Browsing by discipline "ympäristöekologia"

Diesel, which belong to the fossil fuels, have been exposed recently because of global warming and because of decrease of known fossil fuel reserves. It has been estimated that reserves of fossil fuels will last next 40-50 years. Burning of fossil diesels will cause not only carbon dioxide emissions but also particle and metal emissions. There have been attempt to develop alternative energy sources. Growing alternative, which have came to the market, is renewable diesels, which can be produced from many sources such as reeds and biowaste. Biodiesels differ from fossil diesels by their chemical structure. Contrary to fossil diesel, completely renewable diesels do not contain aromatic compounds and they burn more purely. Diesel might end up in soil in accidents. Behaviour of fossil diesels in a ground is well known, however, the behaviour of renewable diesels is not known so well. Even though solubility of renewable diesels is similar with fossil diesels, renewable diesels may have different behavior due to different chemical structure compared with fossil diesels. Soil removal and taking the soil to be cleaned up is the most popular way to clean diesel contaminated soil resulted from diesel leaking. Alternative way to clean diesel contaminated soil is to use bioremediation where the microbes are used. In bioremediation microbes are added to the soil or activity of the microbes is boosted by improving living conditions of microbes by adding nutrients and oxygen. In this master thesis spreading of three different diesels qualities in soil and with water in laboratory were viewed. Results of the laboratory experiment were compared to the result of Katariina Lahti-Leikas’ lysimeter experiment in Jokimaa. Diesel qualities used in experiment were completely fossil EN590, partly renewable ProDiesel and completely renewable NEXBTL. Experiment were executed in soil columns in laboratory conditions where pure lysimeter sand were exposed to diesel. Biostimulation were made to half of the soil columns using urea that every diesel had natural decomposition and biostimulation. Soil columns were watered and hydrocarbons C10-C40 from collected water below the column were analysed. In addition, soil samples were collected and hydrocarbons C10-C40 were analysed. The pH of the soil and water samples were followed throught the experiment. Biostimulation decreased concentration of hydrocarbons in the water in every diesel quality. Biggest concentration were in water from NEXBTL columns which move in soil mostly in NAPL. In soil samples there was not the same kind of decrease in hydrocarbon concentration as in water samples. Diesel moved from the upper part of the soil columns to the lower part of soil columns during the experiment. The reason why biostimulation did not decreased the hydrocarbon concentration in soil is probably because the experiment period was too short. Other things to affect the result are probably wrong comparison of nutrients or lack of oxygen, which have slowed down decomposition of hydrocarbons. The results of this study are consistent with the results of Katariina Lahti-Leikas’ lysimeter experiment in Jokimaa.

