Mitä vuollejokisimpukat tuumaavat kipsistä?

Lokakuussa SYKEn ja Jyväskylän yliopiston tutkijat aloittivat tutkimukset vuollejokisimpukoilla ja kävivät hakemassa laboratoriokokeisiin vettä Savijoesta sekä simpukoita Perniönjoen runsaasta populaatiosta. Tavoitteena oli selvittää vaikuttaako jokiveteen liukeneva kipsi simpukoiden käyttäytymiseen ja menestymiseen Savijoessa ja muissa tulevien kipsinlevitysalueiden joissa. Kokeiden ensimmäisistä tuloksista kertoo jälleen SYKEn erikoitutkija Matti Leppänen.

Laboratoriokokeissa mitattiin simpukoiden reaktioita neljään eri kipsikäsittelyyn; Savijoen kontrollivedessä ei ollut kipsiä ja kolmessa käsittelyssä jokiveteen lisättiin kipsiä siten, että mitatuiksi sulfaattipitoisuuksiksi muodostui 40 mg, 200 mg ja 1100 mg litraa kohti. Alin sulfaattipitoisuus kuvaa mahdollista keskimääräistä pitoisuutta joessa, 200 mg teoreettista maksimipitoisuutta ja ylin pitoisuus on lähellä kipsin liukoisuusrajaa.

Simpukoiden reaktioita arvioitiin kolmella tavalla neljän päivän kipsialtistuksessa: 1) Mittasimme aktiivisuutta (prosenttia kokonaisajasta) altistuskammion sähkökentässä tapahtuvien muutosten avulla. Yhteismitallinen aktiivisuus koostuu jalan liikkeistä, kuoren aukeamisesta ja veden suodattamisesta/kidushengittämisestä. 2) Laskimme aktiivisuustyyppejä silmämääräisesti kahdesti päivässä. 3) Seurasimme ruokintalevän kulutusta sameus- ja levätiheysmittausten avulla.

Simpukat käyttävät jalkaa liikkumiseen, suodattavat sisäänhengitysaukon kautta saadun orgaanisen materiaalin ravinnoksi ja poistavat ylimääräisen materiaalin poistoaukon kautta. Nämä käyttäytymisen muodot näkyvät selvästi videossa, joka on kuvattu kokeen yhden altistusastian yksilöstä (kuvaaja: Johanna Salmelin).

Neljän päivän altistuksen jälkeen simpukat olivat sähkökenttämittauksissa vähemmän aktiivisia kahdessa suuremmassa kipsipitoisuudessa vaikkakin näitä aktiivisuusjaksoja oli suhteellisen vähän (5-18 % kokonaismittausajasta, kuva 1). Neljän päivän altistuksen aikana tutkijan havainnoimissa aktiivisuusmuodoissa kuoren liike, veden suodatus ja kaikkien muotojen summa eivät osoittaneet eroa käsittelyjen välillä. Sen sijaan simpukat pitivät jalkaa ulkona kahdessa suurimmassa pitoisuudessa useammin kuin kontrollissa. Koska simpukoita ruokittiin levällä, pystyimme myös arvioimaan niiden suodatusaktiivisuutta levän poistumisen avulla. Neljän päivän altistuksen jälkeen ruokalevää poistui vedestä kuitenkin sama määrä kaikissa käsittelyissä.

Kuvaaja-simpukoiden-aktiivisuudesta
Kuva 1: Aikuisten vuollejokisimpukoiden keskimääräinen aktiivisuus (suodattaminen sekä jalan ja kuoren liikkeet) sähkökenttämittauksissa laskennallisilla sulfaattipitoisuuksilla 0, 30, 200 ja 1200 mg/l (nämä eroavat hieman mitatuista pitoisuuksista). Pylväät osoittavat kunkin altistusryhmän (n=8) keskimääräisen aktiivisuuden (% mittausajasta) sekä keskivirheen.

Laboratoriotulokset voivat näyttää ristiriitaisilta. Altistushetki oli kuitenkin erilainen ja jalan passiivinen ulkona pitäminen ei välttämättä näy sähkökentän muutoksissa. Näiden suhteellisen lyhytaikaisten altistusten valossa voimme sanoa, että ainoastaan suurimmat kipsi- ja siten sulfaattipitoisuudet vaikuttavat simpukan käyttäytymiseen. Jalan käyttö voi kieliä liikkumishalukkuudesta pakoreaktiona epämiellyttävässä ympäristössä, jota kokonaisaktiivisuuden väheneminen (ml. suodatus ja kuoren liikkeet) tukee. Näin suuriksi (200 mg ja 1100 mg/L) tuskin kuitenkaan kohoavat Savijoessa tai muissa kipsinlevitysalueiden virtavesissä.

