Search

The increasing use of titanium dioxide nanoparticles (TiO2 NPs) and their consequent release into the environment, make it important to understand the behaviour, fate and potential adverse effects that TiO2 NPs may have upon organisms. After being introduced into the aquatic environment, TiO2 NPs will undergo transformation processes, which will affect their properties, including, chemical composition, size, surface charge and coating, and these may also have substantial implications on the fate and toxicity of the NPs. This highlights the importance of physiochemical characterization of the NPs in conjunction with a toxicological assessment. The transformation processes are dependent both on the physicochemical properties of the NPs and on the physicochemical properties of the ambient environment. However, these properties have been seldom studied in complex natural waters. Therefore, the research done for this PhD dissertation aimed to investigate the behaviour of TiO2 NPs in natural waters, and to associate the NPs colloidal stability with various water properties. The toxicity tests of TiO2 NPs were performed on two aquatic organisms each of which represent different trophic levels: Lemna minor (L. minor) and Daphnia magna (D. magna) according to ISO 20079 and OECD test 202, respectively. The specific aim was to assess the possible toxic effects of TiO2 NPs with maintained colloidal stability in an optimized ecotoxicological test medium. Given the potential of TiO2 NPs to carry other pollutants, the mixture toxicity of TiO2 NPs with cadmium (Cd) and lead (Pb) on D. magna were also investigated. TiO2 NPs exhibited different colloidal stability, which depend on the physicochemical properties of the natural waters. Total phosphorus, total nitrogen, alkalinity, pH, electrical conductivity and turbidity were shown by experimental and linear regression analysis to be the main water properties that negatively influence NPs stability among 14 water properties that were, Titaanidioksidi-nanohiukkasten käytön lisääntymisen myötä niitä päätyy ympäristöön entistä enemmän. Tämän vuoksi on tärkeää ymmärtää metallinanohiukkasten käyttäytyminen, ympäristökohtalo ja haitalliset vaikutukset luonnoneliöihin. Vesiympäristöön joutuessaan reaktiiviset titaanidioksidihiukkaset ovat alttiita muutoksille jotka vaikuttavat nanohiukkasten kemialliseen rakenteeseen, kokoon ja pintakemiaan tavalla, joka heijastuu sekä nanopartikkelin ympäristökohtaloon että ekotoksisuuteen. Tämä korostaa nanomateriaalin fysikaaliskemiallisen karakterisoinnin tärkeyttä toksisuuden testauksen yhteydessä. Nanohiukkasten muuttuminen vedessä on riippuvainen sekä hiukkasten että ympäristön fysikaaliskemiallisista ominaisuuksista. Tätä asiaa on tutkittu kuitenkin hyvin vähän ominaisuuksiltaan erilaisissa luonnonvesissä. Tämän väitöskirjatyön tavoitteena onkin tutkia titaanidioksidinanohiukkasten käyttäytymistä luonnonvesissä ja yhdistää tarkasteluun titaaninanohiukkasten kolloidinen vakaus eri vedenlaatuominaisuuksia suhteen. Nanohiukkasten välitöntä myrkyllisyyttä vesieliöille testattiin kahdella eri trofiatasolla toksisuusstandardeissa mainittuja testilajeja käyttäen: vesikirppu Daphnia magna (OECD 202) ja pikkulimaska Lemna minor (ISO 20079). Nanohiukkasten välitöntä toksisuutta pyrittiin testaamaan erityisesti olosuhteissa missä testiväliainetta muokattiin nanohiukkasten kolloidisuuden optimoimiseksi. Lisäksi seostoksisuuskokeiden avulla selvitettiin voiko titaanidioksidihiukkasiin kiinnittyä myös muita haitallisia metalleja käyttämällä kadmiumia ja lyijyä malliaineina. Tulosten mukaan titaaninanohiukkasten kolloidinen vakaus riippui luonnonvesien fysikaaliskemiallisista ominaisuuksista. Regressioanalyysien perusteella 14:stä mitatusta veden ominaisuudesta erityisesti kokonaisfosfori ja typpi, alkaliniteetti, pH, sähkönjohtavuus ja sameus vaikuttivat kaikkien negatiivisimin titaaninanohiukkasten kolloidiseen tilan säilymiseen. Myös järviveden fysikaaliskemiallisten ominai

Soil contamination is a result of human activities that allow hazardous substances to accumulate in soil and thereby to increase the risk to the environment or to human health. There is an estimate of over 2.5 million contaminated sites in Europe and nearly 24 000 of these are in Finland. The most common soil contaminants are oil hydrocarbons and metals. The main anthropogenic activities that contribute to soil contamination include fuel distribution and storage, industrial activity, waste treatment, shooting ranges as well as sawmill and impregnation areas. Soil restoration has mainly been done by excavating and treating or placing the contaminated soil elsewhere (ex situ -treatment). An alternative method is to treat the soil in the contaminated area, i.e. in situ, without excavation, which reduce both environmental effects and remediation costs. Various in situ remediation methods were evaluated in this PhD project by using laboratory-, pilot- and field scale experiments and comparing their usefulness and effectiveness in treating soils contaminated with fuels (diesel, gasoline) or wood preservatives (creosote, chlorophenols). The indigenous microbes in soil are capable of degrading organic contaminants. Degradation can be enhanced by increasing the soil nutrient- and oxygen concentration (biostimulation), and this was found to be applicable as an initial remediation method to decrease easily degradable, organic contaminants from the soil. Biostimulation of fresh oil-contaminated soil also reduced oil leakage through the soil, which indicated that it can help prevent contaminant migration into the groundwater. Chemical oxidation with hydrogen peroxide was not effective for fresh, oil-contaminated soil but it increased the oil migration through the soil. The method also requires large amounts of reagents and an effective infiltration system. Surface-active compound (methyl-β-cyclodextrin) was found to be useful in the solubilisation, and it enhanced biodegradation, Maaperä pilaantuu kun ihmisen toiminnan seurauksena maaperään päätyy haitallisia aineita, jotka aiheuttavat vaaraa ympäristölle tai ihmisen terveydelle. Pilaantuneiksi luokiteltuja alueita on Euroopassa arvioitu olevan yli 2.5 miljoonaa ja Suomessa lähes 24 000. Yleisimmät pilaantumista aiheuttavat haitta-aineet ovat öljyhiilivedyt ja metallit ja merkittävimpiä pilaantumista aiheuttavia toimintoja polttoaineen jakelu ja varastointi, teollinen toiminta, jätteen käsittely, ampumaradat sekä sahat ja kyllästämöt. Pilaantuneen maaperän kunnostamista on tehty pääosin kaivamalla maamassat ja käsittelemällä tai sijoittamalla ne muualle (ex situ kunnostus). Vaihtoehtoisesti maaperä voidaan kunnostaa in situ, paikan päällä ilman kaivamista, mikä vähentää sekä ympäristövaikutuksia että kunnostuskustannuksia. Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin laboratorio-, pilot- ja kenttämittakaavan kokeilla erilaisia in situ soveltuvia kunnostusmenetelmiä ja arvioitiin niiden toimivuutta ja tehokkuutta polttoaineilla (diesel, bensiini) tai puunsuoja-aineilla (kreosootti, kloorifenolit) pilaantuneiden maiden puhdistamisessa. Luonnon omat mikrobit pystyvät hajottamaan maaperässä olevia orgaanisia saasteyhdisteitä. Hajotusta voidaan tehostaa parantamalla maan ravinne- ja happipitoisuutta (biostimulaatio) ja tämä osoittautui olevan kannattavin keino aloittaa puhdistus helposti hajoavien yhdisteiden kohdalla. Mikrobihajotuksen tehostaminen vähensi myös öljyn kulkeutumista maan läpi, pienentäen näin pohjavesien pilaantumisriskiä. Saasteyhdisteiden hajottaminen kemiallisesti, hapettavan aineen (vetyperoksidi) avulla ei toiminut öljyllä saastutetussa maassa vaan lisäsi öljyn kulkeutumista maan läpi. Menetelmä vaatii suuria reagenssiannoksia ja tehokasta reagenssin syöttötapaa. Pinta-aktiivinen aine (metyyli-β-syklodekstriini) oli hyödyllinen maahan tiukasti sitoutuneiden saaste-yhdisteiden (kreosootin sisältämät yhdisteet) irrottamiseksi maasta ja paransi niiden saatavuutta mikrobien hajotettavaksi.

Sari Autio: Do we listen to earthworms? Tools for evaluating the Finnish National Action Plan on the sustainable use of plant protection products Qualitative programme evaluation procedures for the Finnish National Action Plan on the Sustainable Use of Plant Protection Products (NAP) were developed in this study. The purpose of the NAP is to reduce the risks to human health and the environment from the use of plant protection products. The NAP was studied using systems thinking as a complex, purposeful system with goals defined within the framework of the European legislation concerning plant protection products. Due to the multidisciplinary nature of the NAP, the research approach is integrating. Soft Systems Methodology was used to analyse the goals of stakeholders involved in the preparation and implementation of the NAP to make the implicit pre-assumptions behind it visible, and an explicit programme logic was formulated for it. A range of evaluation questions were derived to focus on gathering data and evidence needed to support qualitative evaluation of the programme s achievements in adequate detail and from multiple perspectives. Existing heuristic tools were explored that initially appeared to be appropriate for framing the goal-setting for a qualitative assessment of the NAP. Four models of heuristic tools were selected for the NAP tool box: 1) Critical Systems Heuristics, 2) sustainability screening of National Sustainable Development Strategies, 3) Limiting Factors Analysis and 4) Systemic Programme Logic. These heuristic tools were adapted to consider the specific characteristics of the use of plant protection products, in order to improve their applicability in this purpose. The heuristic tools were aggregated as a separate guidance for practical evaluation needs of governance. The NAP was reviewed also from the perspective of stakeholder participation, as a process of collective learning. Users are in prime position to adopt safer application techniqu, Sari Autio: Kuuntelemmeko lieroja? Välineitä kasvinsuojeluaineiden kestävän käytön kansallisen toimintaohjelman arvioimiseen Kasvinsuojeluaineiden kestävän käytön kansallista toimintaohjelmaa (National Action Plan; NAP) varten kehitettiin laadullisia arviointimenettelyjä osallistuvan toimintatutkimuksen avulla. Toimintaohjelman tavoitteena on vähentää kasvinsuojeluaineiden käytöstä aiheutuvia riskejä ihmisten terveydelle ja ympäristölle. NAPia tarkasteltiin systeemiajattelun keinoin kompleksisena, tarkoituksellisena systeeminä, jonka tavoitteet on määritelty Euroopan Unionin kasvinsuojeluainelainsäädännön puitteissa. NAPin monitieteisen luonteen vuoksi tutkimusote oli integroiva. Toimintaohjelman laatimiseen ja toteuttamiseen osallistuvien tahojen tavoitteita analysoitiin pehmeän systeemimetodologian avulla saattamalla näkyviksi sidosryhmien perusoletuksia ja formuloimalla NAPin julkilausuttu ohjelmalogiikka. Laadittiin myös joukko arviointikysymyksiä tarvittavan tutkimustiedon ja muun näytön hankkimiseksi kuvaamaan moniulotteisesti ohjelman tuloksellisuutta. Työssä testattiin olemassa olevia heuristisia välineitä kehystämään NAPin laadullisen arvioinnin tavoitteenasettelua. Heuristiseen työkalupakkiin valikoitui neljä mallia: 1) kriittinen systeemiheuristiikka, 2) kansallisten kestävän kehityksen strategioiden kestävyysseulonta, 3) rajoittavien tekijöiden analyysi ja 4) systeeminen ohjelmalogiikka. Malleja muokattiin soveltumaan kasvinsuojeluaineiden käyttöön liittyvien erityispiirteiden arviointiin. Heuristiset välineet koottiin hallinnon käytännöllisiä arviointitarpeita varten erilliseksi ohjeeksi. NAPia tarkasteltiin myös sidosryhmien osallistumismahdollisuuksien kannalta, kollektiivisen oppimisen prosessina. Kasvinsuojeluaineen käyttäjä on avainasemassa ympäristön ja terveyden suojelun kannalta turvallisten käyttötapojen pitkäjänteisessä omaksumisessa. Käyttäjille tarjottavan koulutuksen, neuvonnan ja tiedotuksen laatu samoin kuin toimijoiden keskinäinen ilmapi

As dissolved organic matter (DOM) constitutes a vast reservoir of carbon and nutrients in lakes, rivers and ocean, it plays an important role in the global carbon and nutrient cycles. Only a part of DOM is directly biologically utilizable by bacteria, but solar radiation induced photochemical reactions may mineralize DOM to inorganic forms such as dissolved inorganic carbon (DIC) and ammonium (NH4+), and also degrade non-labile DOM molecules to labile organic substrates available for bacteria. This dissertation examined the photochemical transformation of DOM in the surface water in different scales of aquatic environments; from a Finnish boreal lake and the Baltic Sea to the coastal areas of ten globally big rivers. This dissertation studied photochemical reactions such as photoproduction of DIC, NH4+, and labile substrates supporting bacterial growth, and determined the photoreactivity of DOM, i.e., apparent quantum yields for the photoreactions in each environment. To consider the relevance of photochemistry of DOM, an optical model was used to quantify the photoreaction rates taking into account for the determined photoreactivity of DOM and solar radiation incidental to each environment studied. In the Baltic Sea, the pelagic heterotrophic bacterioplankton was carbon-limited indicating low bioavailability of DOM in the surface water. Irradiations of the waters with natural or simulated solar light resulted in photobleaching of chromophoric dissolved organic matter (CDOM) and phototransformation of DOM to DIC and NH4+ as well as to labile DOM substrates. This dissertation showed that across the entire Baltic Sea, the annual photoproduction of NH4+ corresponded to 9 18% of the annual river loading of DON, but the photoproduction of DIC exceeded the annual river loading of photoreactive terrigenous DOC. Furthermore, the studies along the salinity transects indicated that terrigenous DOC was more photoreactive than marine DOC but the marine DON was more reactive tha, Liuennutta orgaanista ainetta (dissolved organic matter, DOM), ml. humusaineet, kulkeutuu vesistöihin valuma-alueelta mm. luonnonhuuhtouman mukana, minkä lisäksi sitä syntyy vesieliöiden toiminnan seurauksena vesistöissä. Maailmanlaajuisesti tarkastellen merien, järvien ja jokivesien DOM muodostaa merkittävän orgaanisen hiilen ja typen varaston, ja siten sen dynamiikan ja hajoamisen ymmärtäminen on olennaista hiilen ja ravinteiden kierron kannalta. Tämän väitöskirjatyön tarkoituksena oli selvittää ja mitata prosesseja, jotka hajottavat DOMia luonnonvesissä (valokemiallinen ja mikrobiologinen hajoaminen), sekä mallinnuksen avulla arvioida DOMin hajoamisen merkitystä erilaisissa vesiympäristöissä. Tutkimusalueina olivat Lammin Pääjärvi, Itämeri sekä jokisuualueet kymmenestä suuresta joesta (Mississippi, Amazon, Kongo, Paraná, Yantgze, Mekong, Ganges-Brahmaputra, Lena, Tonava ja St. Lawrence). Liuennut orgaaninen aine voi hajota vesistöissä joko biologisesti bakteeritoiminnan seurauksena tai valokemiallisesti auringon säteilyn, erityisesti UV-säteilyn, vaikutuksesta. Useimmiten DOM-yhdisteet ovat niin monimutkaisia ja heikosti biologisesti käyttökelpoisia, että ainoastaan valokemialliset reaktiot voivat hajottaa niitä. Toisaalta valokemiallisia hajotusreaktioita voi tapahtua vain esimerkiksi järven tai meren valaistussa pintavesikerroksessa, joka väitöskirjassa tutkitussa järvessä sekä Itämerellä rajoittui ylimpään 30 cm:iin. Auringon säteily voi muuntaa DOMin sisältämän orgaanisen typen esim. leville käyttökelpoiseen muotoon (ammoniumtypeksi) ja orgaanisen hiilen joko hiilidioksidiksi tai pienemmiksi orgaanisiksi yhdisteiksi, jotka ovat käyttökelpoisia bakteereille. Osa bakteerien käyttämästä hiilestä muuntuu bakteerihengityksen kautta edelleen hiilidioksidiksi ja osa bakteeribiomassaksi, joka siirtyy bakteereja syövien siimaeliöiden kautta osaksi ylempää ravintoverkkoa. Tässä väitöskirjassa havaittiin, että valokemiallisten reaktioiden tuottamat bakteereille käyttöke

Secchi depth, a proxy of water clarity, is widely applied as an indicator of eutrophication or water quality both in open-sea- and coastal areas. In optically complex waters, such as the Baltic Sea, Secchi depth is known to respond to several components yet its performance, or possible restrictions, have not been explored. In this study, I investigated long-term changes in Secchi depth. I also explored the structure, scientific basis and use of Secchi depth as an indicator of eutrophication in the Baltic Sea. Secchi depth decreased in the open Baltic Sea during the last century (Paper I). The decrease was especially intense in the northern areas, amounting to 3.3 4.0 m (averaging 0.033 0.040 m y-1), when comparing summer time averages in 2005 2009 to those observed one hundred years earlier. The decrease was proposed to be strongly linked with documented simultaneous increase in chlorophyll-a concentration (Papers I, III). A closer look at the Finnish coastal areas, where a national monitoring program has taken place since 1970, revealed clear decreasing trends only in the Archipelago Sea accompanied by opposing trends in chlorophyll-a (Paper II). Contradictory to this, and to the development in adjacent open sea areas, Secchi depth was observed to increase in the coastal Bothnian Sea, Quark and Bothnian Bay. I suggest the increase was at least partly a consequence of decreased concentrations of dissolved iron in the surface waters near the coast. The relationship between Secchi depth and total organic carbon (TOC) was tested, but a significant relationship was not found indirectly indicating that a large part of organic carbon was colorless. Unfortunately, the long-term coastal dataset did not allow comparison to suspended inorganic matter, leaving the possible effect of potentially important coastal constituent unrevealed. The effect of the main optical constituents on light attenuation in the open sea were investigated through a bio-optical model setup, in order, Näkösyvyys kertoo veden kirkkaudesta. Sitä on käytetty laajasti rehevöitymisen tilan ja vedenlaadun osoittimena (indikaattorina) sekä avomerellä että rannikonläheisillä merialueilla. Itämeren tyyppisissä, optisesti monimuotoisissa vesissä se reagoi useisiin veden ominaisuuksiin. Silti sen suorityskykyä osoittimena, tai käyttöön liittyviä rajoituksia, ei ole liiemmin selvitetty. Tässä työssä tarkastelen näkösyvyyden pitkäaikaismuutoksia Itämerellä. Tutkin myös näkösyvyys-osoittimen ominaisuuksia ja käyttömahdollisuuksia. Kuluneen vuosisadan aikana Itämeren näkösyvyys laski (Julkaisu I). Voimakkainta lasku oli pohjoisilla alueilla, yltäen 3.3 4.0 m sadassa vuodessa (keskiarvona 0.033 0.040 m v-1). Esitän, että näkösyvyyden lasku liittyy vahvasti samaan aikaan tapahtuneeseen levämäärän (a-klorofyllipitoisuus, lehtivihreän määrä) lisääntymiseen pintavedessä (Julkaisut I, III). Vuodesta 1970 alkaen jatkunut seuranta mahdollisti Suomen rannikkoalueiden näkösyvyysmuutosten lähemmän tarkastelun. Saaristomerellä todettiin selkeä laskeva suuntaus ja samanaikainen levämäärän lisääntyminen (Julkaisu II). Selkämeren, Merenkurkun ja Perämeren rannikoilla suuntaus oli päinvastainen: näkösyvyyden todettiin kasvaneen, mikä oli ristiriidassa myös näitä rannikkokaistaleita ympäröivien avomerialueiden kehityksen kanssa. Esitän että veden kirkastuminen kyseisissä vesissä on ainakin osittain seurausta liuenneiden rautayhdisteiden määrän vähenemisestä. Näkösyvyyden ja kokonaishiilen (TOC) määrän muutoksia testattiin myös suhteessa toisiinsa, ilman näyttöä merkitsevästä riippuvuudesta minkä tulkitsin johtuvan siitä, että ainakin osa veteen liuenneesta hiilestä on väritöntä. Kiintoaineen suhteen vertailua ei ikävä kyllä ollut mahdollista tehdä, joten sen merkitystä näkösyvyyden muutoksiin rannikolla ei pystytty tutkimaan. Pohdin Itämeren avomerialueiden tärkeimpien valon vaimenemiseen vaikuttavien ainesosien vaikutusta näkösyvyyteen bio-optisen mallijärjestelyn avulla (Julkaisu III). Tämä a