Erään toimintansa lopettaneen vaneritehtaan tukkien hautomoaltaan pohjasedimentti oli aiempien tutkimusten mukaan pilaantunut voimakkaasti mineraaliöljyllä, jonka arveltiin olevan peräisin tukkinosturin hydrauliikkaöljystä. Sedimenttinäytteiden kromatogrammit eivät kuitenkaan vastanneet täysin minkään tunnetun öljystandardin profiilia. Siksi epäiltiin, että sedimentin sisältämät luonnonaineet, kuten puun uuteaineet, häiritsevät öljyanalyysiä. Tutkimuksen tavoitteena oli tunnistaa alustavasti sedimentin sisältämiä hiilivetyjä kemiallisten analyysien ja biotestien avulla ja siten selvittää, mistä hiilivedyt olivat peräisin. Hypoteesina oli, että hiilivedyt olivat biogeenisiä yhdisteitä. Tutkimusta varten hautomoaltaasta otettiin kaksi sedimenttinäytettä ja lisäksi kuorinäyte sedimentin päällä olleesta kuorikerroksesta sekä maaperänäyte tukkinosturin juurelta. Näytteiden sisältämiä yhdisteitä ja niiden toksisuutta tutkittiin vaikutusperustaisen analyysin avulla, joka yhdistää fraktioinnin, kemialliset analyysit ja biotestit. Lisäksi analysoitiin dieseliä ja lisäaineetonta voiteluöljyä sisältävä tuore mineraaliöljynäyte. Sen avulla selvitettiin, mihin fraktioihin öljyhiilivedyt menevät, miten öljyhiilivedyt käyttäytyvät vaikutusperustaisessa analyysissä ja miten suuren toksisuuden ne aiheuttavat tutkittaviin sedimentti-, kuori- ja maaperänäytteisiin verrattuna. Näytteet analysoitiin SFS-EN ISO 16703 mukaisella öljyanalyysilla, jotta tuloksia voitiin vertailla aiempiin tuloksiin. Vaikutusperustaista analyysia varten näytteet fraktioitiin viiteen fraktioon, joiden lisäksi analysoitiin kokonaisnäytteet. Alustava tunnistus tehtiin non-target analytiikalla. Akuutin toksisuuden testieliöinä käytettiin Aliivibrio fischeri -valobakteeria ja Daphnia magna -vesikirppua. Alustavan tunnistuksen mukaan näytteet sisälsivät hartsihappoja, niiden muuntumistuotteita sekä muita puun uuteaineita. Toksisimmat fraktiot sisälsivät alkyylifenantreeneihin kuuluvaa reteeniä. Näytteiden ei sen sijaan havaittu sisältävän mineraaliöljyä. Tutkimuksen tulokset osoittivat vaikutusperustaisen analyysin toimivuuden monimutkaisen sedimenttinäytteen sisältämien hiilivetyjen alustavassa tunnistamisessa ja toksisuuden selvittämisessä. Tulosten perusteella puun uuteaineet uuttuvat standardin mukaisessa öljyanalyysissä ja käyttäytyvät öljyhiilivetyjen tavoin, jolloin ne voivat nostaa näytteen hiilivetypitoisuutta. Tästä voi seurata turhia kunnostustoimenpiteitä. Standardin mukainen öljyanalyysi ei siksi sovellu näytteille, jotka sisältävät runsaasti orgaanista ainesta. Analyysimenetelmiä tulee kehittää, jotta biogeeniset yhdisteet voidaan luotettavasti tunnistaa orgaanista ainesta sisältävistä näytteistä ja erottaa kvantitatiivisesti öljyhiilivedyistä.

Osallistumisella ja vuorovaikutuksella on tärkeä rooli nykypäivän suunnittelussa. Vuonna 2000 voimaan astuneen uuden maankäyttö- ja rakennuslain myötä viimeisen kahden vuosikymmenen aikana osallistumisen merkitys suunnittelussa on korostunut. Riittävien osallistumismahdollisuuksien tarjoaminen erityisesti kaupunkiluontoa koskevissa kaavahankkeissa on tärkeää – kaupunkiluonto ja viheralueet ovat merkityksellisiä osallisille ja halu osallistua niitä koskeviin suunnitteluhankkeisiin on usein suuri. Osallistumiseen perinteisesti käytettyjä menetelmiä on kuitenkin kritisoitu niiden tehottomuudesta tavoittaa hiljaisempia ihmisryhmiä ja vastata osallisten tarpeisiin. Yhteiskunnan muutoksen ja teknologian kehityksen myötä onkin herännyt tarve kehittää uusia osallistumismenetelmiä, joihin lukeutuvat myös karttapohjaiset osallistumismenetelmät. Karttapohjaiset osallistumismenetelmät, tai karttakyselyt, lukeutuvat yleisnimityksellä PPGIS (public participation geoinformatic system) tunnettuihin paikkatietojärjestelmiä hyödyntäviin osallistumismenetelmiin. Karttapohjaisten osallistumismenetelmien avulla suunnitteluhankkeen osalliset voivat luoda uutta paikkasidonnaista tietoa merkitsemällä ideoitaan, havaintojaan ja kommenttejaan suoraan kartalle. Karttapohjaisten osallistumismenetelmien etuihin kuuluu muun muassa se, etteivät ne sido vastaamista tiettyyn aikaan ja paikkaan ja siten kannustavat matalan kynnyksen