotrofiset bakteerit voivat kilpailla epäorgaanisista ravinteista kasviplanktonin kanssa ja pienentää näin kasviplanktonin käyttöön jäävää ravinnemäärää. Jos taas helposti hajoavaa typpipitoista DOMia on runsaasti, tarjoaa se bakteereille orgaanisen typenlähteen, jolloin epäorgaaniset typpiyhdisteet jäävät kasviplanktonin käyttöön. Bakteerit käyttivät kaikkein helpoimmin hajoavan DOMin ensimmäisen inkubaatiokuukauden aikana. Kokeen kuluessa aromaattisen ja pysyvämmän DOMin osuus kaikesta DOMista kasvoi. Valuma-alueominaisuuksista orgaanisen maan osuudella oli eniten vaikutusta valuma-alueelta tulevan veden DOC-pitoisuuksiin. Orgaanisen maan osuus valuma-alueella korreloi positiivisesti bakteerien biomassan kasvun ja hengityksen kanssa. Toisaalta orgaaninen maa ei vaikuttanut biologisesti hajoavan DOMin pitoisuuksiin valuma-vesissä. Savimailta tuleva DOM oli laadultaan herkemmin hajoavaa kuin orgaanisilta mailta tuleva DOM. Maaperän vaikutus DOMin laatuun, määrään ja hajoavuuteen oli maankäyttöä tärkeämpi. Vedenpuhdistuslaitoksien näytteiden DOC-pitoisuudet ja biologisesti hajoavan DOCin osuudet olivat samaa luokkaa kuin Vantaanjoen vesistöalueen näytteissä. Puhdistettu jätevesi ei siten nosta DOC-pitoisuuksia joessa, mutta DOMin kokonaiskuormaa se luonnollisesti kasvattaa. Vedenpuhdistuslaitosten DOM oli laadultaan Vantaanjoen vesistöalueen DOMia tuoreempaa ja vähemmän aromaattista

Cronobacter spp. riskibakteereina äidinmaidonkorvikkeissa

Cronobacter spp. eli kronobakteerit voivat aiheuttaa vakavia sairauksia vastasyntyneille, vanhuksille ja immuunipuutteisille aikuisille. Maailmalla on raportoitu useita kronobakteerien aiheuttamia taudinpurkauksia, joissa vastasyntyneiden infektiot on yhdistetty jauhemaisen äidinmaidonkorvikkeen käyttöön. Tämän kirjallisuuskatsauksen tarkoituksena on koota tietoa kronobakteereista sekä syventyä niiden aiheuttamiin elintarvikehygieenisiin riskeihin, erityisesti jauhemaisissa äidinmaidonkorvikkeissa. Kronobakteerit ovat gramnegatiivisia sauvoja, jotka säilyvät pitkiä aikoja kuivissa olosuhteissa ja pystyvät muodostamaan biofilmejä erilaisille pinnoille. Kronobakteerien todennäköisin reservuaari on kasvimateriaali, mutta kronobakteereita on eristetty monista elintarvikkeista sekä ympäristönäytteistä. Kaikkia kronobakteerisuvun bakteereita pidetään tällä hetkellä opportunistisina patogeeneina. Kronobakteerit voivat aiheuttaa vastasyntyneille muun muassa kuolioista suolistotulehdusta, verenmyrkytystä sekä aivokalvontulehdusta. Kuolleisuus kronobakteeri-infektioissa on vastasyntyneillä ja pikkulapsilla keskimäärin 26,9 %. Jauhemaisia äidinmaidonkorvikkeita valmistavien elintarvikelaitosten riskienhallinta perustuu mahdollisten kronobakteerilähteiden tuntemiseen koko tuotteen valmistusprosessin ja elinkaaren osalta. Kronobakteerit eivät selviä pastöroinnista, joten lopputuotteen bakteerit ovat peräisin joko tuotantoympäristöstä kontaminaationa, korvikkeeseen tehtaassa lisättävistä ainesosista, jotka eivät kestä kuumennusta, tai äidinmaitokorvikkeen sekoituksesta kotona. WHO on luonut äidinmaidonkorvikkeiden käyttöön tarkat ohjeistukset, jotka korostavat yli 70 °C veden käyttöä jauhemaisen äidinmaidonkorvikkeen valmistuksessa kronobakteeririskin pienentämiseksi. Kronobakteeririskin pienentämisessä ovat avainasemassa turvalliset äidinmaidonkorvikkeet, kuluttajien neuvonta turvalliseen äidinmaidonkorvikkeiden käyttöön sekä riskiryhmien kanssa työskentelevien ammattihenkilökunnan koulutus

