Pintaveden intruusio vesilaitosten kaivoihin: pintaveden biogeokemiallisen roolin tarkastelu ja mahdolliset riskit
Kehittämisrahaston rahoitusosuus: 10000 €
Rahoituspäätös tehty: 2021-10-28
Hakijan toimittamat tiedot
| Hankkeen nimi | Pintaveden intruusio vesilaitosten kaivoihin: pintaveden biogeokemiallisen roolin tarkastelu ja mahdolliset riskit |
| Yhteyshenkilön nimi | Pekka Rossi |
| Toteuttajaorganisaatio | Oulun yliopisto |
| Hankkeen muut toteuttajat | |
| Hankkeen koko budjetti (sis alv) | 41 000,00 € |
| Hankkeen aikataulu | 2021-2024 |
| Hankkeen aihepiiri | Talousveden hankinta ja käsittely |
| Tavoitteet | Suomen talousvedestä 60 % tuotetaan pohjavedestä. Pohjavesi on pääosin määritetty laadultaan hyvälaatuiseksi ja monien pienten ja keskisuurien vesilaitosten ei juuri tarvitse käsitellä vettä ennen jakamista käyttäjille. Suomen pohjavesiesiintymät ovat kuitenkin pääosin matalia, joissa pohjaveden pinta on alle 10 m maanpinnasta ja suojaava maakerros esiintymän päällä on ohut. Tästä ja muista syistä (esim. kaivorakenteiden kunto) pohjavesikaivot ovat alttiita kohteita ympäristöstä tulevalle kontaminaatiolle. THL:n tilastojen mukaan pohjaveden kontaminaatio onkin yleisin vesiepidemian tai yksittäisen vesiperäisen sairastumisen syistä Suomessa viimeisen 20 vuoden aikana. Yksi pohjaveden kontaminaatioreitti on pintaveden intruusio pohjavesiesiintymään – joko joesta, purosta, lammesta, suolta tai vedellä täyttyneestä sorakuopasta. Pohjaveteen imeytyvä pintavesi voi sisältää riskimikrobeja, levää tai pieneläimiä, jotka voivat kulkeutua kaivoon tai pintavesi voi muuttaa veden laadullisia ominaisuuksia. Nämä bioottiset ja abioottiset muutokset vedenlaadussa voivat uhata pohjaveden turvallista käyttöä osana vesihuoltoa. Vaikka pintaveden intruusion uhka juomavedelle tunnetaan, dynamiikan tarkastelu riskien pienentämiseksi vaatii lisää työtä. Erityisesti erilaisten pintavesilähteiden riskejä (joki, järvi, sorakuoppa) tulisi tarkastella, kuin myös dynamiikan ajallista vaihtelua (esim. vuodenaikaisvaihtelun vaikutus lämpötilan tai pinnankorkeuden vaihtelun kautta). Kuinka intruusio vaikuttaa pohjaveden mikrobistoon ja laatuun? Näihin kysymyksiin haetaan hankkeessa vastausta. |
| Toteutus | Intruusion dynamiikan tutkimus keskittyy kolmeen koekohteeseen Pohjois-Pohjanmaan alueella. Kohteet on valikoitu edustamaan yleisimpiä erityyppisiä pintavesiriskien aiheuttajia: kohteen pintavesilähteenä on joko sorakuoppa, järvi tai joki. Joka kohteessa toteutetaan yhteistyössä kunkin vesilaitoksen kanssa näytteenottokampanja. Näytteet kerätään kaivosta, jossa intruusio on havaittu, pintavesilähteestä ja vertailukaivosta joko samalta pohjavesialueelta tai toiselta pohjavesialueelta tutkimusalueen läheltä vertailukohteeksi (jossa pintavettä ei ole havaittu). Kohteista tarkastellaan myös hydrogeologisia olosuhteita joko vesilaitoksen toimilla (esim. kaivojen pinnankorkeudet) tai yliopiston mittalaitteistoilla (esim. pintavesien pinnanvaihtelu). Näytteitä kerätään vähintään kuukausittain vuoden ajan vuodenkierron vaikutusten selvittämiseksi. Vedenlaadun määrittämiseksi näytteenoton yhteydessä vedenlaatua mitataan vedenlaatusensoreilla perusmuuttujien osalta (sähkönjohtavuus, pH, redoxpotentiaali, liuennut happi, lämpötila). Muilta osin kemiallista laatua määritetään laboratorioanalyyseillä. Lisäksi näytteistä seurataan veden stabiileja isotooppeja Oulun yliopiston analysointilaitteistolla. Tärkeänä osana tutkimusta on intruusion vaikutuksen seuranta veden mikrobirakenteeseen, josta etsitään mahdollisia indikaattorisekvenssejä. Tätä varten näytteistä toteutetaan RNA-sekvenssointi. Nukleiinihapot uutetaan näytteistä 16s rRNA amplicon -sekvenssointiin. Mikrobirakennetta ja sen ajallista vaihtelua (esim. lämpötilavaihtelun kautta) seurataan pintavedestä, intruusio- ja vertailukaivosta. Tuloksia analysoidaan tilastollisilla monimuuttuja-analyyseillä pintavesi-pohjavesi dynamiikan vaikutusten selvittämiseksi mikrobirakenteessa. |
| Tulokset | Tutkituissa kaivoissa kahdessa vedenlaadun ja isotooppien tulokset viittasivat selkeään pintavesiyhteyteen, kolmannessa vaikutusta ei niin selkeästi ollut havaittavissa. Yksi tutkituista kaivoista, joka sijaitsi lähellä, 180 m etäisyydellä, vedellä täyttynyttä sorakuoppaa, osoittautui erityisen mielenkiintoiseksi: (i) isotooppeihin perustuva komponenttianalyysi arvioi pintaveden osuuden kaivovedestä olevan 80–95 %, (ii) fysikaaliskemialliset parametrit osoittivat vahvaa samankaltaisuutta veden ja sorakuopan veden välillä ja (iii) lämpötilan ja isotooppien koostumuksen vaihtelu heijasteli samoja ajallisia vaihteluja kuin mitä mitattiin sorakuopan vedestä. Sorakuopan veteen verrattuna mikrobiyhteisön prokaryoottiyhteisöjen alfadiversiteetti kaivossa oli kuitenkin huomattavasti korkeampi ja yhteisöjen koostumus lähempänä läheistä vertailukaivoa, jossa intruusiota ei ollut havaittu. Tämä viittaa siihen, että kaivoon virtaavan pintaveden mikrobiyhteisöt eivät vahvasti vaikuttaneet kaivon mikrobiyhteisöön. Tämä antaa viitettä, että tahaton pintavesi-intruusio ei välttämättä muuta mikrobiyhteisöjen rakennetta verrattuna vedenlaatuun. Tämä on hyödyllistä tietoa, kun pohditaan kaivojen pintavesiyhteyksien riskienarviointia. Hankkeen tulokset vahvistivat myös useamman analysointimetodin yhdistelmän käytettävyyttä kaivojen laadun ja pintavesiyhteyksien tarkastelussa. |
| Tietoa hankkeesta muualla internetissä |
https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.122812; https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202408225552 |
| Loppuraportti (julkinen) | |
| Yhteenvetokalvot ja tiedote (julkiset) |