Simpukoiden käyttäytymistä mitattiin myös itse Savijoessa lokakuun alussa. Kokonaisaktiivisuus oli viileässä vedessä varsin vähäistä ja vain 7 – 8 % mittausajasta havaittiin liikkeeseen liittyvä signaali. Simpukkayksilöt jätettiin Savijokeen sumppuihin, ja palasimme kuukauden päästä mittaamaan samojen yksilöiden käyttäytymistä. Toiveena oli saada sateita, jotka huuhtoisivat kipsiä jokeen ja muuttaisivat olosuhteita.

Simpukat palautetaan Perniönjokeen
Kuva 2: Kokeeseen osallistuneet simpukat pääsevät takaisin Perniönjokeen tutkija Johanna Salmelinin avustamana. Kuva: Matti Leppänen

Syksy oli kuitenkin kuiva, ja vedenlaatu pysyi samanlaisena kummallakin paikalla. Vain lämpötila oli laskenut yhden plusasteen tuntumaan. Yläjuoksun verrokkialueella kylmä vesi ja olematon virtaus olivat johtaneet simpukoiden mielestä talviolosuhteisiin ja siten inaktiivisuuteen. Parmanharjulla virtaus piti vielä simpukoita yhtä aktiivisena kuin kuukautta aikaisemmin. Mittausten päätyttyä marraskuussa palautimme sekä sumputetut että laboratoriossa vierailleet yksilöt kotijokeensa Perniön Yliskylän kirkon viereen.

Erikoistutkija Matti Leppänen
Suomen ympäristökeskus (SYKE)
Laboratoriokeskus / Ekotoksikologia ja riskinarviointi

Tutkijat: Matti Leppänen (SYKE), Heikki Hämäläinen (JY), Krista Rantamo (JY), Johanna Salmelin (JY)

Sähköä jokeen: vuollejokisimpukoiden käyttäytymisen mittaamista

Kipsipilotin ensisijaisena tavoitteena on selvittää kipsinlevityksen käytännön toteutukseen liittyviä haasteita sekä varmistaa toimenpiteen vaikutus peltojen ravinnehuuhtoumaan. Kuitenkin myös toimenpiteen muut potentiaaliset vaikutukset on selvitettävä ennen kuin kipsitys voidaan laajentaa koko Etelä-Suomeen. Erittäin olennainen selvitettävä asia on kipsin vaikutus vesieliöstöön. Tästä kertoo SYKEn erikoitutkija Matti Leppänen.

Lounais-Suomen joille on tyypillistä savisameus, joka aiheutuu, kun pelloilta huuhtoutuu hiukkasia vettä samentamaan. Samalla liikkuu myös ravinteita, joita SAVE-projekti yrittää torjua. Entäpä kipsi? Kalsiumsulfaatti on hyvin vesiliukoista ja huolimatta sitoutumisesta maahan, jonkin verran voi päätyä myös jokeen. Sen enempää kalsiumia kuin sulfaattiakaan ei voi pitää perinteisinä haitallisina aineina, ovathan ne tavallisia kaikissa luonnon vesissä. Suuret määrät voivat kuitenkin häiritä eliöiden ionitasapainoa ja sen säätelyä. Sen takia on hyvä tutkia, olisiko kipsillä merkitystä Savijoen eliöille oletetuissa huuhtoumamäärissä tai äärimmäisissä pitoisuuksissa.

Altistuskammioita ja simpukoita Savijoella
Altistuskammiot simpukoineen Savijoen yläjuoksun vähäisessä vesimäärässä. Kammioiden lisäksi käyttäytymismittausten laitteistoon kuuluvat auton akku, invertteri, tietokone ja mittalaite. Kuva: Matti Leppänen

Savijoessa, kuten joissakin muissakin länsirannikon joissa, on uhanalaista vuollejokisimpukkaa. Sen hyvinvoinnista olemme tietysti kiinnostuneita. Hiljaista elämää viettävien simpukoiden reaktioita ulkopuolisiin tekijöihin on hankala tutkia. Onneksi käytettävissämme on laitteisto, jolla voidaan, sähkökentässä tapahtuvien muutosten avulla, tulkita simpukan liikkeitä koekammiossa. Kuoren avaaminen, jalan liikkeet ja veden siivilöinti havaitaan herkällä laitteella, ja käyttäytymisessä mitattuja muutoksia voidaan verrata altistusolosuhteisiin. Näin ainakin teoriassa – kokeet näyttävät toimiiko tämä käytännössä.