Sources and sinks of greenhouse gases in the landscape : Approach for spatially explicit estimates

Climate change mitigation is a global response that requires actions at the local level. Quantifying local sources and sinks of greenhouse gases (GHG) facilitate evaluating mitigation options. We present an approach to collate spatially explicit estimated fluxes of GHGs (carbon dioxide, methane and nitrous oxide) for main land use sectors in the landscape, to aggregate, and to calculate the net emissions of an entire region. Our procedure was developed and tested in a large river basin in Finland, providing information from intensively studied eLTER research sites. To evaluate the full GHG balance, fluxes from natural ecosystems (lakes, rivers, and undrained mires) were included together with fluxes from anthropogenic activities, agriculture and forestry. We quantified the fluxes based on calculations with an anthropogenic emissions model (FRES) and a forest growth and carbon balance model (PREBAS), as well as on emission coefficients from the literature regarding emissions from lakes, rivers, undrained mires, peat extraction sites and cropland. Spatial data sources included CORINE land use data, soil map, lake and river shorelines, national forest inventory data, and statistical data on anthropogenic activities. Emission uncertainties were evaluated with Monte Carlo simulations. Artificial surfaces were the most emission intensive land-cover class. Lakes and rivers were about as emission intensive as arable land. Forests were the dominant land cover in the region (66%), and the C sink of the forests decreased the total emissions of the region by 72%. The region's net emissions amounted to 4.37 +/- 1.43 Tg CO2-eq yr(-1), corresponding to a net emission intensity 0.16 Gg CO2-eq km(-2) yr(-1), and estimated per capita net emissions of 5.6 Mg CO2-eq yr(-1). Our landscape approach opens opportunities to examine the sensitivities of important GHG fluxes to changes in land use and climate, management actions, and mitigation of anthropogenic emissions. (C) 2021 The Authors. Published by Elsevier B.V.peerReviewe

Yhdyskuntajätteen kierrätyksen lisääminen Suomessa – toimenpiteet ja niiden vaikutukset

Hankkeen päätavoitteena oli selvittää, miten Euroopan komission Suomelle vuonna 2018 antamia suosituksia yhdyskuntajätteen kierrätystä lisäävistä toimista voitaisiin toteuttaa Suomen olosuhteisiin sopivalla tavalla. Hankkeen ensimmäisessä osassa mallinnettiin erilliskeräyksen lisäämisen tarvetta laajentamalla kiinteistökohtaista keräystä sekä kasvattamalla lajittelutehokkuutta. Mallinnus tuotti arvion erilliskeräystä koskevista hyötyjätejakeiden velvoiterajoista. Kustannusanalyysi tuotti tietoa valikoitujen kierrätystä lisäävien toimien kustannusvaikutuksista. Analyysin avulla testattiin komission suosituksia nykyistä selkeämmistä yhdyskuntajätehuollon vastuunjaosta. Lisäksi selvitettiin, miten biojätteen erilliskeräyksen lisääminen voidaan toteuttaa Suomessa mahdollisimman ympäristöystävällisesti ja taloudellisesti. Hankkeen toisessa osassa selvitettiin tuottajavastuun alaisten pakkausjätteiden keräyksen tehostamisen mahdollisuuksia. Hankkeessa arvioitiin nykyisen pakkausjätteen keräysverkoston toimivuutta sekä pakkausten tuottajavastuujärjestelmän erilaisia vastuu- ja sääntelymalleja muun muassa kierrätyksen lisäämisen näkökulmasta. Lisäksi tarkasteltiin eri vastuunjaon mallien, lakisääteisten hyötyjätejakeiden velvoiterajojen sekä pakkausjätekeräystä koskevan lakisääteisen yhteistyösopimuksen lainsäädännöllistä toteutettavuutta

Developing a spatially explicit modelling and evaluation framework for integrated carbon sequestration and biodiversity conservation: application in southern Finland