Meriympäristöihin kohdistuvat ihmistoiminnan paineet kasvavat koko ajan. Merialueita uhkaavat esimerkiksi luonnonvarojen liikakulutus sekä meriekosysteemin vahingoittaminen ja elinympäristöjen tuhoaminen. Tietoisuus vedenalaisten elinympäristöjen tilasta on luonut tarpeen tutkia ja lisätä vedenalaista tietämystä. Vesiympäristöjä inventoidaan erilaisin mittauksin, kaukokartoituksin ja kenttäkartoitusmenetelmin. Merenpohjaa kartoitetaan esimerkiksi sukeltamalla ja videoimalla sekä erilaisilla kaikuluotaus- ja kaukokartoitusmenetelmillä. Itämeren vedenalaisen meriluonnon monimuotoisuuden inventointiohjelman VELMUn tavoitteena on lisätä vedenalaisen meriluonnon tietämystä kartoittamalla Suomen rannikkoalueita ja vedenalaisia elinympäristöjä. Tutkimuksessani vertailin sukellus-, videointi- ja haramenetelmien vahvuuksia ja heikkouksia ja arvioin niiden tarkkuutta ja todenmukaisuutta. Kovilta pohjilta otettiin lisäksi Kautsky-näytteitä lajien tunnistamisen vertailua varten. Halusin selvittää 1) Vaihteleeko lajintunnistuksen tarkkuus eri luokkatasojen välillä, ja mitkä ovat ne luokkatasot, jotka pystytään luotettavasti arvioimaan videometodein erilaisissa ympäristöissä? 2) Vaihteleeko lajintunnistuksen tarkkuus habitaattien sisällä ja välillä? 3) Onko videomateriaalin perusteella tehtävän lajintunnistuksen tarkkuuden ja pohjaorganismien peittävyyden välillä yhteyttä? 4) Onko linja-arvioinnin ja pistearvioinnin antamien tulosten välillä eroja? Verifiointityö toteutettiin Hangon ja Tammisaaren vesialueilla läntisellä Suomenlahdella heinä-syyskuussa 2007. Tutkimuksessa videoitiin ja arvioitiin sukeltamalla yhteensä 99 kasvillisuuslinjaa lieju-, hiekka- ja kovilta pohjilta. 10 metrin pituiset linjat sijoitettiin maksimissaan 8 metrin syvyydelle. Lisäksi jokaisen linjan lähettyviltä tehtiin 2−3 ruutuarviointia alaltaan 0,25 m2. Vertailun kohteena olivat eri menetelmät (sukellus, videointi ja hara) sekä eri peittävyysalat (linjat ja ruudut). Tulokset osoittivat, että videomenetel

Liito-oravaa (Pteromys volans) esiintyy EU:n alueella ainoastaan Virossa ja Suomessa. Lajin kanta heikkenee jatkuvasti metsätaloustoimien vuoksi. Liito-orava kuuluu EU:n luontodirektiivin suojaamiin lajeihin ja sen lisääntymis- ja levähdyspaikkojen hävittäminen on kielletty luonnonsuojelulailla. Liito-oravaa on suojeltu vuosina 2004 2016 Elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskuksen (ELY) toteuttamin rajausmenettelyin, jotka vuonna 2016 poistettiin käytöstä. Metsätoimijoiden vastuu liito-oravan suojelusta on kasvanut. Tässä työssä tutkin metsänomistajien asenteita liito-oravaa, sen suojelua sekä suojeluviranomaisia kohtaan. Olin kiinnostunut lainsäädännöllisen velvoittavan suojelun vaikutuksesta metsänomistajien asenteisiin suojeltavaa lajia kohtaan. Lisäksi halusin selvittää, millaiset taustatekijät voivat vaikuttaa asenteisiin. Taustateorioina käytin sosiaalipsykologian asenneteorioita, joiden pohjalta uskoin vastaajien asenteissa näkyvän joko kielteistä tai myönteistä suhtautumista liito-oravan suojeluun. Kielteinen suhtautuminen osoittaisi reaktanssia eli psykologista ilmiötä, jossa käskeminen aiheuttaa halun rikkoa annettua käskyä, jotta oma valinnanvapaus säilytetään. Myönteinen suhtautuminen kertoisi dissonanssi-ilmiöstä eli psykologisesta ilmiöstä, jossa käyttäytymistä ei voi lainsäädännön takia muuttaa ja siksi muutetaan asenne lakia myötäileväksi. Aiempien sääntöjen noudattamista käsitelleiden asennetutkimusten perusteella molempia ilmiöitä tulisi esiintyä vastaajien joukossa. Toteutin tutkimuksen puhelimitse tapahtuvan haastattelun avulla. Metsänomistajat oli jaettu kolmeen ryhmään heidän liito-oravakokemuksensa perusteella. Kontrolliryhmällä ei ollut ollenkaan omakohtaisia liito-oravakokemuksia. Kahdella muulla ryhmällä oli joko ELY-keskuksen antama liito-oravapäätös ilman hakkuurajoituksia, tai ELY-keskuksen määrittämä liito-oravapäätös hakkuurajoituksineen. Kokemuksen merkitystä analysoin mm. lineaarisen regressioanalyysin avulla. Tulokset osoittivat, et

The worldwide use of triazines as pesticides has resulted in their widespread occurrence in groundwater. Within the northern boreal region in Southern Finland, 30% of groundwater sampling points contained pesticides, and acceptable drinking water limits were exceeded in 11%. Atrazine and its degradation products were among the most common pesticides observed. Chemical pesticide degradation in soil is slower than microbial degradation. Biodegradation often decreases with increasing depth. Nutritional factors and soil physicochemical properties affect microbial pesticide degradation. However, their effects on separate microorganisms, and the genetic basis of these responses, are not well documented. The aim of this thesis was to isolate and characterize atrazine-degrading microorganisms, and to find appropriate microbial, physicochemical, and nutritional demands for pesticide degradation. Microbial community composition was studied in farmland, forested farmland, and primary forest soils by pyrosequencing and in gardens, groundwater deposits, and vadose zone sediments by cultivation on mineral medium with atrazine or terbutryn as the nitrogen source. Atrazine dissipation efficiency was additionally compared under stagnant and circulating water conditions. The dominant phyla that increased in atrazine-treated farmland, gardens, deposits, and sediments were Proteobacteria and Actinobacteria. The overlap in genera was less than in phyla, while the isolated Pseudomonas strains only slightly overlapped between isolates from surface soils and subsurface deposits and sediments. Atrazine dissipation was better in circulating than in stagnant water, and aerobic microbes from genera known to have atrazine degradation genes, all from phyla Proteobacteria and Actinobacteria, were simultaneously enriched,. Based on the results, the application of microbial remediation of atrazine and terbutryn requires special attention to soil physicochemical properties and selection of proper mi, The world-wide use of triazines as pesticides has resulted in their widespread occurrence in groundwater. In South Finland 30 % of groundwater sampling points contained pesticides, and limits accepted for the drinking water were exceeded in 11 %. The most common pesticides were atrazine and its degradation products. The chemical pesticide degradation in soil is slow, in contrast to microbial degradation in few months. Biodegradation often decreases with increasing depth. The nutritional factors and soil physical properties have been found to affect the pesticide microbial degradation. However, their effects on separate microorganisms, and genetic basis of responses is poorly known. The aim of this study is to isolate and characterize atrazine degrading microorganisms, find appropriate microbes and conditions for remediation, and determine physical and nutritional demands for pesticide degradation. Pesticide degradation is studied in environmental samples from surface soils, groundwater deposits, and in subsurface sediments from contaminated areas. Microbial strains were isolated by mineral medium with atrazine or terbutryn as nitrogen source from northern boreal region. In addition, atrazine dissipation rate in subsurface sediments was up to 89.7% in lab bio-reactors. The results provide information on microbial ecology of atrazine and terbutryn dissipation in surface and subsurface soils. Based on the results application of microbial remediation of atrazine and terbutryn requires special attention on soil physicochemical properties and selection of proper microbial strains.

Maritime transport is an efficient way to ferry goods, oil, and chemicals but shipping poses a threat to marine ecosystems. Oil spills have a potential to extinguish or debilitate fish and wildlife populations and habitat types important to the marine ecosystem. In this thesis, I study the resources and methods for collecting data and knowledge about the adverse impacts of oil on sensitive species and habitat types. Furthermore, I study how ecological knowledge could be passed to decision-makers and how the risks should be communicated. Finally, I discuss future policy improvements and scientific needs for ecological knowledge in oil spill risk management. This forms a synthesis of what kind of ecological information is required for the environmental risk management and conservation of marine ecosystems under oil spill threat. The thesis includes five papers, where we develop methods to assess the environmental impacts of oil spills and the effectiveness of management practices to mitigate their adverse ecological effects. Improved strategies combine theoretical disciplines, such as population biology with practical oil spill response. The results demonstrate that environmental risk assessment models can be used to structure problems, integrate knowledge and uncertainty, and persuade decision-makers by visualizing the results. Since the objective of risk assessment is to synthesize information for environmental management and policy design, which should rely on the extensive use of scientific evidence, communication between academia and decision-makers is of great importance. The use of Bayesian networks would improve the current oil spill risk management in the Baltic Sea, since all the variables affecting oil spill risk can be presented in one framework in a transparent manner. Many geospatial services work as tools of informative policy instruments, as they deliver ecological data and knowledge for oil spill risk management. Researchers could also participate mor, Rannikon luonto tulee priorisoida sen suojeluarvon, öljyn aiheuttaman tappion, lajien ja luontotyyppien palautumiskyvyn ja suojattavuuden perusteella. Meriliikenne on tehokas tapa kuljettaa tavaroita, kemikaaleja ja öljyä. Merenkulku kuitenkin uhkaa meriekosysteemejä, sillä alusonnettomuuksista aiheutuvat öljyonnettomuudet voivat heikentää tai hävittää lajeja ja niiden elinympäristöjä. Karttapohjaiset sovellukset voivat toimia neuvoa-antavina työkaluina suojelutoimien kohdistamisessa. Väitöskirja arvioi öljyonnettomuuksien aiheuttamia haitallisia vaikutuksia Itämeren luontoon ja tarkastelee millaisilla toimintamalleilla niitä voidaan pienentää. Työn viisi osajulkaisua pyrkivät vastaamaan kysymyksiin siitä, millaisin menetelmin öljyonnettomuuksien haittoja voidaan tutkia, miten tieto saaduista tuloksista voidaan siirtää päätöksentekoon ja kuinka riskinarviointia kannattaa kehittää. Väitöskirjatutkimuksessa on erityisesti arvioitu rannikon uhanalaisten lajien ja luontotyyppien palautumiskykyä ja suunniteltu työkaluja riskinhallintaan. Tulokset osoittavat, että todennäköisyyspohjaisten verkkomallien avulla tehty riskinarviointi voi auttaa jäsentämään ongelmia, huomioimaan epävarmuutta ja vakuuttamaan päätöksentekijöitä. Öljyonnettomuusriskien hallintaan tulee luoda uusi viestintäkulttuuri, jossa tutkijat voivat osallistua entistä enemmän torjunnan suunnitteluun. Tämä edistää merkittävästi tietoon perustuvaa päätöksentekoa. Onnettomuusriskiä tulee myös hallita entistä tiukemmilla ja paikallisilla keinoilla. Itämeri on ainutlaatuinen ekosysteemi. Sen pohjoinen sijainti, pieni vesitilavuus, hidas veden vaihtuvuus ja pohjan hapettomuus tekevät alueesta herkän öljyn vaikutuksille. Suomen rannikon mataluus ja saariston rikkonaisuus lisäävät öljyn haitallisia vaikutuksia: matala vesisyvyys lisää eliöiden altistumistodennäköisyyttä ja öljyn pitoisuutta meressä, ja rannikon muoto tekee siitä haasteellisen öljyntorjunnalle. Itämeressä monet lajit elävät sopeutumisensa äärirajoil

Forest certification has been used as a tool to promote forestry responsibility towards sustainable forest management. Forest Stewardship Council (FSC) is one of the certification systems that is well recognised in Europe. Nevertheless, compared to other European countries, the number of FSC chain of custody (CoC) certifications in Finland is relatively low. Semi-structured interviews were conducted with six FSC CoC certified companies to explore their experiences towards implementing and maintaining the system in their companies. The sample group was comprised of wood and paper product industries in manufacturing and trading sectors. Thematic analysis of the interviews revealed the challenges companies encountered. The results indicated that there were eight types of challenges, including three internal and five external ones, hindering the development of FSC CoC certification in Finland. Internal challenges included competence, financial resources, and a lack of motivation to change. External challenges included insufficient marketing and demand, uncertain cost benefit, keen competitor programmes, limited supply, and long trademark approval time. Meanwhile, the relevant solutions these companies adopted to deal with the challenges were discussed. Since external challenges out-numbered internal ones, it seemed that certified companies are not able to tackle the existing challenges alone. Joint-effort among other actors in the forestry sector, for instance, the national authority, FSC national office, certification bodies are essential to influence the rate of certification uptake. Furthermore, participants discussed about the future development of FSC CoC certification system in Finland. Interviewees believed that the enactment of the EU Timber Regulation (EUTR) and the introduction of forest certification into national public procurement policy could positively impact the development of the system. The results of this study could be used as a reference for potenti

Tutkielman tavoitteena oli laatia todennäköisyyspohjainen kanta-arviomalli merivaelteisen taimenen (Salmo trutta L.) juveniili vaiheen populaatiodynamiikan kuvaamiseksi. Mallin tarkoituksena on kuvata taimenen jokipoikasvaihe kuoriutumisesta merivaellukselle lähtöön tai sukukypsyyteen saakka, tiivistämällä saatavilla oleva tieto taimenen ekologiasta populaatioparametreiksi. Näitä parametreja olivat ikäryhmäkohtainen selviytymisen todennäköisyys ja ikäryhmäkohtainen syönnösvaellukselle lähdön todennäköisyys. Epävarmuuden huomioimiseksi mallin parametrien kuvaamiseen käytettiin todennäköisyysjakaumia. Ikäryhmäkohtainen syönnösvaellukselle lähdön todennäköisyys kuvattiin käyttämällä käyräfunktiota, jonka parametrit liitettiin aikaisemmin julkaistuihin aineistoihin taimenen keskimääräisen vaellusiän vaihtelusta leveyspiirin mukaan. Mallin muiden parametrien odotusarvojen asettaminen ja mallin rakenteen laatiminen perustui asiantuntija-arvioihin ja aikaisemmin julkaistuun taimenta tai sen sukulaislajeja koskevaan tutkimustietoon. Mallissa käytettyjen parametrien posteriorijakaumat ratkaistiin käyttämällä Markov chain Monte Carlo (MCMC) simulointia. MCMC simuloinnin toimivuus tarkastettiin käyttämällä keinotekoisesti tuotettua havaintoaineistoa. Mallin yhteensopivuutta todellisiin havaintoaineistoihin tutkittiin sovittamalla malli kahdesta Suomenlahteen laskevasta joesta kerättyyn sähkökoekalastus ja vaelluspoikaspyyntiaineistoon. Viron puoleisen Pirita joen aineisto koostui vuosien 2005 2013 sähkökoekalastusaineistosta ja vuosien 2006 2014 vaelluspoikaspyyntiaineistosta. Suomen puoleisen Ingarskilan joen aineisto koostui vuosien 2009 2013 sähkökoekalastusaineistosta ja vuosien 2012 ja 2013 vaelluspoikaspyyntiaineistosta. Molempien jokien aineistojen, sekä kirjallisuudesta kerätyn 41 muun joen vaelluspoikasten keskimääräisistä i'istä koostuva aineiston analysointi toteutettiin samanaikaisesti hierarkkisena meta-analyysina. Mallin sovituksen yhteydessä havaittiin, että mal

In this thesis I combined perspectives from urban forest ecology, environmental psychology and empirical aesthetics to determine whether ecologically beneficial urban forest planning and management can also be experientially good. The thesis consists of four interrelated papers, three of which are empirical research papers and the fourth a theoretical review article. All empirical work was performed in boreal forests in Helsinki, the capital of Finland. In the ecological part of the thesis I concentrated on studying planning and management options that contribute to the ecological quality of urban forests, especially tree regeneration and biodiversity, as well as the vitality of native forest species. Previous studies have shown that urbanization, increasing edge effects as a result of forest fragmentation, and intensive recreational use affect the ecological quality of forests negatively. These negative effects can be reduced by keeping forest patches large enough to provide habitats for forest species, and maintaining the forest edge vegetation dense and multilayered to reduce edge effects. Furthermore, leaving natural barriers, e.g. decaying logs, on the forest floor to guide people's movement and to restrict intensive trampling, are likely to be ecologically sound options. In the first empirical paper, I introduced a new ecological forest management option called sheltering group . It is a thicket of saplings occurring in forests that suffer from heavy wear, which can be used as a barrier against trampling to provide safe regeneration microsites for other saplings and forest vegetation. Ecological forest management options may not always be favored in urban forest planning and management because they are generally thought to affect people s recreational, e.g. restorative and aesthetic, experiences negatively. In this thesis I examined whether this assumption is supported when people are taken into forests and their multisensory experiences investigated on-site., Kaupunkimetsät ovat tärkeitä paitsi ekologisesti myös virkistyksellisesti, mutta aina ei ole päivän selvää, voiko ekologista ja virkistyksellistä laatua edistää samanaikaisesti. Ekologisesti hyvät ratkaisut, esimerkiksi tiheä puusto tai lahopuu herättävät metsänhoidon suunnittelussa ajoittain kiivaitakin keskusteluja puolesta ja vastaan. Tässä väitöskirjassa selvitin, voiko kaupunkimetsiä suunnitella ja hoitaa niin, että ne olisivat sekä ekologisesti että kokemuksellisesti laadukkaita. Kaupungistumisen on todettu vaikuttavan metsien ekologiaan monin tavoin, mutta vaikutuksia voi haluttaessa lieventää tietyin ratkaisuin. Esimerkiksi metsien pirstoutumisen seurauksena lisääntyvä reunavaikutus muuttaa metsäkasvillisuutta, mutta reunavaikutusta voi pienentää säilyttämällä metsälaikut tarpeeksi suurina tai pitämällä metsänreunan puusto tiheänä ja monikerroksisena. Asukasmäärän kasvaessa ulkoilusta johtuva tallaus usein lisääntyy ja paikoin metsän aluskasvillisuus voi kulua lähes olemattomiin. On ajateltu, että tätä kulumista voisi vähentää mm. jättämällä maahan kulkua ohjaavia esteitä, kuten puunrunkoja tai pieniä tiheikköjä. Väitöskirjani ensimmäisessä osassa esittelen uuden kulunohjauskeinon, suojatiheikön , joka on pienialainen rykelmä puiden taimia tai pieniä puita. Suojatiheiköistä näyttäisi olevan hyötyä etenkin erittäin tallatuissa kaupunkimetsissä, joissa ne antavat suojaa sekä suotuisan paikan taimille ja mahdollisesti myös muulle kasvillisuudelle uusiutua ja kasvaa suojassa ihmisten tallaukselta. Väitöskirjani seuraavissa osissa selvitin, voivatko tietyt ekologiset ratkaisut olla myös kokemuksellisesti hyviä. Tutkin kahta kokemustyyppiä: stressistä elpymistä ja esteettistä kokemusta. Koska halusin selvittää ihmisten moniaistisia kokemuksia, kyselytutkimukset tehtiin paikan päällä kaupunkimetsissä, joissa virkistyskokemukset todellisuudessakin tapahtuvat. Ensiksi osoitin, että vastaajien kokema elpyminen oli merkittävästi parempi metsien sisäosissa, missä metsäk