osallistumiseen. Karttapohjaiset osallistumismenetelmät soveltuvat myös käytettäväksi kaupunkiluonnon suunnittelussa. Alueiden merkityksellisyyden ja aktiivisen virkistyskäytön vuoksi kaupunkilaiset omaavat usein niistä runsaasti kokemusperäistä tietoa, jonka keräämiseen karttapohjaiset osallistumismenetelmät tarjoavat tehokkaan keinon. Karttapohjaisten osallistumismenetelmien vaikuttavuutta kaupunkiluonnon suunnittelussa tutkittiin viiden tutkimushaastattelun avulla. Tutkimukseen valittiin viisi päättynyttä tai pian päättyvää kaavahanketta, joissa oli hyödynnetty karttapohjaisia osallistumismenetelmiä: Helsingin yleiskaava 2050, Urban Helsinki -kollektiivin varjoyleiskaava Pro Helsinki 2.0, Mikkelin kantakaupungin osayleiskaava 2040, Teivaan kylpylähotellin asemakaava ja Rovaniemen ja ItäLapin maakuntakaava. Jokaiseen haastatteluun osallistui 2–3 henkilöä, jotka olivat osallistuneet joko karttakyselyn toteutukseen tai sen tuloksien huomioimiseen lopullisessa kaavassa. Tutkimushaastattelujen avulla haluttiin vastata seuraaviin tutkimuskysymyksiin: (1) Onko karttapohjaisilla osallistumismenetelmillä vaikutusta kaupunkiluonnon suunnittelussa? (2) Onko karttapohjaisilla osallistumismenetelmillä enemmän vaikutusta kuin perinteisillä osallistumismenetelmillä? (3) Millä edellytyksillä karttapohjaisten osallistumismenetelmien käyttö on tehokasta ja vaikuttavaa? Haastateltavat olivat pääosin tyytyväisiä karttapohjaisten osallistumismenetelmien käyttöön ja kaikki olivat halukkaita käyttämään niitä myös tulevissa kaavahankkeissa. Kyseisten menetelmien vaikuttavuuden ja käytön tehokkuuden havaittiin olevan hyvin tapauskohtaista. Tutkimushaastatteluissa kuultiin sekä onnistuneita että epäonnistuneita esimerkkejä karttakyselyiden vaikuttavuudesta – karttapohjaisilla osallistumismenetelmillä voidaan siten todeta olevan potentiaalista vaikuttavuutta kaupunkiluonnon suunnittelussa. Suurin osa haastateltavista oli kuitenkin sitä mieltä, että monet karttakyselyissä esille tulleista asioista tulivat esille myös muiden osallistumismenetelmien kautta. Vaikka karttakyselyt tarjosivat haastateltavien mukaan myös ainutlaatuista tietoa, niin tekivät myös muut osallistumismenetelmät. Haastateltavat eivät siten kokeneet karttapohjaisilla osallistumismenetelmillä olleen merkittävästi enemmän vaikutusta kuin perinteisillä osallistumismenetelmillä. Kaikki käytössä olleet osallistumismenetelmät koettiin kuitenkin tärkeiksi ja niiden uskottiin täydentävän toisiaan. Haastateltavat kertoivat myös kohtaamistaan haasteista karttakyselyiden käytössä. Haastateltavien kuvailemat haasteet olivat hyvin samankaltaisia ja kolmanteen tutkimuskysymykseen vastattiinkin näiden haasteiden pohjalta muodostettujen kuuden ohjenuoran avulla, joita noudattamalla suunnittelijoilla on paremmat edellytykset toteuttaa onnistunutta ja vaikuttavaa osallistumista karttakyselyiden avulla. Ohjenuorat ovat seuraavat: (1) valitse ajankohta huolella, (2) varaa riittävästi resursseja, (3) suunnittele huolella, (4) panosta tiedottamiseen, (5) maksimoi hyödynnettävyys ja (6) asenne ratkaisee. Tutkimuksen perusteella voidaan todeta, että karttapohjaiset osallistumismenetelmät soveltuvat muiden käyttökohteiden ohella hyvin myös kaupunkiluonnon suunnitteluun. Kyseisen menetelmän vaikuttavuus on riippuvainen monesta asiasta ja vuorovaikutusta suunnittelevien tulisi perehtyä aiheeseen huolellisesti mahdollisimman onnistuneen lopputuloksen saavuttamiseksi. Karttapohjaisia osallistumismenetelmiä ja niiden vaikuttavuutta tulisi tutkia myös lisää tulevaisuudessa. Erityisesti suunnittelijoille kohdistettu opas karttapohjaisten osallistumismenetelmien käytöstä olisi hyödyllinen kyseisen menetelmän onnistuneen käytön takaamiseksi.