The challenges posed by climate change and biodiversity loss are deeply interconnected. Successful co-managing of these tangled drivers requires innovative methods that can prioritize and target management actions against multiple criteria, while also enabling cost-effective land use planning and impact scenario assessment. This paper synthesises the development and application of an integrated multidisciplinary modelling and evaluation framework for carbon and biodiversity in forest systems. By analysing and spatio-temporally modelling carbon processes and biodiversity elements, we determine an optimal solution for their co-management in the study landscape. We also describe how advanced Earth Observation measurements can be used to enhance mapping and monitoring of biodiversity and ecosystem processes. The scenarios used for the dynamic models were based on official Finnish policy goals for forest management and climate change mitigation. The development and testing of the system were executed in a large region in southern Finland (Kokemäenjoki basin, 27 024 km2) containing highly instrumented LTER (Long-Term Ecosystem Research) stations; these LTER data sources were complemented by fieldwork, remote sensing and national data bases. In the study area, estimated total net emissions were currently 4.2 TgCO2eq a-1, but modelling of forestry measures and anthropogenic emission reductions demonstrated that it would be possible to achieve the stated policy goal of carbon neutrality by low forest harvest intensity. We show how this policy-relevant information can be further utilised for optimal allocation of set-aside forest areas for nature conservation, which would significantly contribute to preserving both biodiversity and carbon values in the region. Biodiversity gain in the area could be increased without a loss of carbon-related benefits.The challenges posed by climate change and biodiversity loss are deeply interconnected. Successful co-managing of these tangled drivers requires innovative methods that can prioritize and target management actions against multiple criteria, while also enabling cost-effective land use planning and impact scenario assessment. This paper synthesises the development and application of an integrated multidisciplinary modelling and evaluation framework for carbon and biodiversity in forest systems. By analysing and spatio-temporally modelling carbon processes and biodiversity elements, we determine an optimal solution for their co-management in the study landscape. We also describe how advanced Earth Observation measurements can be used to enhance mapping and monitoring of biodiversity and ecosystem processes. The scenarios used for the dynamic models were based on official Finnish policy goals for forest management and climate change mitigation. The development and testing of the system were executed in a large region in southern Finland (Kokemäenjoki basin, 27,024 km2) containing highly instrumented LTER (Long-Term Ecosystem Research) stations; these LTER data sources were complemented by fieldwork, remote sensing and national data bases. In the study area, estimated total net emissions were currently 4.2 TgCO2eq a−1, but modelling of forestry measures and anthropogenic emission reductions demonstrated that it would be possible to achieve the stated policy goal of carbon neutrality by low forest harvest intensity. We show how this policy-relevant information can be further utilized for optimal allocation of set-aside forest areas for nature conservation, which would significantly contribute to preserving both biodiversity and carbon values in the region. Biodiversity gain in the area could be increased without a loss of carbon-related benefits.Peer reviewe

HemoCue HB 201+ ja Afinion AS100 -vieritestilaitteet: pikakäyttöohjeiden luonti pelastuskeskuksen käyttöön

Tämä toiminnallinen opinnäytetyö on toteutettu yhteistyössä Home Street Home ry:n kanssa. Tarve opinnäytetyössämme laadittaville pikakäyttöohjeille syntyi, kun järjestö sai Kontti Keniaan -hankkeen myötä lahjoituksena Alere Afinion as100 ja HemoCue hb 201+ -vieritestilaitteet. Opinnäytetyön tarkoituksena oli luoda molemmille vierilaitteille selkeät ja laadukkaat pikakäyttö-ohjeet, jotka vastaavat toimeksiantajan käyttötarpeita. Pikakäyttöohjeet luotiin järjestön pelastuskeskuksen klinikan käyttöön. Vieritestit ovat potilaan välittömässä läheisyydessä tehtäviä laboratoriotutkimuksia, joiden avulla voidaan vaikuttaa nopeasti potilaan hoitoon. Vieritestejä voivat suorittaa terveydenhuollon ammattilaiset tai potilaat itse. Vieritestien laadukas suorittaminen vaatii käyttäjän perehdytyksen sekä ohjeistuksen, joka sisältää tarvittavat tiedot tutkimuksen suorittamiseen, tulosten tulkintaan ja virhelähteiden arviointiin. Vieritutkimusten laadunvarmistus on tärkeää tutkimustulosten luotettavuuden takaamiseksi. Laadunvarmistuksessa on huomioitava mm. prosessin eri vaiheiden virhelähteet sekä käytännöt sisäiseen ja ulkoiseen laadunvarmistukseen. Koulutuksella, harjoittelulla ja laadunvarmistuksella vierianalytiikassa voidaan saavuttaa jopa sama laatutaso kuin keskuslaboratoriossa tehdyissä tutkimuksissa. Opinnäytetyössämme hyödynsimme vieritutkimusten ja laadunvarmistuksen kansallisia ja kansainvälisiä suosituksia pikakäyttöohjeiden suunnittelemiseen. Tämän lisäksi keskustelimme toimeksiantajan kanssa saadaksemme ohjeisiin heidän näkökulmiaan ja toiveitaan. Ohjeiden luomiseen käytimme itse tuottamiamme kuvia sekä Microsoft Powerpoint työkalua. Klinikan työntekijöille suunnatulla kyselylomakkeella saimme tietoa pikakäyttöohjeiden käytännöllisyydestä, helppokäyttöisyydestä ja yleisestä ulkoilmeestä. Toiminnallisen opinnäytetyömme tuotoksena syntyi kaksi pikakäyttöohjetta, joiden todettiin palautekyselyn perusteella olevan kielellisesti ja visuaalisesti selkeitä ja mahdollistavan vieritestilaitteiden laadukkaan käytön ja analyysien suorittamisen. Ohjeet toimitettiin toimeksiantajalle PDF tiedostoina