Urbanization is progressing worldwide, with approximately 50% of the Earth s population currently living in urban areas, and this number is expected to increase to 60% by 2025. In Finland, as well as anywhere else, the population is gathered in the cities. At the moment, over 80% of Finns are living in urban areas. Urban areas are also known to produce a significant load of various pollutants to the surrounding environment. One of the significant forms of urban-derived pollutants emission to the surrounding environment is surface runoff. Pollution in urban surface runoff often comes from non-point sources, including motor vehicle emissions, coal and wood burning, tire wear, coal tar, creosote and asphalt leaching, oil spills, and runoff from building sites and other surfaces Our research was focused on distribution and toxicity of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), polychlorinated biphenyls (PCBs) and oil hydrocarbons. Previous studies in other countries indicated that above mentioned pollutants are often present in sediments adjacent to urban areas, may be toxic to aquatic life and recognized as priority pollutants for stormwater. In our study, notable amounts of hydrophobic organic compounds were found in the Lake Vesijärvi sediments and water column as well is in stormwater, urban air and runoff sediment from stormwater traps. Contaminant concentrations in the lake tended to decline with the distance from the urban shore. Toxicity of the sediments, determined with luminescent bacteria test was found to be lower in the Lake Vesijärvi than in the stormwater wells, however no clear gradient with the distance from the urban shore was found. In urban area degree of contamination and toxicity of the sediments depended on traffic intensity in the area. Toxicity of the both lake and stormwater well sediments was also found to correlate partly with organic contaminant content of the samples. These findings suggest that runoff from Lahti urban area has a notable impa, Kaupungistuminen etenee nopeasti ympäri maailmaa, noin 50% Maan väestöä asuu nykyään kaupunkialueeilla ja vuoden 2025 mennessä odotettavasti nousee 60% asti. Suomalaisista yli 80% asuu kaupungeissa. Kaupunkialueiden tunnetaan tuottavan merkittäviä määriä erilaisia haitta-aineita. Hulevedet ovat kaupunkiperäisille päästöille merkittävä kulkuväylä ympäristöön. Huomattavia päästölähteitä kaupungeissä ovat esimerkiksi liikenne, hiilen ja puun poltto, öljyvuodot, kreosootin ja asfaltin vuodot, huuhtominen rakennusmaista ja kaatopaikoista. Tässä väitöskirjassa tutkittiin hydrofoobisten orgaanisten aineiden, kuten polyaromaattisten hiilivetyjen, polyklooratujen bifenyylien ja öljyhiilivetyjen toksisuutta ja leviämistä ympäristöön. Nämä aineet ovat usein vaarallisia ekosysteemien ja ihmisten terveydelle. Huomattavia määriä saasteita löydettiin Vesijärven sedimenteissa ja vedessä, Lahden alueen hulevedessä, ilmassa ja hulevesikaivojen sedimenteissa. Haitta-aineiden pitoisuudet olivat pienempiä kauempana kaupungista ja isompia kaupunkirannan ja huleveden purkuputkien läheisyydessä. Sedimenttien toksisuusaste ei riippunut etäisyydestä kaupunkirannalta, vaan haitta-aineiden pitoisuudesta. Hulevesikaivojen toksisuuteen vaikutti merkittävästi liikenteen määrä. Nämä tulokset osoittavat että Lahden kaupunkialue vaikuttaa merkittävästi Vesijärven tilaan ja havaitut pollutantien pitoisuudet saattavat olla vaarallisia ympäristölle. Hydrofoobiset orgaaniset aineet ovat tutkimuksen mukaan merkittäviä tekijöitä Vesijärven sedimenttien saastumisessa. Niiden pitoisuuksia on suositeltava tarkista säännölliseasti mahdollisen sedimenttilaadun heikkenemisen välttämiseksi.

Phosphorus is traditionally considered to be the primary nutrient limiting primary production in lakes. More recent studies show that sometimes nitrogen can be the limiting nutrient for phytoplankton production in temperate lakes. This study investigated whether the nitrogen has a major role along with phosphorus in the primary production of lakes. In addition, it was studied if the limiting nutrient changes during the growing season and does the residence time of the lake affect the level of nutrient limitation. The subject lakes were Ormajärvi, Suolijärvi, Lehee, Pyhäjärvi and Iso-Roine, which are the headwater lakes of the Kokemäenjoki in Kanta-Häme. The lakes were sampled for bioassays once a month from June to September in 2004 and in May 2005, a total of five times. There were four treatments: control, lake water + P, lake water + N, lake water + P + N. For each treatment there were five replicates. There was one concentration level for each nutrient treatment. The nutrient concentration of treatments depended on the nutrient content of the lakes. To determine the combined effect of nutrients both of them were added at the same time. Nitrogen treatment solution was prepared from potassium nitrate and phosphorus treatment solution from potassium dihydrogen phosphate. Bioassays were conducted as a pure culture of Pseudokirchneriella subcapitata Prinz- algae. Zooplankton was removed from the lake water samples, which were then sampled for nutrient analysis. The water samples were autoclaved and filtered prior to the bioassays. Bioassays were carried out in Erlenmeyer flasks containing 60 ml of lake water, the nutrient solutions and 0.5 ml pure culture of P. subcapitata. Algae were grown in continuous illumination until the exponential growth stopped. Algal growth was monitored by taking samples of a few ml from the flasks roughly every other day. Algae in samples were counted by a microscope in Lund chambers. The actual variables were the maximum number of cells, Perinteisesti fosforia on pidetty järvien perustuotantoa rajoittavana ravinteena. Uudemmissa tutkimuksissa typen on havaittu olevan ajoittain minimiravinne myös lauhkean vyöhykkeen järvissä. Tässä tutkimuksessa selvitettiin, onko typpi fosforin ohella olla tärkeä tekijä järvien perustuotannossa. Lisäksi selvitettiin vaihtuuko rajoittava ravinne kasvukauden aikana ja vaikuttaako järven viipymä ravinnerajoitteisuuden voimakkuuteen. Tutkittavat järvet Ormajärvi, Suolijärvi, Lehee, Pyhäjärvi ja Iso-Roine ovat Kokemäenjoen vesistön latvajärviä Kanta-Hämeessä. Minimiravinnetestejä varten otettiin vesinäytteet tutkittavista järvistä kerran kuussa kesäkuusta syyskuuhun vuonna 2004 ja toukokuussa 2005 eli koe tehtiin jokaiselle järvelle yhteensä viisi kertaa. Erilaisia käsittelyjä oli neljä: kontrolli, järvivesi + P, järvivesi + N, järvivesi + P + N. Jokaiselle käsittelylle tehtiin viisi toistoa. Molemmilla ravinteilla oli yksi pitoisuustaso, joka määräytyi järviveden ravinteisuuden mukaan. Ravinteiden yhteisvaikutuksen selvittämiseksi lisättiin myös molempia ravinteita samanaikaisesti. Typen ravinnelisäysliuos valmistetaan kaliumnitraatista ja fosforin kaliumdivetyfosfaatista. Ravinnetestit tehtiin Pseudokirchneriella subcapitata Prinz-levän puhdasviljelmällä. Järvivesinäytteistä poistettiin eläinplankton ja niistä otettiin näytteet ravinneanalyysejä määritystä varten. Järvivesi autoklavoitiin ja suodatettiin ennen testikasvatusten aloitusta. Erlenmeyer-pulloihin laitettiin 60 ml järvivettä, ravinnelisäykset ja 0,5 ml P. subcapitata levän puhdasviljelmää. Leviä kasvatettiin jatkuvassa valaistuksessa, kunnes eksponentiaalinen kasvu loppui. Levien kasvua seurattiin ottamalla pulloista muutaman ml:n näyte parin päivän välein. Levänäytteet laskettiin Lundin kammiolla mikroskoopilla. Varsinaiset testisuureet olivat saanto eli maksimisolumäärä ja kasvunopeus. Rajoittava ravinne saatiin selville vertaamalla eri ravinnelisäyksien saantoa ja kasvunopeutta kontrolliin. Levätestien tu

This interdisciplinary study seeks to raise awareness of and generate interest in projects that combine science and art. A number of such projects are discussed and analyzed with the help of the concept Ecovention . The concept is operationalized to include works of art that ecologically restore, reclaim, and remediate damaged ecosystems by physical actions and inventions. They transform the ecosystem and often slowly disappear into the environment, contributing to the overall wellbeing of the ecosystem. These works of art are long-lasting and site-specific. They are built outdoors by using material that is already available in the ecosystem or by bringing in environmental-friendly material into the ecosystem. The central research question for the study is as follows: How significantly does environmental art affect the local ecosystem when the starting point is ecological restoration? This is a qualitative study. The data for the study consist of interviews with experts together with analyses of the historical, cultural, and ecological background material for two Finnish environmental artworks. The two artworks are Agnes Denes's Puuvuori (Tree Mountain - A Living Time Capsule, 1996) and Jackie Brookner's Veden taika (The Magic of Water, 2007- 2010). These works of art were chosen because of the availability of historical and natural scientific research data about how they were planned and how they were constructed. The availability of this kind of data related to environmental art is rare in Finland. The Magic of Water consists of three floating islands in Salo. They are situated in a lagoon that was formerly used as a clarification pool at the Salo Municipal Sewage Treatment Facility. The artwork has succeeded in supplying a peaceful nesting habitat for the birdlife in the area. It has been shown that a colony of black-headed gulls (Larus ridibundus) is a new species nesting in the islands. The Magic of Water did not provide a significant improvement of the water q, Monitieteisen pro gradu -tutkielmani lähtökohtana on herättää mielenkiinto tiedettä ja taidetta yhdistäviin hankkeisiin. Esittelen näitä kehittelemäni ekologisesti ennallistavan ympäristötaiteen määritelmän avulla. Rajaan ekologisesti ennallistavat ympäristötaideteokset tarkoittamaan taiteilijoiden tekemiä pitkäkestoisia, paikkasidonnaisia ja ulkoilmaan rakennettuja teoksia, joiden tavoitteena on ympäristön ekologinen ennalllistaminen; niiden tarkoituksena on muuntua ympäristössään ja edesauttaa ekosysteemin hyvinvointia. Taideteosta rakennettaessa ekosysteemiin tuodaan ympäristöystävällistä materiaalia tai ekosysteemissä jo olevaa raaka- ainetta, esimerkiksi maaperää, käytetään teoksen rakentamiseen. Ennallistavan ympäristötaideteoksen ekologinen päämäärä konkretisoituu esimerkiksi teoksen biopuhdistaessa paikallista ekosysteemiä. Työni keskeisin tutkimuskysymys on: Miten merkittävästi ympäristötaide vaikuttaa paikalliseen ekosysteemiin, kun sen lähtökohtana on ekologinen ennallistaminen? Tutkimus on luonteeltaan laadullinen. Aineisto koostuu asiantuntijahaastatteluista ja kahden Suomeen rakennetun ympäristötaideteoksen historiallisesta, kulttuurisesta ja ekologisesta taustamateriaalista. Taideaineistoni esimerkkiteokset ovat Agnes Denesin Puuvuori (Tree Mountain - A Living Time Capsule, 1996) ja Jackie Brooknerin Veden taika (The Magic of Water, 2007- 2010). Taideteokset valittiin, koska niiden rakennus- ja suunnitteluvaiheista löytyi historiallista tai luonnontieteellistä tutkimusmateriaalia, mikä on harvinaista Suomessa tehdyistä ympäristötaideteoksista. Veden taika koostuu kolmesta kelluvasta saaresta. Salon jätevesipuhdistamon entiseen selkeytysaltaaseen sijoitetun taideteoksen merkittävä ekologinen saavutus on taideteoksen saarten mahdollistamat rauhalliset pesimäpaikat alueen linnustolle. Naurulokkikolonia (Larus ridibundus) on pesiytynyt uutena lajina selkeytysaltaalle taideteoksen pesimäsaarten ansiosta. Veden taika -teoksen vesikasvien puhdistava vaikutus

Ympäristön- ja luonnonsuojelu Suomessa on muuttunut merkittävästi sotien jälkeen. Puhtaasti luonnontuntemukseen ja harrastuneisuuteen pohjaavan luonnonsuojelun rinnalle on kehittynyt 1960- ja 1970-lukujen vaihteessa politisoitunut ja institutionalisoitunut ympäristönsuojelu. Vielä tuolloin ympäristön muutokset koettiin erillisinä ongelmina, kuten ilman saastumisena, elintarvikkeiden myrkkypitoisuuksina ja maiseman pilaantumisena, mutta yksittäisistä ongelmista alkoi kehittyä laajempi kokonaisuus eli ympäristökysymys. Ympäristökysymys käsittää negatiivisesti koettujen ympäristön muutosten tiedostamisen, problematisoinnin, hallinnan ja politiikat. Vaikka ympäristökysymys muodostui ja ympäristöongelmat tunnistettiin yhteiskunnallisiksi ongelmiksi jo 1960-luvun lopulla, kesti ympäristöhallinnon organisoituminen vuosikymmeniä ja ympäristöministeriö perustettiin vasta vuonna 1983. Tutkimuksessani selvitän, millaisena ympäristökysymyksen kehittyminen näyttäytyy Helsingin Sanomien pilapiirroksissa vuosina 1956-1985. Pilapiirros kertoo enemmän kuin pelkkä uutinen; siitä voi tulkita julkaisuajankohdan asenneilmapiiriä sekä ainakin piirtäjänsä mielipiteen, eli paljon sellaista, jota neutraaliin uutistekstiin ei paineta. Lisäksi se, että pilapiirros on tehty ja julkaistu, paljastaa piirroksessa kuvatun aiheen olevan ajankohtainen ja puhuttava. Tutkimuksen aineistona on Helsingin Sanomien pilapiirrokset vuosilta 1956-1985, jotka ovat kaikki Kari Suomalaisen käsialaa. Ajanjaksolle osuu monia suomalaisen ympäristökysymyksen suuria tapahtumia: yksittäisiä taisteluja, kuten Koijärvi, runsaasti uusien luonnon- ja ympäristönsuojeluun liittyvien lakien säätämisiä sekä ympäristöhallinnon organisaation uudistaminen ja oman ministeriön perustaminen. Tutkimus on yhteiskunnallista ympäristötutkimusta ympäristöhistorian kentällä, ympäristötietoisuuden ja ympäristöliikkeiden historiaan painottuen. Tutkimusote on teorialähtöinen, ja sisällönanalyysi on limittynyt aineistonkeruuvaiheeseen. Lopp

Suoturpeen energiankäyttö kattaa n. 7 prosenttia Suomen energiantuotannosta. Tätä käytetään erityisesti talojen lämmitykseen kaupungeissa. Turpeenpoltto tuottaa kuitenkin runsaasti hiilidioksidia, kattaen n. 20 % koko energiasektorin hiilipäästöistä. Tämä taas kiihdyttää ilmastonmuutosta, joka tekee turpeenpoltosta kansainvälisen asian. Suomi on osana YK:n ilmastosopimusta sitoutunut vähentämään kasvihuonekaasupäästöjään. Vain noin 1 % Suomen suoalasta on turvetuotannossa, mutta silti sen vaikutukset paikallisesti suoekosysteemiin ja vesistöihin voivat olla huomattavat. Suomella on lisäksi kansainvälinen vastuu soiden säilyttämiseksi, sillä alun perin kolmannes pinta-alastamme on ollut suota. Soiden moniulotteisuuden vuoksi maa- ja metsätalousministeriö valmisteli vuonna 2011 soiden ja turvemaiden kestävän käytön strategian. Tässä pro gradu -tutkielmassa tarkastellaan turpeen energiakäytön ympärille muodostunutta konfliktia, jota kutsutaan aineistossani turvekiistaksi. Siihen ovat vaikuttaneet soiden käytön ristiriitainen luonne ja strategian julkaisu, joka on herättänyt keskustelua intressiryhmien, erityisesti turvetuotantosektorin ja luonnonsuojelijoiden, välille. Molempien osapuolten intressit ovat törmänneet toisiinsa monella tapaa, ja seurauksena keskustelu on jämähtänyt paikalleen. Tilanteen ratkaiseminen parantaa kestävää soiden käyttöä ja auttaa kestävän energiapolitiikan suunnittelussa. Jotta turvekeskustelussa päästään kehittävässä mielessä eteenpäin, on tärkeää selvittää Suomen turvekeskustelun kenttä. Siihen pohjaavat tutkimuskysymykseni: 1. Mistä turvekiista koostuu ja 2. millaisia ratkaisuja kiistalle on löydettävissä? Aineisto koostuu 2008 2014 aikana kerätystä kirjallisessa muodossa olevasta medianäytteestä aina sanomalehdistä adresseihin ja kommenttiketjuihin. Menetelmänä käytän laadullista sisällönanalyysiä, jonka avulla turvekiistan osapuolten intressikenttä ja kiistelyn takana olevat tulkintakehykset voidaan hahmottaa. Tulkintakehykset ovat yhten

Water quality in streams usually changes fast, and sensitive biological indicators are essential for monitoring these changes. Diatoms are widely used in biological stream quality assessments. However, there are temporal and spatial variations in diatom communities that may result in unreliable quality assessments. Under different kinds of environmental stressors, diatoms can produce deformed frustules. Heavy metals are among the most common causes of these teratological forms. In addition to eutrophication and organic pollution, diatoms could potentially be used for indicators of heavy metal enrichment. The aim here was to examine the interannual and intra-annual turnover of stream diatom communities. The focus of this study was on whether specific species traits and species local abundance and regional distribution affected temporal occurrence of diatom species. The study also included an examination of how stable diatom inferred stream classifications are in time and if pure spatial variation in diatoms should be considered when assessing stream water quality based on diatoms. The final aspect of the study was to determine which heavy metals, and to what extent, trigger the occurrence of deformations in diatom Achnanthidium minutissimum. Our results imply that abundant and widely distributed species with larger niches and the ability to attach to the substratum sustain persistent populations in varying environmental conditions typical for streams. The most persistent species are thus perhaps the most reliable species to be used as indicators of water quality. The stream classification based on diatoms resulted in temporally stable and statistically distinct community types. Thus, the results suggest that sampling of diatoms in every three years seems to be a reliable procedure to assess biological water quality. The investigation also revealed that study regions differ in their diatom species composition more than in their environmental features indicating that d, Veden laatu joissa vaihtelee jatkuvasti, ja herkät bioindikaattorit ovat tärkeitä näiden muutoksien havaitsemiseksi. Piileviä käytetään laajalti veden laadun biologisissa seurannoissa. Ajallinen ja paikallinen vaihtelu piileväyhteisöissä voi kuitenkin hankaloittaa veden laadun arviointia. Erilaiset ympäristötekijät voivat myös aiheuttaa epämuodostumia piilevien kuorissa. Raskasmetallit ovat yleisin syy näille epämuodostumille. Rehevöitymisen ja orgaanisen kuormituksen lisäksi piileviä olisi mahdollista käyttää indikaattoreina myös raskasmetallikuormitukselle. Tutkimuksen tavoitteena on selvittää sekä vuosien sisäistä että vuosien välistä vaihtelua virtavesien piileväyhteisöissä. Tutkimuksessa tarkastellaan, vaikuttavatko tietyt piilevälajien ominaisuudet sekä lajien paikallinen runsaus ja alueellinen levinneisyys niiden esiintymiseen ajassa. Tutkimuksessa selvitettiin lisäksi miten vakaita piileviin perustuvat jokiluokittelut ovat ajassa, ja tulisiko myös alueellinen lajiston vaihtelu huomioida veden laadun arvioinneissa. Lopuksi määritettiin mitkä raskasmetallit ja missä määrin aiheuttavat epämuodostumia Achnanthidium minutissimum- lajille. Tulokset osoittavat, että runsaat ja laajalle levinneet lajit, joilla on lisäksi laaja ekologinen lokero ja kyky kiinnittyä alustaansa, ovat pysyvimpiä jokien kaltaisissa vaihtelevissa elinympäristöissä. Pysyvimmät lajit ovat mahdollisesti luotettavimpia veden laadun indikaattoreita. Myös jokien piileviin perustuva luokittelu pysyi vakaana vuosien välillä. Täten piilevien määritys kolmen vuoden välein näyttää olevan luotettava menetelmä veden laadun arvioimiseksi. Tutkimus paljasti myös, että tutkimusalueet eroavat piileväyhteisöiltään enemmän kuin ympäristötekijöiltään. Paikallisten ympäristötekijöiden lisäksi myös laaja-alaisemmat tekijät, kuten ilmasto, levinneisyys ja muut historialliset tekijtä, muokkaavat piileväyhteisöjä. Tulevaisuudessa piilevien alueellinen vaihtelu tulisi ottaa huomioon veden laadun arvioinneissa. Lisä