Vuollejokisimpukoita
Savijoesta pilottialueen alapuolelta löytyneitä vuollejokisimpukoita. Kuva: Rami Laaksonen

Kokeiden toteuttamiseksi olemme saaneet apua simpukka-asiantuntija Rami Laaksoselta, joka poimi meille Perniönjoesta Varsinais-Suomen ELY-keskuksen poikkeusluvalla 60 vuollejokisimpukkaa. Joen runsaasta populaatiosta voidaan ”lainata” koeyksilöitä kokeisiimme ja palauttaa ne keräyspaikkaan palvelun jälkeen. Kokeita varten veimme 40 simpukkaa Jyväskylään SYKEn ekotoksikologian laboratorioon, jossa niiden käyttäytymistä mitataan erilaisilla kipsialtistuksen tasoilla Savijoen vedessä. Mittasimme myös simpukoiden reaktioita jo hakumatkalla Perniönjoessa ja Savijoessa kahdella paikalla taustatiedoksi. Lisäksi jätimme Savijoella simpukoita sumppuihin sekä kipsinlevitys- että yläjuoksun verrokkialueelle. Näillä simpukoilla toistamme kuukauden kuluttua mittaukset ja vertaamme vasteita vedenlaatutietoihin.

Savijoki - vedenkeruu
Savijoen norosta kerättiin liki 400 litraa vettä laboratoriokokeisiin. Kuvassa tutkijat Johanna Salmelin ja Krista Rantamo. Kuva: Matti Leppänen

Simpukoiden lisäksi olemme kiinnostuneita näkinsammalten pärjäämisestä kipsialtistuksissa. Näkinsammalet ovat lähes jokaisen virtaveden vakiolajeja, joilla on tärkeä perustuottajan ja habitaatin monipuolisuutta ylläpitävä rooli. Tässä tarkoituksessa teemme kasvukokeita isonäkinsammalella laboratoriossa erilaisilla kipsipitoisuuksilla Savijoen vedessä. Sekä simpukoiden että sammalten kokeita tehdään nyt lokakuussa ja tuloksia voidaan odottaa marraskuussa.

Erikoistutkija Matti Leppänen
Suomen ympäristökeskus (SYKE)
Laboratoriokeskus / Ekotoksikologia ja riskinarviointi

Toimivaa tutkimusta Itämeren hyväksi

Markku Ollikainen, Ympäristö- ja luonnonvaraekonomian professori, Helsingin yliopisto, p. 02941 58065,markku.ollikainen (a) helsinki.fi
Markku Ollikainen, Helsingin yliopisto

Minulla ei ollut aavistustakaan siitä, että kipsiä voisi käyttää Itämeren suojeluun. – Mutta sen osoittaa jo maaperäkemia ja kohta kokeellinen hankekin! Näin vakuutettiin vuonna 2007, kun minua pyydettiin TraP-hankkeen ohjausryhmään. Ja tottahan se on! TraP-hankkeen tutkijat osoittivat, että peltojen kipsikäsittely laskee fosforin huuhtoumaa noin 50 prosenttia. Tuumimme, että tässäpä on todella tepsivä keino maatalouden ympäristötukiohjelmaan. Mitään ei kuitenkaan tapahtunut, eikä kipsistä tullut osa ympäristöohjelmaa. – Se siitä, totesi moni hankkeessa mukana ollut.

Huoli Itämeren tilasta on minussa kuitenkin syvällä. Lapista etelään tulleena löysin juuri mereltä lapsuudesta tutun tuntureiden avaruuden ja tuulen jatkuvan kohinan. Useissa esitelmissäni toin jankutukseen saakka esiin, kuinka tehokas ja edullinen keino kipsi on Itämeren tilan parantamiseksi. Ehkä sen avulla saataisiin myös maatalouden syyllistäminen loppumaan. TEHO-hankkeen loppuseminaarin lounaalla helmikuussa 2014 Risto Artjoki maa- ja metsätalousministeriöstä selitti, että tarvitaan laajamittainen pilotti osoittamaan kipsin levityksen toteuttamiskelpoisuus ja hyväksyttävyys sekä varmistamaan saadut tulokset. Nämä osoittautuivat SAVE-hankkeen syntysanoiksi.