Ikääntyneen potilaan turvallinen kotiutuminen päivystyksestä

Ikääntyneet potilaat ovat yksi päivystyshoidon suurimmista potilasryhmistä, ja heidän määränsä tulee kasvamaan tulevaisuudessa. Keskimäärin noin kolmannes ikääntyneistä päivystyshoidon potilaista palaa takaisin päivystykseen saman vaivan takia. Ikääntyneiden potilaiden päivystyshoitoon palaamisen syyt eroavat muiden potilasryhmien uusintakäyntien syistä. Päivystyshoitoa tulisi tästä syystä kehittää ikääntyneiden potilaiden näkökulmasta. Opinnäytetyön tarkoituksena on kuvailla ikääntyneen potilaan turvallista kotiutumista päivystyspoliklinikalta. Työn tavoitteena on, että tietoa voidaan hyödyntää iäkkäiden potilaiden päivystyshoitotyön kehittämisessä. Opinnäytetyö on toteutettu kuvailevana kirjallisuuskatsauksena. Aineisto työhön kerättiin Medic, Cinahl sekä Medline -viitetietokannoista sellaisista julkaisuista, jotka vastasivat määriteltyyn tutkimuskysymykseen. Aineiston haku rajattiin vuosiin 2008-2018. Aineisto koostuu kuudesta julkaisusta, ja valittu aineisto analysoitiin aineistolähtöistä sisällönanalyysiä mukaillen. Ikääntyneen potilaan turvallinen kotiutuminen päivystyshoidosta on monivaiheinen prosessi, joka tulee aloittaa jo heti potilaan saapuessa päivystyspoliklinikalle. Opinnäytetyön tulokset osoittavat kotiutumisen suunnittelun, potilaan läheisiltään saaman tuen sekä hoitohenkilökunnan yhteisten toimintatapojen tukevan onnistunutta kotiutumista. Jotta potilas selviytyy kotona kotiutumisen jälkeen, on tärkeää kiinnittää huomiota potilasohjaukseen ja hankkia potilaan kotiin hänen tarvitsemansa apuvälineet

Effect of catchment land use and soil type on the concentration, quality, and bacterial degradation of riverine dissolved organic matter

We studied the effects of catchment characteristics (soil type and land use) on the concentration and quality of dissolved organic matter (DOM) in river water and on the bacterial degradation of terrestrial DOM. The share of organic soil was the strongest predictor of high concentrations of dissolved organic carbon, nitrogen, and phosphorus (DOC, DON, and DOP, respectively), and was linked to DOM quality. Soil type was more important than land use in determining the concentration and quality of riverine DOM. On average, 5-9 % of the DOC and 45 % of the DON were degraded by the bacterial communities within 2-3 months. Simultaneously, the proportion of humic-like compounds in the DOM pool increased. Bioavailable DON accounted for approximately one-third of the total bioavailable dissolved nitrogen, and thus, terrestrial DON can markedly contribute to the coastal plankton dynamics and support the heterotrophic food web.201