The worldwide use of pesticides (herbicides, insecticides, and fungisides) currently amounts to 2.4 billion kilos. Only a small proportion of pesticides actually reach the target organism, whereas the majority becomes a potent contaminant that threatens the environment and humans. Microbes, present everywhere in the environment, have the ability to degrade many kinds of man-made chemical compounds, xenobiotics. By studying the degrading microbes and the optimal conditions for microbial degradation, bioremediation techniques may be developed to clean contaminated sites. A metabolite of the herbicide 2,6-dichlorobenzonitrile (dichlobenil), is 2,6-dichlorobenzamide (BAM). BAM is frequently detected in groundwater worldwide, and thus the use of dichlobenil is nowadays banned in the EU. Dichlobenil is degraded in soil relatively quickly, but BAM is much more persistent. Due to its high water solubility and low sorption affinity, BAM easily leaches down to deeper soil layers and even to groundwater where it is considered stable. This study focused on the degradation of dichlobenil and BAM in Finnish groundwater sedimentary deposits and topsoil. The biotic and abiotic factors associated with effective dichlobenil or BAM degradation were studied. The aim was to examine how the presence of microbes and oxygen, and the chemical characteristics of soil and groundwater deposits, affect the degradation rates of dichlobenil and BAM. In addition, the indigenous microbes degrading these compounds were enumerated, and some were isolated and identified. Dichlobenil was degraded in all studied groundwater sedimentary deposits and topsoil. The presence of microbes and oxygen, and high carbon and nitrogen contents enhanced dichlobenil degradation. As expected, BAM was more resilient to microbial degradation than dichlobenil. Significant aerobic microbial degradation of BAM was detected only in one out of five deposits, and in another weak biodegradation was observed. In these two deposi, Maailmassa käytetään vuosittain noin 2,5 miljardia kiloa torjunta-aineita rikkakasvien, tuhoeläinten ja kasvitautien torjuntaan. Arviolta vain murto-osa tästä määrästä osuu kohteeseensa, kun taas suurin osa päätyy ympäristöön aiheuttaen sille tai ihmisen terveydelle mahdollista haittaa. Ympäristön mikrobit käyttävät hyväkseen monenlaisia ihmisen valmistamia yhdisteitä hajottamalla ne joko osittain tai kokonaan. Näitä hajottajamikrobeja voidaan hyödyntää pilaantuneiden alueiden puhdistamisessa. Puhdistusmenetelmien kehittämiseksi tarvitaan tietoa hajottajamikrobeista ja hajotusprosesseihin vaikuttavista tekijöistä. Diklobeniili on rikkakasvimyrkky, joka hajoaa pintamaassa melko nopeasti 2,6-diklorobentsamidiksi (BAM). BAM on hyvin stabiili, ja erittäin vesiliukoisena ja heikosti maahan sitoutuvana se kulkeutuu helposti maaperässä alaspäin aina pohjaveteen asti. BAM on yleinen pohjavesiä pilaava yhdiste ja siksi diklobeniilin käyttö EU-maissa on nykyään kielletty. Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin laboratoriokokein diklobeniilin ja BAM:n hajoamista suomalaisessa pintamaassa ja pohjavesisakoissa. Päämääränä oli selvittää erityisesti niitä tekijöitä, jotka edistävät BAM:n hajoamista pohjavesiympäristössä. Ympäristön kemiallisen koostumuksen ja mikrobiston sekä hapen vaikutusta diklobeniilin ja BAM:n hajoamisnopeuteen testattiin. Lisäksi arvioitiin näitä yhdisteitä hajottavien mikrobien määrää sekä eristettiin ja tunnistettiin hajottajamikrobeja. Diklobeniili hajosi pintamaassa melko nopeasti, mutta pohjavesisakoissa hitaammin. Mikrobit, happi ja korkeat hiili- ja typpipitoisuudet tehostivat hajoamista. BAM:n hajoaminen oli odotetusti vähäisempää. Viidestä tutkitusta pohjavesisakasta vain yhdessä havaittiin merkittävää mikrobiologista BAM:n hajotusta, ja toisessa nähtiin merkkejä BAM:n hajoamisesta. Näissä kahdessa sakassa tiettyjen alkuaineiden (mangaani, sinkki, koboltti, lyijy, nikkeli) pitoisuudet olivat korkeammat kuin sakoissa, joissa BAM:n hajoamista ei havaittu.

The Arctic has been warming twice as fast as the rest of the world during the last decades of global warming. Reasons for the amplified Arctic warming are thought to partly relate to positive feedbacks affecting the radiative budget of the area. Black carbon (BC) is a light-absorbing particulate produced by incomplete combustion of biomass and fossil fuels. BC strongly warms the atmosphere, and its climate effects are amplified in the Arctic where its deposition on light surfaces decreases their reflectivity, resulting in elevated heat absorption and further hastening melt of snow and ice. Globally, BC is estimated to be the second most important climate-warming agent after carbon dioxide. Historical information on BC deposition plays a significant role in the assessment of long-term climate effects of BC, but scarce data on this past variability has been available from the Arctic. Historical BC records can be attained from environmental archives, such as ice cores, peat deposits and marine and lake sediments, which store direct evidence of past BC deposition in chronological order. The objective of this thesis is to collect new spatial and temporal data on BC deposition in the European Arctic from the preindustrial to the present (i.e., the last ca. 300 years), and assess BC sources and climatic implications, by analysing five lake sediment cores from Arctic Finland and an ice core from Svalbard. No standard method exists to determine BC, and the precise definition of BC depends on the methodology used for its quantification. Here, three different analytical methods were used to quantify different components of BC. Spheroidal Carbonaceous Particles (SCP) and soot-BC (SBC) were analysed from the Arctic Finland lake sediments by SCP analysis and chemothermal oxidation at 375 °C, respectively, and elemental carbon (EC) from the Svalbard ice core with a thermal optical method. The results suggest temporal variation in past BC trends, both between study sites and betwee, Musta hiili eli noki on ilmastoa voimakkaasti lämmittävä pienhiukkanen, jota syntyy biomassan ja fossiilisten polttoaineiden epätäydellisessä poltossa. Noki on maailmanlaajuisesti hiilidioksidin jälkeen toiseksi tärkein tekijä ilmaston lämpenemisessä, ja sen lämmittävät vaikutukset ovat voimakkaimpia arktisella alueella. Siellä noen laskeuma tummentaa vaaleita jää- ja lumipintoja minkä seurauksena lämmön sitoutuminen voimistuu ja jään ja lumen sulaminen kiihtyy. Historiallinen tieto noen laskeumista on tärkeää arvioitaessa noen pitkän aikavälin ilmastovaikutuksia, mutta sitä on olemassa vain harvakseltaan arktiselta alueelta. Historiallista noen laskeumatietoa voidaan kerätä niin sanotuista ympäristöarkistoista, kuten jääkairasarjoista tai suo-, järvi- ja merisedimenttikerrostumista. Tämän työn tarkoituksena on kerätä uutta tietoa noen laskeumasta viimeisen noin 300 vuoden aikana sekä arvioida sen lähteitä ja ilmastovaikutuksia Euroopan arktisella alueella. Lähdeaineistona käytetään pohjoissuomalaisia järvisedimenttisarjoja ja Huippuvuorilta kerättyä jääkairasarjaa, joista noen eri osatekijöitä määritetään kolmella menetelmällä. Tulokset osoittavat merkittävää ajallista vaihtelua nokilaskeumissa ja sekä tutkimuskohteiden että analyysimenetelmien välillä. Suurimpien nokihiukkasten, niin sanottujen nokipallojen, ajallinen vaihtelu on ollut Pohjois-Suomessa samanlaista kuin aiempien tutkimusten mukaan muualla Euroopassa: laskeumat kasvoivat 1950-luvusta lähtien toisen maailmansodan jälkeisessä voimakkaassa kivihiili- ja öljyvetoisessa teollistumisessa, olivat korkeimmillaan noin 1980 ja laskivat sen jälkeen polttomenetelmien tehostumisen ja kehittyneiden ilmansuojelutoimien myötä. Nokipallot edustavat kuitenkin vain pientä osaa kokonaisnoesta, ja ilmakehässä kauemmaksi kulkeutuva pienijakoinen noki on arktiselle alueelle sitä merkittävämpää. Pienijakoisen noen laskeuman vaihtelut ovat olleet tutkimusalueella moninaisempia kuin nokipallojen. Kahden pohjoisimman tutkimus

Greenhouse gas (GHG) emissions from lakes result from processes between the watershed, lake characteristics and the atmosphere. The organic matter loading from the watershed both provides carbon for the lake biota and in major part defines water clarity, which, in addition to wind and heat flux, is essential in thermocline formation. Thermal stratification suppresses the wind-induced momentum input to the surface water preventing effective mixing of gases throughout the water column. The lake biota process the organic matter, producing carbon dioxide (CO2) in oxic surface water and also methane (CH4) if the near-bottom water becomes anoxic, and thus influence the chemical properties of the water column. Finally, air-water GHG exchange occurs over a thin layer at the water surface. Lakes are typically supersaturated with CO2 and CH4 in relation to average atmospheric mixing ratios causing fluxes of these gases to the atmosphere. Even though lakes cover only 2 % of the world s land surface, it has been estimated that lakes release about 10 % of the carbon fixed annually by the terrestrial ecosystems back to the atmosphere. A critical parameter in the gas exchange estimates is the gas transfer velocity (k), which is governed by turbulence. The implementation of direct flux measurement using the eddy covariance (EC) technique allows the detailed measurements needed to estimate k. However, on lakes, the EC method is a novel subject and as of yet, there has been no published estimates of the error related to these measurements nor fully established set of accepted procedures. The aim of this thesis was to assess the current global CO2 evasion estimates from lakes to the atmosphere by comparing parameterizations for k and the significance of wind and heat flux to the gas transfer in small lakes. To improve future predictions of gas evasion from lakes, we focused on the changes in water clarity and how they affect water column physics and processes in the air-water interfac, Järvistä ilmakehään vapautuvien kasvihuonekaasujen (KHK) määrä riippuu valuma-alueen, järven ja ilmakehän välillä tapahtuvista prosesseista. Valuma-alueelta tuleva orgaaninen aines määrittää suurelta osin veden sameuden ja värin, jotka tuulen ja lämpövuon ohella vaikuttavat keskeisesti lämpötilan harppauskerroksen (termokliini) muodostumiseen. Lämpökerrostumisen vuoksi vain veden pintakerros on hyvin sekoittunutta, jolloin kasvihuonekaasuja pääsee kertymään alusveteen. Järven eliöstö hajottaa orgaanisen aineksen tuottaen hiilidioksidia (CO2), kun happea on saatavilla, ja jos alusvesi on hapetonta, lisäksi metaania (CH4). Näin eliöstö vaikuttaa myös vesipatsaan kemiaan. KHK:t vapautuvat lopulta ilmakehään ohuen pintakerroksen läpi. Järvet ovat tyypillisesti ylikyllästyneitä suhteessa ilmakehän CO2- ja CH4- osapaineeseen. Tällöin järvet ovat KHK:jen lähteitä. Vaikka maapallon pinta-alasta vain 2 % on järviä, nykyisten arvioiden mukaan järvistä vapautuu noin 10 % siitä hiilestä, jonka maaekosysteemit vuosittain sitovat. Kaasuvoita arvioitaessa kriittinen parametri on kaasunvaihtokerroin (k), joka on riippuvainen turbulenssista. Eddy kovarianssi -tekniikalla (EC) tehdyt suorat vuomittaukset mahdollistavat k:n tarkan arvioinnin. Järvillä EC:n käyttö on kuitenkin uutta, jonka vuoksi yleisesti hyväksyttyjä käytäntöjä ei ole vielä muodostunut eikä virhearvioita esitetty. Tämän työn tavoite oli arvioida nykyisiä globaaleja CO2-vuoarvioita järvistä ilmakehään vertailemalla eri k:n parametrisaatioita ja tuulen ja lämpövuon merkitystä pienten järvien kaasunvaihdossa. Tutkimme veden kirkkauden vaikutuksia vesipatsaan fysiikkaan ja vesi-ilmakehä-rajapinnan prosesseihin, mikä mahdollistaa tarkemmat tulevaisuuden ennusteet järvistä vapautuvista KHK:ista. Keräsimme aineistoa EC-menetelmällä ja yksi päämäärä oli kehittää EC-tekniikkaa järvillä. Veden ja ilmakehän välinen kaasunvaihto oli riippuvaista sekä tuulesta että lämpövuosta järven lämpökerrostumisen aikaan, mutta syystäyskierr

Environmental risk assessment (ERA) is a process of estimating the probability and consequences of an adverse event due to pressures or changes in environmental conditions resulting from human activities. Its purpose is to search the optimal courses of action under uncertainty when striving for the sustainable use of environment through minimizing the potential losses. As environmental issues are typically multidisciplinary, addressing large amount of eco-societal inter-linkages, an optimal tool for the ERA should enable the efficient integration and meta-analysis of multidisciplinary knowledge. By describing the causalities and studying the interactions among its components, this kind of integrative analysis provides us better understanding about the environmental system in focus. In addition, the functional ERA application should allow exploring, explaining and forecasting the responses of an environmental system to changes in natural and human induced stressors, serving as a decision support model that enables the search of optimal management strategy, also in the presence of imperfect knowledge. Bayesian Network (BN) is a graphical model that enables the integration of both quantitative and qualitative data and knowledge to a causal chain of inference. It is a powerful tool for synthesising knowledge, logic and rules, providing aid for thinking about complex systems that are too demanding to be analysed by human brains alone. In a BN, all the knowledge is handled in the form of probability distributions, thus the result represents the prevailing state of knowledge. The method facilitates analysing the location and amount of uncertainty explicitly, as well as enables studying its significance when it comes to the decision making. The main contribution of this thesis is to share experiences and ideas about the development and use of the ERA applications executed by using the BN as method. The perspective of the work is dichotomic. The objective in the separate stu, Ympäristöriskinarvioinnin tavoitteena on löytää optimaalisia toimintatapoja, joilla pyrkiä kohti ympäristön kestävää käyttöä. Käytännössä tämä tarkoittaa ihmistoiminnan ympäristölle aiheuttamien haittavaikutusten ja uhkien systemaattista analysoimista olemassa olevan tiedon ja siihen liittyvien epävarmuustekijöiden valossa, sekä vaihtoehtoisten skenaarioiden muodostamista sen arvioimiseksi, millaisilla toimenpiteillä asioihin kannattaisi yrittää vaikuttaa. Tällainen analyysi vaatii ihmistoiminnan vaikutusten laaja-alaista tarkastelua sekä myös yhteisten tavoitteiden määrittelyä. Näin ollen ympäristöriskien arviointi edellyttää vahvasti poikkitieteellistä lähestymistapaa. Poikkitieteelliset ongelmat nousevat käytännön elämästä ja yksittäinen tieteenala voi tyypillisesti tarjota niihin vain suppean näkökulman. Ongelmien kokonaisvaltainen ymmärtäminen vaatii usein uusia teoreettisia viitekehyksiä ja työkaluja, joita poikkitieteellinen tutkimus synnyttää. Väitöskirja käsittelee todennäköisyyspohjaisten syy-seurausverkkojen eli ns. Bayesverkkojen käyttöä eri tieteenalojen tuloksia yhdistelevänä systeemianalyyttisena menetelmänä ympäristöriskinarvioinnissa. Tällainen ns. integroiva mallinnustapa tuottaa uudenlaista ymmärrystä ihmisen ja ympäristön välisestä vuorovaikutuksesta. Parempi ymmärrys puolestaan auttaa suunnittelemaan erilaisia toimintoja ja hoitamaan ympäristöä viisaammin. Bayesverkot ovat graafisia malleja, jotka sallivat sekä laadullisen että numeerisen tiedon yhdistelyn loogisiksi syy-seurausketjuiksi. Ne ovat eräänlaisia tekoälytyökaluja, joita voidaan hyödyntää suurten tietomäärien ja moninaisten päättelysääntöjen yhdistämiseen. Näin käytettynä ne mahdollistavat sellaisten kysymysten analysoinnin, jotka muutoin olisivat monimutkaisuudessaan ihmisaivojen hahmotuskyvyn ulottumattomissa. Bayesverkossa kaikkea tietoa käsitellään todennäköisyysjakaumien muodossa, joten menetelmä mahdollistaa epävarmuuden määrän tarkastelun eri osissa analysoitavaa systeemiä. Myö

The newly detected chemicals, the environmental distribution, fate, and effects in the environment of which are not well known, are called emerging compounds. Artificial sweeteners are one group of emerging compounds. The consumption of artificial sweeteners is high, and because they do not significantly metabolise, all that is consumed finds its way to wastewater treatment plants. Two artificial sweeteners, acesulfame and sucralose, do not degrade in wastewater treatment either, leading to elevated concentrations in the receiving water bodies. Another group of emerging compounds is perfluoroalkyl acids. They have been used both in industry and consumer products since the 1950s. The fluorine-carbon chain of perfluoroalkyl acids makes them extremely resistant to biological, chemical and physical degradation. They are ubiquitous in the environment and are suspected to be carsinogenic, immunotoxic and to interfere with reproduction. The aim of this study was to add to knowledge about the environmental distribution, fate and effects of artificial sweeteners and perfluoroalkyl acids. The occurrence of artificial sweeteners and perfluoroalkyl compounds was surveyed in surface waters. Wastewater effluents and sludge, storm water, and landfill leachate were analysed to evaluate the fluxes of perfluoroalkyl acids into the aquatic environment. Artificial sweeteners and perfluorooctanoic acid were irradiated under artificial sun to investigate their potential to transform via direct and indirect photochemical reactions in surface waters and ultraviolet radiation and during germicidal ultraviolet water treatment. Furthermore, Daphnia magna were exposed to artificial sweeteners to evaluate the ecotoxicological effects. It was discovered that artificial sweeteners and perfluoroalkyl acids are ubiquitous in the Finnish aquatic environment. Of the studied emission sources, wastewater effluents were the most important source of perfluoroalkyl acids in environmental waters. Based on, Kemikaalien määrä on lisääntynyt merkittävästi viime vuosikymmeninä, ja ympäristöstä löydetään jatkuvasti kemikaaleja, joita ei ole aikaisemmin havaittu. Näitä kemikaaleja, joiden levinneisyydestä, kohtalosta ja vaikutuksista ympäristössä tiedetään hyvin vähän tai ei lainkaan, kutsutaan nouseviksi aineiksi. Tällaisia yhdisteitä ovat muun muassa keinotekoiset makeutusaineet ja perfluoratut alkyylihapot. Kalorittomat makeutusaineet asesulfaami, sukraloosi, syklaamihappo ja sakariini eivät juurikaan metaboloidu elimistössä. Asesulfaami ja sukraloosi eivät myöskään hajoa jätevedenpuhdistamoilla. Koska makeutusaineiden käyttömäärät ovat suuria, niitä päätyy puhdistettujen jätevesien mukana merkittäviä määriä vastaanottaviin vesistöihin. Perfluorattuja alkyylihappoja on käytetty teollisuudessa ja kuluttajatuotteissa 1950-luvulta lähtien. Perfluoratut yhdisteet ovat erittäin pysyviä vahvan fluori-hiilisidoksen ansiosta. Reagoimattomuudestaan huolimatta niiden epäillään olevan muun muassa karsinogeenisia, immunotoksisia ja lisääntymistervettä häiritseviä aineita. Tämän väitöskirjan tarkoitus oli selvittää keinotekoisten makeutusaineiden ja perfluorattujen alkyylihappojen esiintymistä, pysyvyyttä ja vaikutuksia vesiympäristössä. Yhdisteiden levinneisyydestä Suomessa on hyvin vähän tietoa, minkä vuoksi työssä kartoitettiin niiden pitoisuuksia pintavesissä. Lisäksi selvitettiin jätevesien, lietteen, kaatopaikan suotoveden ja huleveden merkitystä perfluorattujen alkyyliyhdisteiden päästölähteinä. Auringonvalon kykyä hajottaa pintavesiin päätyneitä perfluorattuja karboksyylihappoja ja keinotekoisia makeutusaineita tutkittiin keinoauringon avulla. Tutkittavat yhdisteet altistettiin myös ultraviolettisäteilylle, jotta saatiin tietoa niiden käyttäytymisestä vedenpuhdistuksessa. Lisäksi arvioitiin keinotekoisten makeutusaineiden vaikutuksia vesikirpuille ekotoksikologisten kokeiden avulla. Keinotekoisia makeutusaineita ja perfluorattuja alkyylihappoja esiintyy laajalti pintavesissä.