Runsas kukinta
Tämänkaltaisia leväkukintoja ei tuntureilla tapaa eikä niihin toivoisi törmäävän Itämerelläkään. Kuva: Riku Lumiaro

Ymmärsin viimein, että hallinto ei voi tehdä päätöksiä, jos asiaa ei ole tutkittu kaikista mahdollisista näkökulmista. Voisiko siis tieteentekijä ryhtyä kerrankin puheiden ohella myös käytännön hommiin meren suojelun edistämiseksi? Selvästi tarvittiin vastuuta ottavia toimijoita. En lopulta epäröinyt. Yhdistin voimani kahden TraP-hankkeen tutkijan, Petri Ekholmin ja Antti Ihon kanssa ja ryhdyimme luomaan laajaa pilottihanketta; Petri ja minä tutkimuksesta vastaavina ja Antti tieteellisenä neuvonantajana.

Hankkeen ydin oli selvä alusta alkaen. Teemme tiivistä ja luottamuksellista yhteistyötä viljelijöiden kanssa levityksen organisoimiseksi ja saatujen kokemusten jalostamiseksi. Samalla varmistamme uudella valuma-alueella, että huuhtoumaa koskevat tulokset pätevät. Hankesuunnitelmiin saatujen kommenttien myötä selvitettävien teemojen määrä kasvoi kattamaan vaikutukset vesieliöstöön, maaperään ja kasvustoon. Sanalla sanoen, käännämme kaikki kivet kipsikäsittelyn toimivuuden arvioimiseksi.

Olemme arvioineet sekä SYKE:n että Helsingin yliopiston malleilla, että laajamittainen kipsikäsittely savipelloilla Saaristomeren valuma-alueella voisi vähentää vuotuista fosforikuormaa jopa 100 tonnia. Määrän voi odottaa parantavan selvästi erityisesti Saaristomeren rannikkovesien tilaa, sillä yhdyskuntien typpikuormaa on vastikään vähennetty EU:n yhdyskuntajätevesidirektiivin mukaisesti. Myös Suomenlahden valuma-alueella on merkittävää vähennyspotentiaalia. Saisimme Suomesta todella hienon esimerkin myös muille Itämeren maille, ja kenties kipsikonseptia voitaisiin viedä vaikkapa Puolaan.

Laajamittainen pilotti on aina yhteiskunnallinen koe, jossa testataan kahta seikkaa: toimijoiden valmiutta toteuttaa hanke sekä mahdollisten ennakoimattomien ja yllättävien seikkojen määrää ja vaikutusta. Yllätyksiin on nytkin syytä varautua. Jos kaikki kuitenkin menee hypoteesien mukaisesti, laadimme suunnitelman kipsin levittämisestä Saaristomeren, Suomenlahden ja osin Pohjanlahdenkin valuma-alueilla. Samalla pohdimme, kuinka kipsi voidaan vapaaehtoisena keinona liittää osaksi maatalouden ympäristökorvausjärjestelmää. Tässä pohdinnassa pilottiin osallistuvien viljelijöiden kokemukset ja ajatukset ovat korvaamattomana apuna. Hankkeen luonnontieteelliset tulokset varmistuvat kolmen vuoden kuluessa, mutta seurantaa tarvitaan pidempään. Alustavia taloudellisia analyyseja voidaan laatia jo aiemmin.

SAVE-hankkeessa on jo tässä vaiheessa riittänyt kaikille tutkijoille jalkatyötä kilometrikaupalla. Kiirettä on pitänyt, mutta on se ollut antoisaa. On ollut mahtavaa nähdä kuinka positiivisesti ja aktiivisesti Savijoen alueen viljelijät, kunnat ja muut toimijat ovat ottaneet hankkeen vastaan. Se syventää minussa uskoa siihen, että me saamme ratkaistuksi Itämeren suojelun haasteet.

Tutkija kipsissä

Vanha keino vai pussillinen uusia?

Petri Ekholm, Erikoistutkija, Suomen ympäristökeskus

Maatalouden fosforipäästöt ovat laskeneet, mutta eivät riittävästi vesien kannalta. Tehokkaille fosforin vähennysmenetelmille on siis tarvetta. Maatalouden vesiensuojelutoimet voitaneen jakaa kolmeen ryhmään. Ensimmäiseen kuuluvat ikivanhat toimet, joilla parannetaan maan kasvukuntoa ja rakennetta, jolloin hyvän sadon mukana poistuu paljon ravinteita ja maa kestää eroosiota. Toinen ryhmä koostuu ympäristökorvausjärjestelmästä tutuista menetelmistä, esimerkiksi talviaikaisesta kasvipeitteisyydestä, tasapainoisesta lannoituksesta, kosteikoista ja suojavyöhykkeistä. Kolmas ryhmä voitaisiin nimetä nykyjargonin mukaisesti innovatiivisiksi menetelmiksi, joissa esimerkiksi teollisuuden sivuvirtojen avulla estetään ravinnepäästöjä.