Visibility conditions of lakes in the Northern Hemisphere have been predicted to decline, due to climate change- induced variations in vegetation of the surrounding catchment areas, precipitation, soil erosion, as well as sediment resuspension. At the same time, climate models predict increasing wind and storm activities, resulting in increasing turbulent velocities in lakes. The aim here was to experimentally clarify how these changes in abiotic factors may affect planktivorous predation in lake ecosystems. We studied how turbulence affects the ability of pelagic invertebrates (Chaoborus flavicans) to avoid fish predation by altering their distribution, the feeding efficiency of C. flavicans and planktivorous perch (Perca fluviatilis) under varying turbidity conditions, and the response of the zooplankton community to various predators, i.e. pelagic invertebrates (Chaoborus), and fish (perch and roach (Rutilus rutilus) in highly colored water. Increasing turbulence negatively affected the ability of Chaoborus larvae to exploit their vertical refuge and also to determine their horizontal position, which in turn was assumed to affect their predator escape efficiency. Indeed, a positive interaction of turbulence and turbidity with planktivorous perch feeding was discovered. Our novel findings challenged the previous assumption that fish larger than a few centimeters in body length are unaffected by turbulence. This was attributed to increased encounter rates between predators and prey, as well as difficulties of chaoborids in escaping predators under high turbulence; the time lost in searching for the prey was compensated. Additionally, intermediate turbulence combined with humic water altered the selective feeding of planktivorous fish on zooplankton compared with calm conditions. Under turbulent conditions, planktivorous fish preferred copepods over cladocerans, whereas under calm conditions the contrasting situation prevailed. Turbulence-mediated changes in the sel, Ilmastomallit ennustavat järvien valaistusolojen heikentymistä järvien tummenemisen ja samenemisen seurauksena. Samaan aikaan veden kaoottisen liikkeen, turbulenssin, ennustetaan voimistuvan lisääntyvän tuulisuuden johdosta. Väitöskirjassa tutkittiin turbulenssin, sekä veden valaistusolojen vaikutuksia eläinplanktonia saalistavien kalojen sekä selkärangattomien petojen saalistustehokkuuksiin. Tutkimuksissa havaittiin, että tutkitut fysikaaliset tekijät saattavat vaikuttaa suuresti vesistöjen biologisiin ominaisuuksiin. Vastoin yleisiä odotuksia veden turbulenssi lisäsi pienten kalojen saalistustehokkuutta sekä sameissa että tummissa, ruskeissa vesissä. Selkärangattomien sulkasääsken toukkien havaittiin päätyvän kalojen saaliiksi sitä helpommin, mitä voimakkaampaa veden sekoittuminen oli. Tämä selittyi osittain sillä, että tutkimuksissa havaittiin selkärangattomien liikkumiskyvyn heikentyvän turbulenssin vaikutuksesta. Vaikutusta oli myös sillä, että kohtaamiset saalistajan ja saaliin välillä lisääntyvät voimistuvan turbulenssin ansioista. Lisäksi veden turbulenssi muutti kalojen saaliskohteen valintaa ruskeassa vedessä: tyynissä olosuhteissa kalat saalistivat tehokkaammin vesikirppuja, kun taas voimakkaammin sekoittuvassa vedessä kalat valitsivat useammin saaliikseen hankajalkaisia. Lisääntyvien kohtaamisten seurauksena myös selkärangattomien petojen saalistustehokkuus nousi turbulenttisessa vedessä. Päinvastoin kuin kaloilla, selkärangattomilla sulkasääsken toukilla erityisesti vesikirppujen saalistus tehostui turbulenssin vaikutuksesta. Tumman veden eläinplanktonyhteisön rakenteessa havaittiin selviä muutoksia tyynessä ja sekoittuvassa vedessä saalistajista riippuen. Saaliskohteen valinnan muutoksilla saattaa olla vaikutuksia myös perustuottajiin, sillä eri eläinplanktonryhmät laiduntavat kasviplanktonia erilaisella menestyksellä. Erityisesti vesikirput laiduntavat tehokkaasti kasviplanktonia, ja voivat siten vaikuttaa vesistöjen rehevyystasoon. Valaistusolojen he

The variation in biodiversity has intrigued ecologists for centuries. Currently, studying biodiversity is increasingly important because of its seminal role for maintaining ecosystem functions. Thus, one of the central questions in modern ecology is how species richness and composition can affect ecosystem functioning. Besides spatial variation in diversity, scientists are increasingly interested in the temporal patterns in diversity and community structure. The aim of the PhD thesis was to study spatial and temporal turnover in aquatic communities. I investigated productivity-diversity relationships in three planktonic groups and at two spatial scales. Also, spatial patterns in community composition were compared among the three taxon groups and two spatial scales. Further, I studied the relationships between resource availability, species richness, biomass and resource ratio in phytoplankton communities. Temporal turnover in aquatic assemblages was studied in relation to several ecological, physical and geographical factors. Finally, within and between year variation in lotic diatom communities was investigated in Finnish streams showing wide variability in trophic status and size. The results show that the relationships between ecosystem productivity and plankton diversity are highly variable, ranging from linear negative to linear positive and unimodal. Both alpha and beta diversity showed scale-dependency, highlighting that community patterns may be weaker at smaller scales covering shorter environmental gradients. I also found several key drivers affecting temporal variation in aquatic communities, such as study duration, latitude and organism body size. For example, turnover was faster in low latitude environments than at high latitudes at short time scales, but slower at long time scales. Ecosystem size seems also to be of high importance for turnover rate in many kinds of aquatic ecosystems. This study revealed the suite of factors affecting aquatic species, Luonnon monimuotoisuus on kiehtonut tutkijoita jo vuosisatoja. Nykyään monimuotoisuuden tutkimus on entistäkin tärkempää, sillä se on korvaamatonta ekosysteemien toiminnan kannalta. Yksi modernin ekologian keskeisistä kysymyksistä onkin, kuinka lajimäärä ja lajistorakenne vaikuttavat ekosysteemien toimintaan niin paikallisesti kuin ajallisestikin. Väitöskirjani tavoitteena on ollut tutkia akvaattisten eliöyhteisöiden ajallista ja paikallista vaihduntaa. Olen selvittänyt tuottavuuden, lajimäärän ja lajistorakenteen välisiä vuorovaikutussuhteita kolmen planktonryhmän osalta ja kahdella maantieteellisellä mittakaavalla. Lisäksi olen tutkinut resurssien saatavuuden, lajimäärän, biomassan ja resurssien suhteen välisiä vuorovaikutuksia kasviplanktonyhteisöissä. Eliöyhteisöiden ajallista vaihduntaa olen selvittänyt suhteessa useisiin ekologisiin, fysikaalisiin ja maantieteellisiin tekijöihin, erityisenä kiinnostuksen kohteena suomalaisten virtavesien piileväyhteisöt. Tutkimukseni tulokset osoittavat, että ekosysteemin tuottavuuden ja planktonlajimäärän väliset suhteet ovat muuttuvia ja niiden muodot voivat vaihdella lineaarisista kasvavista ja vähenevistä suorista kellonmuotoisiin, unimodaalisiin suhteisiin. Havaitsin, että sekä alfa- että beta-diversiteetti ovat riippuvaisia mittakaavasta. Löysin myös useita avaintekijöitä, jotka vaikuttavat ajalliseen vaihduntaan akvaattisissa eliöyhteisöissä. Esimerkiksi tutkimuksen kesto, leveysaste ja eliön ruumiinkoko ovat keskeisiä tekijöitä. Mielenkiintoista on, että vaihdunta oli nopeampaa lähellä päiväntasaajaa lyhyen ajan tutkimuksissa, mutta vaihdunta hidastui kun tutkimusaika piteni. Myös tutkittavan ekosysteemin pinta-alalla oli vaikutusta vaihdunnan nopeuteen. Väitöskirjani tulokset osoittavat, kuinka erityyppiset yhteisöt ja ekosysteemit muuttuvat ja kuinka ne pystyvät sopeutumaan muuttuviin ympäristöolosuhteisiin, kuten korkeampaan veden lämpötilaan ja ravinnemääriin ilmastonmuutoksen seurauksena. Paitsi että lajimäärään j

Gelatinous zooplankton, such as ctenophores, have attracted attention during the last decade,mainly as a result of the enigma around their potentially increased abundances around the world. Despite the increased attention, they remain either understudied or disregarded in most food web investigations and monitoring programs, and are defined as one of the most difficult groups of pelagic animals to study. Consequently, their diversity and ecological role are often grossly oversimplified and misunderstood, leading to biased views of ecosystem functioning. In addition, ctenophores share traits such as voracious predation behavior, the ability to starve and shrink during periods of low food availability and to tolerate increased temperatures, as well as high reproductive capacity, making them likely to take advantage of changing environmental conditions. In the Arctic, earlier ctenophore data consist of sparse abundance estimates and dietary studies lacking a systematic or integrative approach. In the Baltic Sea, despite the wellestablished routine plankton monitoring program conducted by the surrounding nations, the distribution and the role of the Arctic ctenophore Mertensia ovum in this ecosystem has been unknown since its first reported appearance in 2007. In this thesis, the biodiversity of cydippid ctenophores and their role in Svalbard waters and in the Baltic Sea were studied. Extensive in situ sampling, laboratory experiments, morphological and molecular identification analysis, traditional and molecular gut content analysis, as well as several direct measures of the ctenophores and the pelagic communities they inhabit were combined to address system-specific questions and to better understand how important a role the ctenophores might have in marine ecosystems. A combination of morphological species identification and molecular methods revealed Euplokamis sp. and an unidentified mertensiid species to co-occur with the dominating Mertensia ovum in Arctic waters, Hyytelömäisen eläinplanktonin, kuten esimerkiksi kampamaneettien, saama huomio on kasvanut räjähdysmäisesti viimeisen vuosikymmenen aikana. Keskustelua on aiheuttanut lähinnä hyytelöplanktonin mahdollinen maailmanlaajuinen runsastuminen, vaikka tutkijat eivät olekaan tästä yksimielisiä. Kiinnostuksen heräämisestä huolimatta hyytelöplankton on edelleen huonosti tunnettu eläinryhmä. Hyytelöplanktonia ei usein huomioida perinteisissä ravintoverkkotutkimuksissa eikä seurantaohjelmissa, ja sitä pidetäänkin vaikeimmin tutkittavana planktonisena ryhmänä. Näin ollen tieto hyytelöplanktonin monimuotoisuudesta ja ekologisesta roolista on usein joko yksinkertaistettua tai kokonaan väärinymmärrettyä, mikä voi johtaa virheellisiin päätelmiin planktonekosysteemin toiminnasta. Tiedetään kuitenkin, että muun muassa kampamaneetit ovat tehokkaita saalistajia, kykenevät saaliin määrästä riippuen säätelemään kokoaan ja aineenvaihduntaansa, lisääntymään suotuisissa oloissa nopeasti sekä sopeutumaan suuriinkin fysikaalisten tekijöiden, kuten lämpötilan, muutoksiin, minkä vuoksi ne todennäköisesti kykenevät selviytymään voittajina ja jopa runsastumaan tulevaisuuden muuttuvassa ympäristössä. Arktisella alueella tieto kampamaneeteista pohjautuu muutamaan epäsystemaattiseen ja hajanaiseen runsausarviointiin ja ravinnonkäyttötutkimukseen. Itämerellä eläinplanktontutkimuksessa on käytössä alueen valtioiden yhteinen seurantaohjelma, mutta tästä huolimatta arktisen kampamaneetin, Mertensia ovumin, rooli Itämerellä on ollut mysteeri sen jälkeen kun se vuonna 2007 ensimmäisen kerran havaittiin. Tässä väitöskirjatutkimuksessa on tarkasteltu sekä Itämeren että arktisen alueen Cydippida-lahkon kampamaneettien monimuotoisuutta ja merkitystä ravintoketjussa. Tutkimuksen osajulkaisut yhdistelevät laajamittaista, systemaattista näytteenottoa, laboratoriokokeita, lajintunnistusta ja koko ulappayhteisön rakenteen tutkimusta.Osajulkaisuissa arvioidaan Cydippida-lahkon lajirunsautta käyttäen valomikroskopiaa

The increased use of pesticides and their impacts on environment have become a matter of considerable concern in recent decades. The use of pesticides, especially synthetic ones, is suggested to be replaced by compensatory substances that exert a lower risk to the environment. At the same time, global climate change will lead to an increase in temperature and rainfall in some areas, which could enhance the growth of several pest populations. For example, populations of the molluscs Arianta arbustorum and Arion lusitanicus have increased in many parts of northern Europe in recent years. Plant-derived products may have a significant role in sustainable plant protection when functioning as compensatory substances for synthetic pesticides, or alternatively by affecting the behaviour of synthetic pesticides in the soil. This thesis research investigated the suitability of birch (Betula sp.) -derived slow pyrolysis products birch tar oil (BTO), wood vinegar (WV) and biochar in sustainable plant protection. The aims of the study were to (i) explore the efficiency of birch derived pyrolysis liquids in mollusc control and (ii) investigate the environmental risks related to their use. In addition, (iii) the effects of biochar and wood vinegar on the environmental fate of glyphosate, one of the most commonly used herbicide, was examined. BTO and WV proved to be ineffective in eliminating snails. Instead, BTO and the mixture of BTO and WV exhibited a clear repellent effect against molluscs. The effect of WV on non-target organisms was assessed in several toxicity tests and risk assessment calculations. Soil organisms were more tolerant of WV than aquatic organisms. No long-term effects on soil microbes, nematodes or enchytraeids were found. The initial risk assessment indicated the risks of WV (PIENEMPI 400 L ha-1) to soil and aquatic organisms to be negligible. Based on preliminary data, biochar reduced the leaching of glyphosate from the soil. The effects of WV on glyphosate, Torjunta-aineiden käyttöä tulee vähentää ympäristölle ja ihmisten terveydelle aiheutuvien vaarojen vuoksi. Monien synteettisten torjunta-aineiden jäämiä ja hajoamistuotteita löytyy sekä maaperästä että pohja- ja pintavesistä. Samanaikaisesti ilmastonmuutos kiihdyttää monien kasvituholasten leviämistä, joten torjuntaa tarvitaan. Esimerkiksi lehtokotilot (Arianta arbustorum) ja espanjansiruetanat (Arion lusitanicus) ovat lisääntyneet viime vuosina runsaasti aiheuttaen ongelmia erityisesti kotipuutarhoissa. EU:n torjunta-ainestrategian tavoitteena on luonnon omien torjuntamekanismien laajempi käyttöönotto ja synteettisten kemikaalien osittainen korvaaminen helpommin hajoavilla tuotteilla. Kasviperäiset aineet ovat tärkeä ryhmä tavoiteltaessa synteettisten torjunta-aineiden aiheuttamien ympäristöriskien hallintaa. Kasviperäisillä yhdisteillä voidaan joko korvata osa synteettistä kemikaaleista tai vaihtoehtoisesti vaikuttaa niiden käyttäytymiseen ympäristössä. Tässä väitöskirjatutkimuksessa tutkittiin koivuperäisten hidaspyrolyysituotteiden - koivutervan, koivutisleen ja biohiilen käyttöä kasvinsuojelussa. Tavoitteena oli selvittää pyrolyysinesteiden tehokkuus nilviäistorjunnassa, sekä arvioida käytön aiheuttamat riskejä ympäristölle. Lisäksi tutkittiin voidaanko koivutisleen ja biohiilen avulla vaikuttaa glyfosaatin, Suomessa käytetyimmän herbisidin, kulkeutumiseen ympäristössä. Tutkimukset osoittivat että pyrolyysinesteet eivät tappaneet kotiloita. Sen sijaan niillä oli merkittävä kotiloita ja etanoita karkottava vaikutus. Tisleiden ympäristötoksisuutta selvitettiin lukuisilla kokeilla sekä riskinarviointilaskelmilla. Koivutisleellä ei havaittu olevan pitkäaikaisia vaikutuksia maaperän avainlajeihin. Riskinarviointiaineiston perusteella koivutisleen (PIENEMPI400 L ha-1) ympäristölle aiheuttamat riskit voidaan arvioida vähäisiksi. Alustavan aineiston perusteella biohiili vähensi glyfosaatin huuhtoutumista maaperästä 24-27%. Tisleen vaikutuksesta glyfosaatin liikkumiseen

Microbes are essential for all life on Earth. They are found in all viable habitats from deep sea sediments and bedrock to high up in the atmosphere with a variety that exceeds by far the eukaryotic diversity. Ecosystem services provided by microorganisms, such as degradation of organic material and mediation of biogeochemical cycles are fundamentally important for the whole biosphere and its inhabitants. Microbes also form symbiotic relationships with multicellular organisms, and play important roles in nutrition and disease. Recent developments in molecular techniques, especially the next generation sequencing technologies and microarray applications, have opened new possibilities in studying diverse microbial communities. In this thesis, the aim was to determine the diversity and community structure of environmental samples collected from the northern Baltic Sea water column and anaerobic digestion reactor, and to assess how the prevailing abiotic factors affect the microbial community structure. We applied 16S rRNA and ITS gene amplicon sequencing method with 454 sequencing technology to form a detailed taxonomic description of studied communities. The produced sequence data was further utilised in designing probes for a new padlock probe based ligation detection reaction (LDR) microarray that could be employed for specific and sensitive taxonomic identification of microbial groups in diverse communities. The functionality, specificity and sensitivity of the microarray were assessed using artificial and real environmental samples. Additionally, selected amplicon sequencing data analysis methods were compared in order to discover which algorithms work most reliably. In this subproject, we aimed to clarify how significantly the selected analysis methods, specifically denoising and clustering algorithms, affect the results and how comparable the results derived from different analysis pipelines are. Amplicon sequencing revealed diverse microbial communities in the, Mikrobit ovat mikroskooppisen pieniä eliöitä, jotka elävät lähes kaikenlaisissa ympäristöissä ja olosuhteissa aina merien syvänteiden sedimenteistä ylempiin ilmakehän kerroksiin asti. Ne ovat täysin välttämättömiä elämälle maapallolla: mikrobeilla on keskeinen rooli aineiden kierrossa, ne muodostavat symbioottisia suhteita monisoluisten eliöiden kanssa, ja vaikuttavat merkittävästi ravitsemukseen sekä sairauksiin. Uuden sukupolven sekvensointitekniikoiden sekä mikrosirusovellusten nopea kehitys on luonut uusia mahdollisuuksia mikrobien ja monimuotoisten mikrobiyhteisöjen tutkimiseen. Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin pohjoisen Itämeren sekä mädättämöprosessin mikrobiyhteisöjen rakennetta ja monimuotoisuutta 454-sekvensointimenetelmällä ja kehitettiin uusi ligaatioreaktioon perustuva DNA-mikrosiru kohdesekvenssien tarkkaan tunnistamiseen monimuotoisissa mikrobiyhteisöissä. Mikrosirun herkkyyttä ja tarkkuutta arvioitiin sekä keinotekoisten että oikeiden ympäristönäytteiden avulla. Sekvenssianalyysityökalujen luotettavuutta tutkittiin vertailemalla yleisesti käytettyjä algoritmeja. Pyrimme selvittämään, kuinka merkittävästi eri analyysityökalut vääristävät tuloksia ja voidaanko eri menetelmiä käyttäen saatuja tuloksia vertailla keskenään. Tutkitut ympäristönäytteet osoittautuivat mikrobiyhteisöiltään monimuotoisiksi. Pohjoisen Itämeren bakteeriyhteisöt olivat voimakkaasti kerrostuneita: pintavedessä viihtyivät aerobiset bakteerit kuten Pseudomonas ja Flavobacterium, kun taas läheltä pohjaa hapettomista oloista tunnistimme mm. öljyä hajottavia Oleispira-bakteereja sekä sulfaattia pelkistäviä bakteerisukuja. Aineistomme perusteella Itämeren bakteerien monimuotoisuus vaikuttaa kuitenkin valtameriä vaatimattomammalta. Mädättämöjen yleisimpiin mikrobeihin lukeutuivat mm. Bacteroidetes-, Firmicutes- ja Thermotogae-pääjaksojen bakteerit sekä metaania tuottavat arkit, joiden tiedetään olevan tyypillisiä mädättämöjen asukkeja. Prosessissa oli läsnä myös hyvin monimuotoinen sie

Growth in economics and prosperity has been a global trend during recent decades and the use of chemicals has increased tremendously as a part of industrial production, agriculture and everyday life. The use of hazardous chemicals has been restricted by many intergovernmental treaties and legislation but new replacement chemicals are synthesized constantly and no decrease in the future production volumes of chemicals is soon expected. The term chemicalization is used to describe the increased use of chemicals and resultant environmental contamination. In the analysis of environmental samples, usually only some selected regulated compounds are measured. The problem with these target analyses is that other compounds remain undetected. Complementary techniques without any preselection of the analytes are thus required to identify new compounds. The aim of this study was to develop novel instrumental techniques for the determina-tion of organic compounds without any analyte preselection and to identify unknown anthropogenic contaminants in different water matrices. The methods developed were based on analytical separation, using gas and liquid chromatography combined with accurate mass measurement using time-of-flight mass spectrometry. The data produced were then processed with a deconvolution program to locate the chromatographic peaks and to extract their mass spectra. The measured accurate masses were then used to confirm the elemental compositions of the detected ions. The identification processes were validated, using spiked water samples, and finally the methods were applied to the identification of organic xenobiotics from wastewater effluent, stormwater, surface water and landfill leachate samples. The results showed that analysis using time-of-flight mass spectrometry enables screening of large analyte groups without previous information on sample composition. The most comprehensive knowledge is yielded by analysing the sample with both gas and liquid chromato, Globaalin vaurastumisen myötä maapallon teollinen tuotanto, maatalous ja jokapäiväi-nen arkielämä perustuvat yhä enemmän erilaisten kemikaalien käyttöön. Tämän kehi-tyksen haittapuoli on ympäristön kemikalisoituminen, jolla tarkoitetaan yhä lisääntyvää kemikaalien käyttöä ja sitä kautta tapahtuvaa ympäristön pilaantumista. Haitalliseksi tunnistettujen yhdisteiden käyttöä on rajoitettu useilla kansainvälisillä sopimuksilla ja kansallisella lainsäädännöllä, mutta uusia korvaavia yhdisteitä kehitetään ja otetaan käyttöön jatkuvasti, eikä kemikaalien käytön vähenemistä ole näköpiirissä. Pitkään jatkuneesta tutkimuksesta huolimatta vain harvojen kemiallisten yhdisteiden päästöt ja pitoisuudet ympäristössä tunnetaan. Tyypillisesti kemikaalien määritykset ympäristöstä rajoittuvat lainsäädännössä mainittuihin haitta-aineisiin muiden yhdisteiden jäädessä huomiotta. Ympäristönäytteiden kokonaisvaltaisempi analyysi edellyttää laboratoriolta uusia menetelmiä, jotka mahdollistavat myös etukäteen määrittelemättömien yhdisteiden tunnistamisen ja mittaamisen. Tämän väitöskirjatutkimuksen tavoitteena on ollut kehittää uusia, ensisijaisesti kvalitatiivisia, instrumenttianalyyttisiä menetelmiä vesien sisältämien orgaanisten yhdisteiden määritykseen ilman etukäteisvalintaa sekä tunnistaa antropogeenisiä haitta-aineita erityyppisistä vesinäytteistä. Tutkimuksessa kehitetyt menetelmät perustuvat kaasu- ja nestekromatografiseen erotukseen ja analyyttien tarkan massan mittaukseen lentoaikamassaspektrometrillä sekä kerätyn aineiston käsittelyyn dekonvoluutio-ohjelmistolla. Analyysimenetelmiin liittyvät tunnistusprosessit validoitiin tutkimalla tunnettuja väkevöityjä näytteitä, jonka jälkeen menetelmiä sovellettiin Päijät-Hämeen alueelta kerättyihin jätevesi-, hulevesi-, pintavesi- ja kaatopaikan suotovesinäytteisiin. Tutkimustulokset osoittivat, että analyysi lentoaikamassapektrometrillä mahdollistaa suurten yhdistejoukkojen seulonnan ilman ennakkotietoa näytteen koostumuksesta. Kattavin ti

The carbon cycle and hydrological cycle are closely connected combining terrestrial and aquatic ecosystems. This study focuses on important processes of the carbon cycle at plant, ecosystem and landscape levels. Carbon allocation was investigated at the seedling scale with microcosm experiments, and carbon fluxes, especially the lateral carbon fluxes from soil to adjacent water bodies, at field sites. The carbon allocation pattern differed between typical boreal tree species, but an increase in temperature did not change the net growth of seedlings, because photosynthesis and respiration increase compensated for each other. A higher temperature did not change the species composition of ectomychorrhizal fungi, but spesific species can alter carbon allocation. This study demonstrates that CO2 efflux from the soil is largely controlled by biological processes (i.e. the rate of photosynthesis and decomposition), whereas aquatic CO2 emissions are mostly affected by physical forces (i.e. convection controlling stratification). Lateral carbon flux from soil to the lake and brook was regulated by hydrology and closely connected to the riparian zone. Dissolved organic carbon (DOC) concentrations in the brook were controlled by precipitation and DOC concentrations in the soil, and rain events increased CO2 concentrations both in the riparian zone and in the brook. The large water volume of the lake buffered it against changes. It is of crucial importance to consider terrestrial and aquatic ecosystems together, since lakes and rivers act as significant pathways for terrestrially bound carbon back to the atmosphere. In the natural old-growth forest of this study, lateral carbon transport accounted for 50% and brook discharge for 19% of the terrestrial net ecosystem exchange. Thus, exclusion of the lateral carbon flux would lead to overestimation of the role of the forest as a carbon sink. However, the role of lateral transport can be less important in younger or managed forests, Metsät, suot ja järvet ovat tyypillisiä havumetsävyöhykkeen ympäristöjä. Veden liikkuminen eli hydrologinen kierto ja hiilen kierto yhdistävät ne toisiinsa. Ekosysteemien välisiä hiilivirtoja tunnetaan kuitenkin verraten huonosti, koska ekosysteemejä on perinteisesti tutkittu erikseen. Ilmastonmuutoksen edetessä tulee kuitenkin yhä tärkeämmäksi tarkastella yksittäisten kohteiden sijaan kokonaisuuksia. Väitöskirjatutkimukseni tarkasteleekin maa- ja vesiekosysteemien kytkeytymistä toisiinsa. Tutkin valuma-aluetason hiilivirtoja maastomittauksin ja mallintamalla. Lisäksi tutkin laboratoriossa yksittäisten taimien yhteyttämän hiilen allokaatiota eli jakautumista juuri- ja versobiomassan kasvuun sekä hengitykseen. Tavassa, jolla eri puulajit allokoivat sidottua hiiltä maanalaisiin ja -päällisin osiin, oli lajikohtaisia eroja, jotka heijastavat sopeutumista erilaisiin olosuhteisiin. Symbionttiset mykoritsasienet ovat tärkeitä puiden kasvun kannalta ja tutkimustulosteni osoittavat tiettyjen sienilajien voivan muuttaa allokaatiosuhteita. Havaitsin myös sekä yhteytyksen että hengityksen kasvavan maan lämpötilan kohotessa, mutta muutokset kompensoivat toisensa eikä sidotun hiilen määrä muuttunut. Hiilen kiertoa säätelevät prosessit ovat erilaisia maa- ja vesiympäristöissä. Metsäekosysteemin ja ilmakehän välisiä hiilivirtoja säätelevät ennen kaikkea biologiset prosessit kuten yhteyttäminen ja hajotus, kun taas järven ja ilmakehän väliseen hiilenvaihtoon vaikuttavat voimakkaasti fysikaaliset tekijät kuten vesipatsaan kerrostuneisuutta säätelevä konvektio ja tuulen aiheuttama turbulenssi. Maaperä on vakaa ympäristö, jossa kaasut liikkuvat lähinnä molekyläärisen diffuusion avulla, kun taas vesistöissä ne kulkeutuvat liikkuvan vesimassan mukana eli turbulenttinen diffuusio on tärkeämpi. Horisontaalisesti maalta veteen liikkuvan veden mukana maaperän kaasuja ja liuenneita orgaanisia yhdisteitä päätyy vesistöihin. Metsän hiilitaseeksi kutsutaan yhteyttämällä sidotun ja hengityksessä

This work is focused on how external factors influence fluxes of the key nutrients, nitrogen, phosphorus and carbon in boreal streams and rivers and thus control the annual and inter-annual dynamics in chemistry and biology of the recipient lakes. Approaches and research tools applied in the study include long-term monitoring, field measurements, budget calculations, comparative studies, statistical modeling and mechanistic process-based modeling. Study on the influence of climatic factors showed that precipitation and air temperature can explain a high proportion of the annual and seasonal variability in river nutrient concentrations. However, the relationships between the weather and water quality are often masked by time lags in hydrology, seasonality and complexity of all the affecting factors. To define the study to the influence of hydrology on nitrate (NO3) in rivers, NO3 concentrations and loads were compared between summer seasons with high and low discharge. The highest concentrations were observed during the high discharge summers when the summer NO3 load comprised more than half of the annual load. This caused remarkable changes on the nutrient levels in the recipient lake during high discharge summers, affecting the ecosystem of the lake during the growing season. The mass balance calculations for the recipient lake, Lake Pääjärvi, showed that the mean annual retention for total phosphorus (tot P) in the lake was as high as 74% while the values were lower for total nitrogen (tot N) (27%) and total organic carbon (TOC) (34%). It is evident that Pääjärvi has the effect of decreasing nutrient concentrations downstream. The results of the study of carbon (C) in a chain of five lakes highlighted the effect of the lake size and its setting on the catchment. Hydrological import and export of TOC dominated the carbon fluxes especially in the small drainage lakes in the middle of the chain. In-lake processes presumably had greater influence on the C fluxes in th, Jokien ja purojen kuljettamilla ravinnemäärillä on suuri vaikutus järvien vedenlaatuun. Tässä työssä tutkittiin jokien ja purojen kuljettamien typen, fosforin ja hiilen määriin vaikuttavia tekijöitä boreaalisella valuma-alueella. Työssä hyödynnettiin purojen ja järven pitkäaikaisseurannan tuloksia, kenttämittauksia, taselaskelmia, vertailututkimuksia, tilastollista mallinnusta ja prosessimallinnusta. Tutkimuskohteet sijaitsivat Lammilla, Etelä-Hämeessä, noin 50 km säteellä toisistaan. Jokien ravinnepitoisuuksien vuodenaikaisella ja vuosittaisella vaihtelulla on yhteys sademääriin ja ilman lämpötilaan, mutta vaikutusten tutkimista vaikeuttaa mm. se, että sääolot voivat vaikuttaa viiveellä veden kulkeutumiseen valuma-alueelta. Vaikutus on erilainen myös eri vuodenaikoina. Verrattaessa purojen nitraattityppipitoisuuksia ja kuormitusta kesinä jolloin virtaamat olivat suuria niihin kesiin, jolloin virtaamat olivat pieniä, huomattiin, että korkeimmat pitoisuudet esiintyivät suurten virtaamien aikaan, ja vuosittaisesta nitraattikuormituksesta jopa yli puolet saattoi tapahtua kesän aikana. Nitraattikuormituksen ajoittumisella kesäaikaan on epäilemättä vaikutuksia kuormituksen vastaanottavan järven kemiaan ja biologiaan. Kun ravinteiden pidättymistä järveen tutkittiin taselaskemien avulla, havaittiin, että keskimäärin 74% järveen tulleesta fosforista pidättyi järveen. Typpeä pidättyi 27% ja orgaanista hiiltä 34%. Järvi siis vaikutti selvästi vähentävästi alapuolisen joen ravinnepitoisuuksiin. Kun hiilen pidättymistä ja budjetteja tutkittiin viiden järven ketjussa, havaittiin, että järven koolla ja sen sijainnilla valuma-alueella oli suuri merkitys. Jokien kuljettama orgaaninen hiili hallitsi budjettia pienillä ketjun keskellä sijaisevilla järvillä. Toisaalta suurilla järvillä, jotka sijaitsivat alempana järviketjussa, järven sisäisillä prosesseilla oli suurempi merkitys. Yleistettäessä järviketjun järviltä tehtyjen hiilibudjettilaskelmien tuloksia alueellisesti havaittiin, e

The Arctic region is experiencing significant environmental, social and geopolitical changes as climate change impacts the region and thaws the Arctic sea-ice. The notable amount of emerging hydrocarbon and other resources as well as new navigation routes have attracted a lot of interest by a variety of Arctic and non-Arctic actors. The European Union (EU) has been one of these actors. The Arctic affairs have gained increasing attention within its institutions since the launching of the EU s Arctic policy in 2008. The purpose of this study is to find out how the Arctic is perceived in the eyes of the EU as well as how and to what extent the environmental dimension emerge in relation to other topics. A secondary purpose is to examine how these perceptions have changed since 2008. A comprehensive material is used, covering all relevant EU documents. The material is analyzed using a three-staged coding method within Grounded theory. The EU documents discuss several important topics relating to the Arctic region. This study identifies six categories of these topics. These relate to the changes that the Arctic region is facing, the emerging resources, the geopolitical situation and the governance of the region, the EU s role in the Arctic as well as the protection of the Arctic environment. The qualitative approach is mixed with quantitative aspect to find out how much attention each of these concepts get in the documents and how significant the environmental dimension is compared to the other concepts. The EU is globally recognized as an ambitious environmental actor. This study shows that the environmental aspects are well represented also in the EU s Arctic policy documents. The focus of the documents has changed over the years from Arctic resources and a range of problems towards the importance of cooperation and environmental protection in the region. Environmental protection has been motivated by the responsibilities that the EU feels towards the region. However, a, Ilmastonmuutoksen seurauksena arktinen alue on kohtaamassa suuria muutoksia, jotka aiheuttavat haasteita alueen ympäristölle, asukkaille sekä geopolitiikalle. Merijään asteittaisen sulamisen vuoksi arktisia vetyhiilija muita resursseja on tulevaisuudessa helpompi hyödyntää. Lisäksi Jäämerelle on aukeamassa uusia merenkulkureittejä. Näiden muutosten vuoksi arktinen alue on herättänyt laajaa ja yhä kasvavaa kiinnostusta niin arktisissa kuin muissakin toimijoissa, joista Euroopan Unioni (EU) on yksi esimerkki. Arktiset asiat nousivat EU:n agendalle vuonna 2008 ja ovat siitä asti saaneet osakseen kasvavaa mielenkiintoa EU:n instituutioissa. Tämän tutkimuksen tavoitteena on selvittää, mitkä asiat ovat nousseet esille EU:n kehittäessä arktista politiikkaansa sekä miten ja kuinka paljon ympäristöasioita on käsitelty muihin asioihin verrattuna. Toisena tavoitteena on selvittää, kuinka EU:n käsitys arktisesta alueesta on muuttunut vuodesta 2008. Tutkimuksessa hyödynnetään kattavaa aineistoa, joka käsittää kaikki oleelliset arktiseen politiikkaan liittyvät EU:n asiakirjat. Aineisto analysoidaan Grounded theory menetelmän avulla, jossa aineisto koodataan kolmivaiheisesti. EU:n asiakirjoissa nousee esiin useita arktiseen alueeseen liittyviä aiheita. Tässä tutkimuksessa nämä aiheet jaetaan kuuteen kategoriaan, jotka liittyvät arktisen alueen kokemiin muutoksiin, uusiin resursseihin, geopoliittiseen tilanteeseen ja alueen hallintaan, EU:n rooliin arktisella alueella sekä arktisen ympäristön suojeluun. Kvalitatiiviseen analyysiin yhdistetään kvantitatiivista analyysiä, jonka avulla voidaan tutkia sitä, kuinka paljon kukin näistä kategorioista saa huomiota EU:n dokumenteissa ja kuinka merkittävä ympäristöaspekti on muihin kategorioihin verrattuna. EU tunnetaan kansainvälisesti kunnianhimoisena ympäristötoimijana. Tämä tutkimus osoittaa, että ympäristöasiat ovat laajasti esillä myös EU:n arktisessa politiikassa. Arktisen politiikan painopiste on vuosien mittaan muuttunut niin, että

In lake-rich regions, the gathering of information about water quality is challenging because only a small proportion of the lakes can be assessed each year by conventional methods. One of the techniques for improving the spatial and temporal representativeness of lake monitoring is remote sensing from satellites and aircrafts. The experimental material included detailed optical measurements in 11 lakes, air- and spaceborne remote sensing measurements with concurrent field sampling, automatic raft measurements and a national dataset of routine water quality measurements from over 1100 lakes. The analyses of the spatially high-resolution airborne remote sensing data from eutrophic and mesotrophic lakes showed that one or a few discrete water quality observations using conventional monitoring can yield a clear over- or underestimation of the overall water quality in a lake. The use of TM-type satellite instruments in addition to routine monitoring results substantially increases the number of lakes for which water quality information can be obtained. The preliminary results indicated that coloured dissolved organic matter (CDOM) can be estimated with TM-type satellite instruments, which could possibly be utilised as an aid in estimating the role of lakes in global carbon budgets. Based on the results of reflectance modelling and experimental data, MERIS satellite instrument has optimal or near-optimal channels for the estimation of turbidity, chlorophyll a and CDOM in Finnish lakes. MERIS images with a 300 m spatial resolution can provide water quality information in different parts of large and medium-sized lakes, and in filling in the gaps resulting from conventional monitoring. Algorithms that would not require simultaneous field data for algorithm training would increase the amount of remote sensing-based information available for lake monitoring. The MERIS Boreal Lakes processor, trained with the optical data and concentration ranges provided by this study, enabl, Kaukokartoituksella saadaan alueellisesti ja ajallisesti kattavaa tietoa järvistä ja niiden vedenlaadusta. Tämän kaltaiselle tiedolle on erityistä tarvetta runsasjärvisillä alueilla, joilla vain pientä osaa järvistä pystytään vuosittain seuraamaan perinteisin menetelmin. Tässä väitöskirjatyössä selvitettiin eri tulkintamenetelmien ja kaukokartoitusinstrumenttien soveltuvuutta Suomen järvien vedenlaadun arvioimiseksi sekä menetelmiä valon tunkeutumissyvyyden määrittämiseksi. Kaukokartoitus soveltuu instrumentin ominaisuuksista riippuen sameuden, rehevyystason, humuksen ja näkösyvyyden arviointiin. Väitöskirjassa osoitettiin, että boreaalisille järville kehitetyn prosessorin avulla tulkitut MERIS satelliittikuvat arvioivat sameutta hyvällä tarkkuudella ilman kuvakohtaista kalibrointia. Prosessorin opettamiseen käytettiin Suomen järvien optisia ominaisuuksia ja vedenlaadun vaihtelua. Menetelmät, jotka eivät vaadi kenttähavaintoja algoritmien kalibrointiin, lisäävät huomattavasti käyttökelpoisten kaukokartoitusarvioiden määrää. Alueellisesti tarkkojen TM-tyyppisten satelliittikuvien ilmakehäkorjaus ei riittävästi korjannut kuvien välistä vaihtelua. Näin ollen näiden kuvien käyttö järvien seurantaan edellyttää ylilennon kanssa samanaikaisia kenttämittauksia tulkinnan avuksi. Suomessa yleiset humusjärvet ovat kaukokartoituksen kannalta haasteellisia, koska niistä heijastuvan valon määrä on alhainen. Kenttämittaukset ja mallinnustulokset osoittivat, että humuspitoisuuden arviointi onnistuu näissäkin järvissä, mutta satelliittikuvista korkeiden humuspitoisuuksien tulkinta riippuu pitkälti ilmakehäkorjauksen onnistumisesta ja instrumentin ominaisuuksista. Korkea humuspitoisuus voi häiritä a-klorofyllin arviointia, mutta tulkintaa voidaan parantaa luokittelemalla järvet humuspitoisuuden perusteella. Tarkan alueellisen resoluution lentokonekuvat osoittivat, että rehevissä järvissä a-klorofylli vaihtelee huomattavasti alueellisesti. Perinteisillä menetelmillä saatava arvio voi