Peltojen kipsikäsittely voisi kuulua kaikkiin kolmeen ryhmään. Kipsiä on käytetty iät ajat maan rakenteen parantajana, mutta sen käyttö fosforipäästöjen hillitsijänä on uutta, ja olisi suotavaa, että se kuuluisi ympäristökorvauksen piiriin. Vantaanjoen latvoilla sijaitsevan Nummenpään kylän pelloilla tehdyssä pilotissa[1] kipsi vähensi sekä liuenneen että maa-ainesfosforin kulkeutumista pelloilta vesiin ja sitoi maahan hiiltä. Se vaikutti soveltuvan tilalle kuin tilalle ja oli muihin fosforin vähentämismenetelmiin verrattuna ylivoimaisen kustannustehokas.

Kipsiä levitetään Nummenpään pelloilla tehdyssä pilotissa. Kuva: Sakari Alasuutari

Savijoesta Savejoki

Nummenpään lupaavia tuloksia koetellaan Lounais-Suomen Savijoella. SAVE-hankkeen perusidea on yksinkertainen: levitetään kipsiä pelloille niin laajalti, että tulokset kertovat luotettavasti kipsin tehon ja mahdolliset haittavaikutukset sekä antavat tietoa siitä, miten kipsin kuljetus ja levitys käytännössä onnistuvat ja miten viljelijät menetelmän kokevat.

Kipsin vaikutuksen arvioimiseksi Savijoen perusnäytteenottoa on täydennetty asentamalla jatkuvatoimiset vedenlaatuanturit Savijoen keskijuoksulle Yliskulmaan ja Parmanharjulle. Lisäksi joesta otetaan runsaasti vesinäytteitä, joista analysoidaan monenlaisia vedenlaatua kuvaavia muuttujia. Alueelle pyritään houkuttelemaan myös muuta tutkimusta synergiaetujen vuoksi, ja niinpä esimerkiksi torjunta-aineiden kulkeutumista tutkitaan tehostetusti Savijoella. Parhaillaan Savijoen seurannassa on menossa ennen kipsiä –jakso, johon kipsin levityksen jälkeisen ajan tuloksia tullaan vertaamaan.

Savijoen virtaamaa mitataan ns. pöytäsuolamenetelmällä Kuva: Petri Ekholm

Odotettavissa kirkastuvaa

Jos kipsin levitys toteutuu suunnitellusti syksyllä 2016, Savijoen keskijuoksun vesi lienee tulevana syksynä aiempaa kirkkaampaa, mutta yläjuoksun kipsitön vertailualue pysyy totutun sameana. Tutkimuksessa, joka tehdään säiden armoilla, voi sattua yllätyksiä. Syksy 2016 voi olla vaikkapa ennätyksellisen kuiva, mikä kyllä helpottaisi kipsin levitystä, mutta jokivesi olisi kirkasta ilman kipsiäkin. Päivästä, viikosta, kuukaudesta ja vuodesta toiseen vaihtelevat sääolot pyritään ottamaan huomioon tilastotieteellisellä mallilla. Perusideana on vedenlaadun suhteuttaminen veden virtaukseen ja oletuksena se, että tietyn suuruisella virtauksella jokivesi on kipsin levityksen jälkeen kirkkaampaa kuin se oli ennen kipsiä vastaavansuuruisella virtaamalla. Vedessä olisi vähemmän niin maahiukkasiin sitoutunutta kuin suoraan rehevöittävää liuennutta fosforia. Jos näin todella tapahtuu eivätkä esimerkiksi sulfaatin toksisuustestit paljasta epämiellyttäviä yllätyksiä, tulokset antavat hyvän tietopohjan vieläkin laajemman kipsikäsittelyn toteuttamiseen. Niin laajan, että rannikkovesiin päätyvän fosforin määrää saadaan kunnolla vähennettyä, ja ehkä Saaristomeren rannikkovedetkin vähitellen kirkastuvat.

[1] Kipsipohjaiset tuotteet maatilojen fosforikuormituksen vähentämiseen, TraP-hanke (2007–2013)