Despite their small surface area on Earth, freshwater ecosystems have recently been recognized as important components of the global carbon budget. The external loading of terrestrial organic carbon enhances the net heterotrophy in lake ecosystems, leading to CO2 supersaturation in most of the world s lakes, and lacustrine water bodies are therefore clear sources of carbon to the atmosphere. The present study provides information on carbon gas (CO2 and CH4) concentrations and fluxes from three large dimictic lakes in southern Finland with contrasting water quality: Lake Pääjärvi (a humic lake), Lake Ormajärvi (a clear-water lake) and the Enonselkä basin in Lake Vesijärvi (an urban clear-water lake basin). The lakes were intensively sampled throughout the open-water period for general limnology as well as for biology to determine the processes behind the gas fluxes. Greenhouse gases determinations were based on surface water concentrations and gas accumulation in floating closed chambers. Fluxes were analysed at different times of the year, during the stratification period (summer) and mixing periods (spring and autumn). The gas transfer velocities (k600) of CO2 and CH4 were related to wind speed during the mixing periods. The study years contrasted each other, i.e. the summer of 2004 was rainy, whereas the summer of 2005 was warm with precipitation close to the long-term average, allowing a comparison of the lake response to different weather conditions. In this study, the greatest carbon gas evasions from the lake surfaces were measured during the spring and autumn mixing periods. The wind speed had a stronger effect on the gas transfer velocity (k600) of CO2 and CH4 in spring than in the autumn. However, there was distinctive gas exchange variability during the summer after rain events. In the humic Lake Pääjärvi, the high precipitation resulted in a large peak in CO2 and CH4 fluxes, which contributed 46% and 48% to the annual fluxes of CO2 and CH4, respectively., Tässä työssä tarkasteltiin kahden tärkeimmän kasvihuonekaasun eli hiilidioksidin (CO2) ja metaanin (CH4) pitoisuuksia ja ilmakehän ja pintaveden välisiä kaasuvoita sekä kaasunvaihdon takana olevia tekijöitä kolmessa eteläsuomalaisessa suurehkossa järvessä. Tutkimusjärvet olivat ruskeavetinen Pääjärvi ja kirkasvetinen Ormajärvi, jotka molemmat sijaitsevat Hämeenlinnan Lammilla maalaisympäristössä, sekä voimakkaan kaupunkivaikutuksen alainen Enonselkä Lahden Vesijärvessä. Kaasunvaihdon takana mahdollisesti olevista tekijöistä tutkittiin varsinkin biologista hiilen sitomista eli perustuotantoa sekä hiilen mineralisaatiota eli hajoamisprosesseja. Tutkimukset ajoittuivat sekä kevään ja syksyn täyskiertoihin että kesän kerrostuneisuuteen ja kattoivat näin ollen avovesikauden. Koska tutkimusvuodet 2004 ja 2005 poikkesivat sääoloiltaan selvästi toisistaan, päästiin myös vertaamaan sääilmiöiden, varsinkin kesäisten sateisuusjaksojen, vaikutusta järven ja ilmakehän väliseen kaasunvaihtoon ja sen takana oleviin prosesseihin. Tutkimustulokset osoittivat, että kasvihuonekaasujen vuot järvistä ilmakehään olivat suurimmillaan kevään ja syksyn täyskiertojen aikaan. Tuulen merkitys kaasunvaihdolle oli suurempi keväällä kuin syksyllä. Sateisuuden seurauksena järven kesäaikaiset kaasuvuot kasvoivat. Pääjärvessä kesäsateisuuden kaksinkertaistumisen seurauksena sekä hiilidioksidin että metaanin vuossa havaittiin maksimi, joka vastasi puolta järven vuotuisesta kaasunvaihdosta. Ormajärvessä vastaava osuus oli 40 %. Ormajärven vaste sateisuuden kasvuun ei ollut yhtä välitön kuin Pääjärven, mutta sateisuuden seurauksena Ormajärvi muuttui hiilidioksidin pienestä nielusta sen selväksi lähteeksi. Enonselkä, jossa kesällä kerrostuneisuuden aikaan alusvesi on säännöllisesti ollut hapeton, vapautti koko avovesikauden ajan hiilidioksidia. Myös metaania vapautui jatkuvasti siitäkin huolimatta, että valtaosa pohjan anaerobisissa oloissa tuotetusta metaanista hapettui vesipatsaassa biologisesti. Sate

The complexity, ambiguity and various sources of uncertainty related to fisheries systems are increasingly acknowledged. This has led to questioning the conventional practices of producing the knowledge base for fisheries policy. The prevailing practice relies on biological stock assessments, whereas uncertainties stemming from the behavior of humans are usually ignored. Focusing on biological management advice has further led to defining management objectives and related reference points in biological terms only. Currently, both scientists and managers call for expanding the practical science-policy cycles to incorporate social sciences and economics and to analyze the different types of knowledge in integrated frameworks. In this thesis, the potential of Bayesian belief networks (BBNs) to broaden the knowledge base of fisheries management is discussed. Applications to social sciences and to interdisciplinary settings are demonstrated in relation to Baltic salmon and Central Baltic herring fisheries. BBNs are based on the idea of structuring problems into acyclic cause-effect relationships and quantifying the relationships with values expressing subjective degree of belief. With their subjective perspective to knowledge, BBNs have features in common with the constructivist and hermeneutic theories of social sciences. This facilitates applications of BBNs to social sciences, and further enables combining social knowledge with biological and economic knowledge. An interdisciplinary model provides a framework to examine interactions between various uncertainties, objectives, and stakeholder interests, and thereby to anticipate consequences of decisions prior to their implementation. Addressing implementation uncertainty by quantifying fishers potential reactions to management measures can question decisions calculated optimal by biological or bio-economic models and turn attention to options that fishers support. BBNs provide a decision tool and a device for participa, Maailman kalakantojen tila on hälyttävä. Jopa 85 % niistä on romahtanut, ylikalastettu tai kalastetaan tuotantokyvyn äärirajoilla. Kalastuksen säätely perustuu vuosittain laadittavaan, yksittäisen kalakannan tilan ja sen tulevaisuuden säätelyvaihtoehtojen arvioinnista koostuvaan tieteelliseen neuvonantoon, joka suhteutetaan biologisesti määriteltyihin tavoitteisiin. Viime aikoina perinteiset tutkimuskäytännöt on kuitenkin kyseenalaistettu ja neuvonannon puutteellisuus tiedostettu. Se jättää huomiotta ns. rakenteellisen epävarmuuden, jolla tarkoitetaan sekä biologisia että ihmisten toimintaan liittyviä tuntemattomia tekijöitä ja niiden dynamiikkaa. Pelkästään biologisesta näkökulmasta tehtävä tavoitteiden määrittely ei myöskään vastaa EU:n Yhteisen Kalastuspolitiikan (YKP) ohjelmaa. Tulkinnanvaraisuudessaan käsittelemätön rakenteellinen epävarmuus hankaloittaa kalastajien ja muiden toimijaryhmien osallistamista päätösprosesseihin, mihin YKP pyrkii. Väitöstutkimuksessa ehdotetaan Bayes-verkkoja menetelmäksi laajentaa kalastuksen säätelyn tieteellistä pohjaa, mitä myös YKP peräänkuuluttaa. Kausaalisuhteisiin perustuvien Bayes-verkkojen avulla voidaan strukturoida ja kvantifioida rakenteellista epävarmuutta sekä yhdistää monen tyyppistä todennäköisyyspohjaista tietoa. Subjektiiviseen todennäköisyyteen perustuva Bayes-ajattelu lähestyy ymmärtämiseen ja tulkintaan perustuvia sosiologisia teorioita. Tämä helpottaa menetelmän soveltamista sosiologiseen tutkimukseen, ja edelleen mahdollistaa sosiologisen tiedon yhdistämisen biologiseen ja taloustieteen menetelmin tuotettuun tietoon. Kalastuksen säätelyyn liittyvät toimenpiteet kohdistuvat ensin ihmisen toimintaan ja vasta välillisesti kalakantoihin. Siksi kalastajien näkemyksiin kohdistuva sosiologinen tutkimus yhdistettynä Bayes-pohjaiseen päätösanalyysiin voi merkittävästi vähentää toimeenpanoon liittyvää epävarmuutta; päätösanalyysi auttaa ennakoimaan päätösten seurauksia ennen niiden toimeenpanoa. Sosiologisten sovellust

Dissolved organic matter (DOM) in surface waters originates from allochthonous and autochthonous sources, the latter of which includes exudation by phytoplankton, viral lysis of planktonic organisms and 'sloppy' feeding by zooplankton. The concentration of DOM in seawater exceeds by one to two orders of magnitude that of particulate organic matter. Thus the DOM pool may be crucial to nutrition of pelagic osmotrophs, such as bacteria and algae, which are capable of exploiting dissolved organic substrates. In this thesis, monitoring surveys and laboratory experiments were used to examine the seasonal dynamics of DOM, including interactions of DOM and heterotrophic bacteria, in the Gulf of Finland, northern Baltic Sea, which is rich in allochthonous humic DOM. Despite the large ambient DOM pools and their potentially marked influence in the planktonic food webs and biogeochemical cycles of carbon and nutrients, few investigations in the Baltic Sea have focused on the dynamics of DOM, and information from the Gulf of Finland is almost lacking. In this thesis, seasonal changes in the net pools of dissolved organic C (DOC), N (DON) and P (DOP) were followed along with ambient key physical, chemical and biological variables on a shore-to-open-sea salinity gradient once in January and biweekly during the phytoplankton growth season. Horizontal coverage of these data was complemented with DOM samplings along a transect from the western to the eastern part of the Gulf. Autochthonous DOM accumulated throughout the productive season and the accumulated DOM was N- and P-rich compared with the bulk DOM pool in the surface layer of the Gulf of Finland. Notable DOM accumulation occurred during the actively growing and declining phases of spring and late summer blooms. Total export estimates of surface DOC, DON and DOP by autumn overturn corresponded to about 11 25% of reported annual particulate organic matter sedimentation in our study area. Seasonal variation in the availability, Merten liuennut orgaaninen aines (DOM) muodostuu kasviplanktontuotannosta ja maalta peräisin olevasta aineksesta. Liuenneen orgaanisen hiilen pitoisuus valtamerissä on samaa luokkaa kuin ilmakehän hiilidioksidipitoisuus, ylittäen kymmenestä sataan kertaan merten hiukkasmaisen orgaanisen hiilen pitoisuuden. Lisäksi DOM sisältää suurimman osan sitoutuneesta typestä ja fosforista merten sekoittuneessa pintakerroksessa. DOM varannot muodostavatkin merkittävän ravinnonlähteen merten bakteereille ja kasviplanktonille, ja ovat keskeisessä osassa merten hiilen, typen ja fosforin biogeokemiallista kiertoa. Muutokset DOM-varannoissa voivat vaikuttaa sekä merten kykyyn sitoa hiilidioksidia että kasviplanktonkukintojen kestoon ja voimakkuuteen. Tässä työssä tutkittiin DOMin dynamiikkaa Suomenlahdella, keskittyen toisenvaraisten bakteerien ja DOMin vuorovaikutuksiin. Huolimatta Itämeren suurista DOM-pitoisuuksista, DOM-tutkimusta on Itämerellä tehty vain vähän, ja erityisesti Suomenlahdelta aiempaa tietoa on niukasti. Tässä työssä seurattiin liuenneen orgaanisen hiilen (DOC), typen (DON) ja fosforin (DOP) vuodenaikaista vaihtelua Suomenlahden rannikolta avomerelle. Kasviplanktontuotannosta peräisin olevan typpi- ja fosforipitoisen DOMin havaittiin kertyvän pintaveteen sekä kasviplanktonkukintojen aikana että niiden hajotessa. Kertyminen johti DOMin vertikaaliseen kulkeutumiseen pintavedestä syväveteen ja advektioon ympäröiville merialueille. DOMin vertikaalinen kulkeutuminen näyttäisi olevan Suomenlahdella vähäistä verrattuna hiukkasmaisen orgaanisen aineksen kulkeutumiseen. Bakteerikasvatuskokeissa havaittiin että lähes koko DOC-varanto oli keväällä ja alkukesästä bakteereille huonosti käyttökelpoista, kun taas DON-varannon biologinen hajoavuus vaihteli. Loppukesän syanobakteerikukinnan ("sinileväkukinnan") aikana ja jälkeen bakteereille käyttökelpoista DOCia ja DONia kertyi vesipatsaaseen. Bakteereja kasvatettiin erilaisten ravinnelisäysten kanssa ja havaittiin että pintavedes

Lakes serve as sites for terrestrially fixed carbon to be remineralized and transferred back to the atmosphere. Their role in regional carbon cycling is especially important in the Boreal Zone, where lakes can cover up to 20% of the land area. Boreal lakes are often characterized by the presence of a brown water colour, which implies high levels of dissolved organic carbon from the surrounding terrestrial ecosystem, but the load of inorganic carbon from the catchment is largely unknown. Organic carbon is transformed to methane (CH4) and carbon dioxide (CO2) in biological processes that result in lake water gas concentrations that increase above atmospheric equilibrium, thus making boreal lakes as sources of these important greenhouse gases. However, flux estimates are often based on sporadic sampling and modelling and actual flux measurements are scarce. Thus, the detailed temporal flux dynamics of greenhouse gases are still largely unknown. ----- One aim here was to reveal the natural dynamics of CH4 and CO2 concentrations and fluxes in a small boreal lake. The other aim was to test the applicability of a measuring technique for CO2 flux, i.e. the eddy covariance (EC) technique, and a computational method for estimation of primary production and community respiration, both commonly used in terrestrial research, in this lake. Continuous surface water CO2 concentration measurements, also needed in free-water applications to estimate primary production and community respiration, were used over two open water periods in a study of CO2 concentration dynamics. Traditional methods were also used to measure gas concentration and fluxes. The study lake, Valkea-Kotinen, is a small, humic, headwater lake within an old-growth forest catchment with no local anthropogenic disturbance and thus possible changes in gas dynamics reflect the natural variability in lake ecosystems. CH4 accumulated under the ice and in the hypolimnion during summer stratification. The surface water CH4, Sisävesien merkitys hiilenkierrolle on huomattava pohjoisella havumetsävyöhykkeellämme, missä järvien osuus maapinta-alasta voi paikoin olla jopa yli 20%. Järviimme kulkeutuu suuria määriä orgaanista hiiltä ympäröiviltä valuma-alueilta, mutta toisaalta epäorgaanisen hiilen määrä hiilen kokonaiskuormassa on pitkään ollut arvoitus. Osa metsien tuottamasta orgaanisesta hiilestä muuntuu järvien biologisissa prosesseissa metaaniksi ja hiilidioksidiksi, mistä johtuen järvet ovat pääsääntöisesti näiden tärkeiden kasvihuonekaasujen lähteitä ilmakehään. Kaasujen vaihto järven ja ilmakehän välillä on kuitenkin suurin epävarmuustekijä, kun määritetään järvien roolia alueellisessa hiilenkierrossa. Tämä johtuu siitä, että perinteiset tutkimusmenetelmät ovat niin työläitä, että edustavan mittausaineiston kerääminen on hankalaa. Yleisesti käytetyt menetelmät voivat myös muuttaa luonnollista kaasujen vaihtoa ja siten vääristää tuloksia. Tutkin työssäni pienen, luonnontilaisen metsäjärven metaani- ja hiilidioksidipitoisuuksien, sekä järven ja ilmakehän välisen kaasujen vaihdon ajallista vaihtelua. Käytin hiilidioksidimittauksissa järvitutkimuksessa uusia jatkuvatoimisia mittausmenetelmiä ja testasin niiden käyttökelpoisuutta suhteessa perinteisiin menetelmiin. Tulosten perusteella arvioin tutkimusjärveni roolia alueellisessa hiilenkierrossa. Järven lämpötilakerrostuminen sääteli kasvihuonekaasujen pitoisuuksien ajallista vaihtelua. Keskimäärin pitoisuudet kohosivat jääpeitteisenä aikana, kuten myös alusvedessä kesäkerrostuneisuuden aikaan. Päällysvedessä pitoisuudet olivat kesällä lähes tasapainossa ilmakehän kanssa. Metaanipitoisuudet olivat koko ajan tasapainopitoisuutta suuremmat, hiilidioksidilla havaittiin kesällä ajoittain myös alikyllästystilanteita eli järvi toimi hiilidioksidin nieluna. Metaanin biologinen hapetus vesipatsaassa oli tehokasta keväällä ja kesällä, ja suurimmat päästöt ajoittuivatkin syksyn täyskiertoon. Hiilidioksidipäästöt ilmakehään olivat suurimmillaan kev

This work examines stable isotope ratios of carbon, oxygen and hydrogen in annual growth rings of trees. Isotopic composition in wood cellulose is used as a tool to study past climate. The method benefits from the accurate and precise dating provided by dendrochronology. In this study the origin, nature and the strength of climatic correlations are studied on different temporal scales and at different sites in Finland. The origin of carbon isotopic signal is in photosynthetic fractionation. The basic physical and chemical fractionations involved are reasonably well understood. This was confirmed by measuring instantaneous photosynthetic discrimination on Scots pine (Pinus sylvestris L.). The internal conductance of CO2 was recognized to have a significant impact on the observed fractionation, and further investigations are suggested to quantify its role in controlling the isotopic signal of photosynthates. Isotopic composition of the produced biomass can potentially be affected by variety of external factors that induce physiological changes in trees. Response of carbon isotopic signal in tree ring cellulose to changes in resource availability was assessed in a manipulation experiment. It showed that the signal was relatively stable despite of changes in water and nitrogen availability to the tree. Palaeoclimatic reconstructions are typically based on functions describing empirical relationship between isotopic and climatic parameters. These empirical relationships may change depending on the site conditions, species and timeframe studied. Annual variation in Scots pine tree ring carbon and oxygen isotopic composition was studied in northern and in central eastern Finland and annual variation in tree ring latewood carbon, oxygen and hydrogen isotopic ratio in Oak (Quercus robur L.) was studied in southern Finland. In all of the studied sites at least one of the studied isotope ratios was shown to record climate strongly enough to be used in climatic reconstructions., Tässä väitöskirjassa tutkittiin hiilen, hapen ja vedyn stabiilien eli pysyvien isotooppien suhdetta puiden vuosilustoissa ja niiden käyttöä tiedonlähteenä menneistä ilmastonvaihteluista. Kemiallisissa, fysikaalisissa ja biologisissa prosesseissa saman alkuaineen isotooppien suhde hieman muuttuu, eli tapahtuu fraktioitumista. Puuaineksessa isotooppisuhteet muuttuvat riippuen siitä millaisissa kasvuoloissa ja ilmastossa puu on kasvanut. Kun isotooppisuhde mitataan puun vuosilustosta, lusto voidaan dendrokronologisten menetelmien avulla ajoittaa ja isotooppisuhde yhdistää kyseisen vuoden kasvuoloihin. Aikaisemmissa tutkimuksissa Suomesta on mitattu lähinnä hiilen isotooppisuhteita puiden vuosilustoista. Tässä työssä perehdyttiin tarkemmin niihin prosesseihin jotka puussa muokkaavat hiilen isotooppisuhdetta sekä mitattiin hiilen lisäksi myös hapen ja vedyn pysyvien isotooppien suhdetta puiden vuosilustoissa. Kasvimateriaalin hiilen isotooppikoostumus määräytyy ensisijaisesti kasvin sitoessa hiiltä ilmakehästä yhteyttämällä. Tätä tutkittiin männyllä (Pinus sylvestris L.) kammiomittauksilla ja mallintamalla Etelä-Suomessa. Lisäksi tutkittiin männyn kasvuresurssien muutoksen vaikutusta vuosiluston hiilen isotooppikoostumukseen ja puun kasvuun Lapissa. Isotooppisuhteessa ei havaittu merkittävää muutosta, huolimatta kasvussa tapahtuneista muutoksista. Lapista ja Itä-Suomesta mitattiin 400 vuotta pitkät hiili- ja happi-isotooppi sekä lustonleveys aikasarjat mäntyjen vuosilustoista. Vuosittaista vaihtelua isotooppisuhteissa verrattiin säähavaintoihin viimeisen sadan vuoden ajalta. Hiilen isotooppien havaittiin korreloivan vahvasti kesälämpötilojen kanssa molemmilla alueilla. Itä-Suomessa havaittiin hapen ja myös hiilen isotooppien korreloivan kesän sademäärän kanssa. Pitkiä aikasarjoja käyttäen tehtiin 400 vuoden lämpötilarekonstruktio Lappiin ja lämpötila- ja sademäärärekonstruktiot Itä-Suomeen. Pitkiä aikasarjoja myös vertailtiin keskenään ja havaittiin niiden välisessä korr

The aim of this thesis was to study ecology of Baltic Sea ice from two perspectives. In the first two studies, sea-ice ecology from riverine-influenced fast ice to drift ice in the Bothnian Bay was investigated, whereas the last two studies focus on the sensitivity of sea-ice bacteria and algae to UVA examined in situ. The seasonal sea ice cover is one of the main characteristics of the Baltic Sea, and despite the brackish parental water, the ice structure is similar to polar ice with saline brine inclusions, the sea ice habitat. The decreasing seawater salinity from the northern Baltic Sea to the Bothnian Bay translates to decreasing brine volumes along the gradient, governing the size and community structure of the food webs in ice. However, the drift and fast ice in the Bothnian Bay may differ greatly in this sense, as drift ice may have been formed at more southern locations. Rafting and the formation of snow ice are common processes in the ice field of the Bothnian Bay. As evidenced in this thesis, rafting altered the vertical distribution of organisms and snow-ice formation provided habitable space in the better-illuminated, nitrogen-rich surface layer. The divergence between fast and drift ice became apparent at the more advanced stages, and chlorophyte biomass decreased from fast to drift ice, while the opposite held true for protozoan and metazoan biomass. The brine volumes affected the communities somewhat, and a higher percentage of flagellate species was generally linked to lower brine volumes, whereas chain-forming diatoms were mostly concentrated in layers with larger brine volumes. These results add to knowledge of the ecological significance of the ice cover lasting up to 7 months per year in this area. Sea-ice food webs are generally light-limited, but while increasing light irradiances typically enhance the primary production and further, the secondary production in sea ice, any increase in solar radiation also includes an increase in harmful UVA r, Tutkimuksessa käsitellään Itämeren jään ekologiaa kahdesta eri perspektiivistä. Ensimmäisessä osassa kuvattiin Perämeren merijään ekologiaa jokisuun läheisestä kiintojäästä ajojäähän ja toisessa osassa selvitettiin Itämeren merijään bakteerien ja levien herkkyyttä auringon UVA-säteilylle. Yksivuotinen merijää on yksi Itämeren ominaispiirteistä ja jään rakenteen samankaltaisuus polaarialueiden merijään kanssa suolaliuostaskuineen ja -kanavineen mahdollistaa aktiivisen ravintoverkon muodostumisen myös Itämeren jäässä. Meriveden suolaisuus vaikuttaa suoraan syntyvien suolaliuostaskujen tilavuuteen, joten Itämerellä niiden koko pienenee kohti Perämerta. Ajo- ja kiintojää voivat kuitenkin erota tässä suhteessa toisistaan, sillä ajojää on saattanut muodostua etelämpänä. Jään päällekkäin ajautuminen ja kohvajään muodostus ovat tyypillisiä prosesseja Perämeren jääpeitteessä. Tässä tutkimuksessa osoitettiin, että ne vaikuttavat merkittävästi myös jään kemiallisiin ja biologisiin ominaisuuksiin. Jään ajautuessa päällekkäin eliöiden vertikaalinen jakautuma muuttuu oleellisesti ja kohvajään muodostuminen laajentaa merieliöiden elinympäristöä, mikä erityisesti vähäsuolaisella Perämerellä on tärkeää. Suolaliuoksen tilavuus jäässä vaikutti jossain määrin eliöyhteisöön ja pienissä tilavuuksissa suurempi osa oli siimaeliöitä, kun taas suuremmissa tilavuuksissa ketjumaiset piilevät dominoivat. Kiinto- ja ajojään välinen ero tuli ilmeiseksi vasta sukkession myöhemmissä vaiheissa ja viherlevien biomassa pieneni kiintojäästä ajojäähän, kun taas alku- ja rataseläinbiomassalla suunta oli päinvastainen. Valo on yleisin merijään eliöiden tuotantoa rajoittava tekijä, mutta vaikka valon määrän kasvaminen lisääkin perustuotantoa ja sitä kautta toisenvaraista tuotantoa, niin samalla kasvaa myös altistus haitalliselle UVA-säteilylle. Tässä tutkimuksessa Itämeren merijään eliöt osoittivat selvää herkkyyttä luontaisille UVA-säteilyn tasoille ja vaikutuksen suuruus riippui jään aikaisemmasta valohi

This dissertation explored the ecological dimension of ecologically sustainable forest management in boreal forests, and factors of the socio-cultural dimension that affect how the concept of ecologically sustainable forest management is defined. My approach was problem-oriented and generalistic-holistic. I examined associations between the abundances of wildlife groups (grouse, large predators, small predators, ungulates) and Siberian flying squirrels, and their co-occurrence with tree structural characteristics at the regional level. The trade-offs between ecological, social and economic sustainability in forestry were explored at the regional scale. I identified a potential 'shopping basket' of regional indicators for ecologically sustainable forest management, combining the relative abundance of Siberian flying squirrels, a wildlife richness index (WRI) for grouse, diversity indices of saw-timber trees, tree age classes and the proportion of old-growth (> 120 yr) forests. I suggest that the close association between forestry activity, the proportion of young forests (< 40 yr) and a WRI for small predators can be considered as potential 'alarm bells' for regions in which the creation of trade-offs (negative relationships) between economic and ecological components of sustainable forestry is ongoing. Explorative analyses revealed negative relationships between forestry activity and a WRI of 16 game species, the WRI for grouse and tree age diversity. Socially sustainable communities compete less intensively with ecological components of forests than communities where forestry is important. Interestingly, forest ownership types (farmers, other private forest owners, the forestry industry, the State) correlated significantly with the co-occurrence of flying squirrels, grouse and diverse forest structural characteristics rather than, for instance, with the total number of protection areas, suggesting that private forest ownership can lead to increased ecological susta, Kestävä kehitys metsäalalla tänä päivänä tarkoittaa kulttuuristen, sosiaalisten, taloudellisten ja ekologisten kestävyyskomponenttien tasavertaista huomioimista päätöksenteossa. Kestävä metsätalous on metsäluonnossa tapahtuvaa toimintaa, jolla on aina välitön ja välillinen vaikutus ympäristöönsä. Käsitteen määrittämiseen ja sitä kautta toimintaan vaikuttavat toisaalta sosio-kulttuuriset tekijät. Väitöstyöni teeman dualistisesta ominaispiirteestä johtuen tutkin kestävää metsätaloutta luonnontieteellisenä ja sosio-kulttuurisena ilmiönä. Analysoin metsien ekologisesti kestävää käyttöä ja ekologisten, sosiaalisten ja taloudellisten kestävyyskomponenttien välisiä vaihtosuhteita hyödyntäen olemassa olevia seutukuntatason sosiaalista ja taloudellista hyvinvointia kuvaavia tilastoja sekä 16 riistalajin, liito-oravan sekä valtakunnallisen metsien inventointiaineistoja. Tulosten perusteella tutkimusalueen Pohjanmaan seutukunnat olivat tarkasteltujen mittareiden perusteella ekologisesti toimivampia kuin Savon ja Keski-Suomen seutukunnat. Jälkimmäisellä alueella ekologisten ja taloudellisten arvojen oletettiin olevan toisiaan pois sulkevia, kun taas Pohjanmaan alueella ei vahvaa vaihtosuhdetta havaittu. Metsänomistajarakenne selitti parhaiten alueellisia eroja. Päättelimme, että pienmetsänomistajien harjoittama metsätalous voi johtaa puuston monipuolistumiseen ja ikääntymiseen, tästä näyttävät hyötyvän tietyt metsälajit. Tarkastelin metsätoimijoiden tulkintaa ja käsityksiä kestävästä metsien käytöstä ja ekologisesta kestävyydestä. Metsien kestävän käytön sosiaalisissa reunaehdoissa on kyse kulttuuristen, sosiaalisten ja yhteiskunnallisten tekijöiden yhteisvaikutuksista, jotka muokkaavat metsätoimijoiden käsityksiä metsien ekologisesta hyvyydestä. Metsätoimijoiden arkinen toimintaympäristö voi asettaa tiukatkin reunaehdot sille miten he määrittelevät ekologisen kestävyyden. Ekologista kestävyyttä tulkittiin joko tukeutumalla ulkopuolisiin asiantuntijoihin, ammentamalla omista ko

Physicochemical characterization of freshwater samples from Finland, Sweden, the Netherlands, and Spain revealed that water hardness and pH decreased and the quantity and quality of humic substances changed considerably in this geographical series from south to north. Since the ambient water chemistry may affect the availability of chemicals, the total aqueous concentration of a chemical may be insufficient to predict the bioconcentration, subsequent biological response, and thus risk. In addition, organisms could be affected directly by water quality characteristics. In this context the main objective of this thesis was to investigate the bioavailability of selected ecotoxicologically relevant chemicals (cadmium, benzo(a)pyrene, and pyrene) in various European surface waters and to show the importance of certain water chemistry characteristics in interpreting the bioavailability and toxicity results. The bioavailability of cadmium to Daphnia magna was examined in very soft humic lake water. Humic substances as natural ligands decreased the free and bioavailable proportion of cadmium in soft lake water. As a consequence the uptake rate and the acute toxicity decreased compared with the humic-free reference. When the hardness of humic lake water was artificially elevated, the acute toxicity of cadmium decreased, although the proportion of free cadmium increased. The decreased bioavailability of cadmium in hard water was a result of effective competition for uptake by the hardness cations, especially calcium ions. The protective role of humic substances and water hardness against cadmium toxicity was also observed in Lumbriculus variegatus, although D. magna was more sensitive to cadmium. The bioavailability of two polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), pyrene and benzo(a)pyrene, was studied in European surface waters of varying water chemistry. Humic substances acted as complexing ligands with both PAHs, but the bioavailability of the more lipophilic benzo(a)pyrene, Paikallisen vesiympäristön ominaisuudet vaikuttavat siihen, kuinka suuri osuus vesistöön joutuneen kemikaalin kokonaispitoisuudesta on biosaatavaa eli voi kertyä eliöihin. Tässä väitöskirjatyössä määritettiin Alankomaista, Espanjasta, Ruotsista ja Suomesta peräisin olevien vesinäytteiden ominaisuuksia ja humusaineiden laatua. Vesinäytteistä muodostui maantieteellinen sarja, jossa useat veden fysikokemialliset ominaisuudet muuttuivat siirryttäessä etelästä pohjoiseen. Tällöin esimerkiksi veden kovuus väheni ja humusaineiden määrä kasvoi. Samanaikaisesti humusaineiden laatu muuttui olennaisesti ja pohjoismaisissa näytteissä hydrofobisten happojen eli humusaineiden suhteellinen osuus oli suurin. Työn tarkoituksena oli tutkia ekotoksikologisesti merkittävien kemikaalien (kadmiumin, pyreenin ja bentso(a)pyreenin) biosaatavuutta ominaisuuksiltaan erilaisissa makeissa vesissä ja osoittaa veden humusaineiden ja kovuuden merkitys tulkittaessa toksisuustestien tuloksia. Kadmiumin biosaatavuutta tutkittiin suomalaisissa humusvesissä, jotka ovat luontaisesti erittäin pehmeitä. Kadmiumin sitoutuminen humusaineisiin vähensi sen vapaata ja siten biosaatavaa pitoisuutta vedessä, mikä ilmeni myös merkitsevästi hitaampana akkumulaationopeutena ja vähäisempänä toksisuutena kuin humuksettomassa vertailuvedessä. Kun veden kovuutta nostettiin keinotekoisesti kovaksi tai erittäin kovaksi, kadmiumin sitoutuminen humusaineisiin väheni ja sen vapaa pitoisuus vedessä kasvoi. Silti kadmiumin biosaatavuus väheni, mikä havaittiin sen vähäisempänä toksisuutena verrattuna pehmeään veteen. Tämä johtui veden kovuutta aiheuttavan kalsiumin kilpailusta kadmiumin kanssa sitoutumisessa humusaineisiin ja kertymisessä eliöihin. Humusaineiden ja veden kovuuden todettiin suojaavan vesikirppua (Daphnia magna) ja harvasukasmatoa (Lumbriculus variegatus) kadmiumin toksisuudelta, vaikka vesikirppu olikin herkempi kadmiumille kuin harvasukasmato. Pyreenin sitoutuminen humusaineisiin oli suhteellisen heikkoa ja a

Industrial ecology is an important field of sustainability science. It can be applied to study environmental problems in a policy relevant manner. Industrial ecology uses ecosystem analogy; it aims at closing the loop of materials and substances and at the same time reducing resource consumption and environmental emissions. Emissions from human activities are related to human interference in material cycles. Carbon (C), nitrogen (N) and phosphorus (P) are essential elements for all living organisms, but in excess have negative environmental impacts, such as climate change (CO2, CH4 N2O), acidification (NOx) and eutrophication (N, P). Several indirect macro-level drivers affect emissions change. Population and affluence (GDP/capita) often act as upward drivers for emissions. Technology, as emissions per service used, and consumption, as economic intensity of use, may act as drivers resulting in a reduction in emissions. In addition, the development of country-specific emissions is affected by international trade. The aim of this study was to analyse changes in emissions as affected by macro-level drivers in different European case studies. ImPACT decomposition analysis (IPAT identity) was applied as a method in papers I III. The macro-level perspective was applied to evaluate CO2 emission reduction targets (paper II) and the sharing of greenhouse gas emission reduction targets (paper IV) in the European Union (EU27) up to the year 2020. Data for the study were mainly gathered from official statistics. In all cases, the results were discussed from an environmental policy perspective. The development of nitrogen oxide (NOx) emissions was analysed in the Finnish energy sector during a long time period, 1950 2003 (paper I). Finnish emissions of NOx began to decrease in the 1980s as the progress in technology in terms of NOx/energy curbed the impact of the growth in affluence and population. Carbon dioxide (CO2) emissions related to energy use during 1993 2004 (paper II), Kulutus, teknologia ja maailmankauppa vaikuttavat päästöjen kehitykseen Teollisen ekologian perusajatuksena on ottaa mallia luonnosta: sulkea materiaalien ja aineiden kiertoja sekä käyttää energiaa tehokkaasti. Tavoitteena on vähentää luonnonvarojen käyttöä ja päästöjä ympäristöön. Haitalliset päästöt liittyvät usein siihen, että ihminen muuttaa aineiden kiertojen luonnollista toimintaa. Liian suurina määrinä ja väärässä paikassa elintärkeät alkuaineet kuten hiili, typpi ja fosfori ovat ongelmallisia. Ihmisen aiheuttamat muutokset ympäristössä aiheuttavat monia ongelmia, globaalista ilmastonmuutoksesta alueelliseen ympäristön rehevöitymiseen. Ympäristömuutosten taustalla on monia epäsuoria makrotason tekijöitä. Väestö ja varallisuus (BKT/hlö) vaikuttavat usein päästöjä kasvattavasti. Palveluiden, kuten energian tai ruoan, käytön päästöintensiivisyys (päästöt/palvelu) sekä talouden materiaali- ja energiaintensiteetti (palvelu/BKT) vaikuttavat myös päästöjen kehitykseen. Lisäksi maakohtaisiin päästöihin vaikuttaa kansainvälinen kauppa. Makrotason muutosten tarkasteleminen auttaa hahmottamaan ympäristöongelmien ratkaisukentän laajuutta, haasteita ja mahdollisuuksia. Eri makrotason tekijöiden ja päästöjen keskinäistä merkitystä voidaan tarkastella juuri teollisen ekologian avulla. Tuoreessa väitöskirjassa Analyzing changes in macro-level drivers of country-specific emissions the role of consumption, technology and trade tarkastellaan makrotason tekijöiden vaikutusta päästöjen kehittymiseen toisistaan poikkeavien eurooppalaisten tapaustutkimusten avulla. Esimerkit ovat energian- ja ruoantuotannosta. Makrotason näkökulmaa sovelletaan myös hiilidioksidipäästöjen vähennystavoitteiden arviointiin ja kasvihuonekaasupäästöjen vähennystavoitteiden jakamiseen Euroopan Unionissa vuoteen 2020. Energiantuotannon hiilidioksidipäästöjen kehitystä tarkasteltiin Euroopan Unionissa (EU27) vuosina 1993 2004 maittain ja koko EU:n laajuisesti. Euroopan Unionin hiilidioksidipäästöt eivät kä

Lead contamination in the environment is of particular concern, as it is a known toxin. Until recently, however, much less attention has been given to the local contamination caused by activities at shooting ranges compared to large-scale industrial contamination. In Finland, more than 500 tons of Pb is produced each year for shotgun ammunition. The contaminant threatens various organisms, ground water and the health of human populations. However, the forest at shooting ranges usually shows no visible sign of stress compared to nearby clean environments. The aboveground biota normally reflects the belowground ecosystem. Thus, the soil microbial communities appear to bear strong resistance to contamination, despite the influence of lead. The studies forming this thesis investigated a shooting range site at Hälvälä in Southern Finland, which is heavily contaminated by lead pellets. Previously it was experimentally shown that the growth of grasses and degradation of litter are retarded. Measurements of acute toxicity of the contaminated soil or soil extracts gave conflicting results, as enchytraeid worms used as toxicity reporters were strongly affected, while reporter bacteria showed no or very minor decreases in viability. Measurements using sensitive inducible luminescent reporter bacteria suggested that the bioavailability of lead in the soil is indeed low, and this notion was supported by the very low water extractability of the lead. Nevertheless, the frequency of lead-resistant cultivable bacteria was elevated based on the isolation of cultivable strains. The bacterial and fungal diversity in heavily lead contaminated shooting sectors were compared with those of pristine sections of the shooting range area. The bacterial 16S rRNA gene and fungal ITS rRNA gene were amplified, cloned and sequenced using total DNA extracted from the soil humus layer as the template. Altogether, 917 sequenced bacterial clones and 649 sequenced fungal clones revealed a high soil micr, Paikallinen lyijykontaminaatio esim. ampumarata-alueilla on saanut suhteellisen vähän huomiota verrattuna laaja-alaiseen teollisuusperäiseen kontaminaatioon. Ampumarata-alueille päätynyt lyijy muodostaa riskin eliöille, pohjavesille ja myös ihmisten terveydelle. Metsittyneet ampumaradat eivät kuitenkaan usein erotu ulkonäöltään läheisistä terveistä ympäristöistä. Tässä väitöskirjassa tutkittiin Hälvälän ampumarata-aluetta Etelä-Suomessa. Saastuneen maaperän oli aiemmin osoitettu vaikuttavan mm karikkeenhajotukseen. Maan akuutista toksisuudesta saatiin kuitenkin ristiriitaista tietoa, esim. änkyrimatoihin vaikutus oli selvä mutta bakteeritestit osoittivat, että lyijyn biosaatavuus on vähäistä. Lyijyn vesiliukoisuus oli myös pientä. Lyijyresistenttien bakteerien osuus yhteisössä oli kasvanut. Väitöskirjatyössä käytettiin useita erilaisia DNA-tekniikoita tutkittaessa maaperän bakteereiden ja sienten, erityisesti ektomykorritsasienten yhteisöijä. Bakteerien ja sienten diversiteetti kontaminoituneessa maaperässä oli suuri eikä bakteerien osalta poikennut puhtaasta maasta. Sienten diversiteetti sen sijaan oli pienentynyt kontaminoituneessa maaperässä. Tämä näkyi erityisesti kantasienissä (Basidiomycota). Oordinaatioanalyysillä osoitettiin, että ektomykorritsasienten (EcM) yhteisörakenne oli muuttunut. Thelephora- suku selkeästi yleistyi kontaminoituneessa maassa, kun Pseudotomentella, Suillus ja Tylospora -sukujen frekvenssit vähenivät. Väitöskirjan yhtenä osatyönä kehitettiin tietokoneohjelma suurten DNA-aineistojen käsittelyyn ja analysoimiseen.