Maaperä tuottaa elintärkeitä ekosysteemipalveluita, joista yksi tärkeimmistä on sen kyky sitoa hiiltä ja ravinteita. Maaperän merkitys korostuu etenkin kaupunkiympäristöissä, joissa muun muassa tiivistyvän rakentamisen vuoksi viheralueiden osuus kaupungin pinta-alasta vähenee. Maaperäprosessit, kuten orgaanisen aineksen hajoaminen sekä varastoituminen ja juurituotanto vaikuttavat oleellisesti maaperän hiilibudjettiin. Eri kasvityypit tuottavat erilaista kariketta esimerkiksi hajoamisnopeuden suhteen, jolloin niillä on myös erilaiset vaikutukset maaperän hiilibudjettiin. Karikkeiden hajoamisnopeuteen ja varastoitumiseen vaikuttavat myös abioottiset tekijät, kuten lämpötila ja kosteus. Hajoamisnopeuteen ja varastoitumiseen vaikuttavat tekijät lienevät siksi erilaisia eri ilmastovyöhykkeillä (biomi). Tutkimus toteutettiin osana laajempaa PARKTRAITS-tutkimushanketta kolmessa eri biomissa sijaitsevassa kaupungissa: boreaalisen biomin Lahdessa (Suomi), lauhkean biomin Baltimoressa (USA) ja trooppisen biomin Singaporessa. Kustakin kaupungista valittiin kymmenen samankaltaisesti hoidettua, suunnilleen saman kokoista ja samalla etäisyydellä kaupungin keskustasta sijaitsevaa kaupunkipuistoa, joista viisi oli nuoria puistoja (7-15 vuotiaita) ja viisi vanhoja puistoja (50 – 200 vuotiaita). Kunkin kaupungin kussakin puistossa tuli esiintyä kolmea eri kasvityyppiä karikkeen laadun eli hajoamisnopeuden perusteella: vaikeasti/hitaasti hajotettavaa kariketta tuottavaa puu, helposti hajotettavaa kariketta tuottava puu ja nurmi (erittäin nopeasti hajotettava karike). Puistojen lisäksi jokaisen kaupungin reuna-alueilta valittiin viisi hoitamatonta metsäaluetta kontrollimetsiksi (50 – 200 vuotiaita), joiden tuli sisältää kasvityyppeinä samat puulajit kuin tutkituissa kaupunkipuistoisa, mutta ei nurmea. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää: 1) onko kasvityypillä vaikutusta maaperän ominaisuuksiin eri biomeissa ja niiden eri habitaattityypeissä, (metsä, nuori- ja iäkäs puisto), sekä 2) voivatko erot kasvityyppien aiheuttamissa maaperäprosesseissa (karikkeen hajotusnopeudessa ja/tai juurituotannon määrässä) selittää mahdollisia eroja. Tutkimuksessa otettiin maaperänäytteitä maan perusominaisuuksien selvittämiseksi ja samalla perustettiin noin kuuden kuukauden kestoisia karikepussikokeita karikkeiden hajotusnopeuden selvittämiseksi sekä juurisukkakokeita arvioimaan eri habitaattien juurituotantoa. Tutkimukseni osoitti, että globaalitasolla maaperän eloperäisen aineksen määrä kytkeytyy karikkeen hajoamisnopeuteen: trooppisen biomin eloperäisen materiaalin määrät olivat vähäisiä hajotusnopeuden ollessa suuri, kun boreaalisella biomilla hidasta hajotusta ilmensi korkea maan eloperäisen aineen pitoisuus. Habitaattitasolla kontrollimetsissä kasvityyppi vaikutti maaperän eloperäisten ainesten pitoisuuksiin, mutta kaupunkipuistoissa vaikutusta ei ilmennyt tai se oli vähäinen. Puiden kyky muokata maaperän ominaisuuksia ja prosesseja oli kaupunkipuistoissa globaalisti heikompi kuin luonnon ekosysteemeissä, mikä todennäköisesti johtui puistoihin kohdistuvista alituisista ihmisperäisistä häiriöistä kuten lehtikarikkeen haravoinnista. Tutkimuksessa selvisi, että kaupunkipuistoissa maaperän orgaanisen aineksen, hiilen ja typen dynamiikkaan vaikutti ilmasto-olosuhteet, juurituotanto ja puistojen häiriötekijät biomista riippuen; kasvityypin vaikutus ko. muuttujiin ei ollut yksiselitteinen. Habitaattitasolla nuorten puistojen maaperän ominaisuudet olivat samankaltaisia tropiikista pohjoiseen, minkä arveltiin johtuvan globaalisti samanlaisista puistojen perustamismenetelmistä. Puistojen vanhetessa niiden maaperän ominaisuudet erosivat biomien välillä. Puistojen maaperällä on – biomista riippumatta - potentiaalia toimia tehokkaampana hiilinieluna, mikäli puistojen lehtikarikkeen haravointia ja muita maaperään kohdistuvia häiriötekijöitä vähennetään.

Kokonaisvaltainen maatalousympäristön vesienhallinta pitää sisällään perus- ja paikallis-kuivatuksen sekä valumavesienhallinnan toimenpidekokonaisuuden huomioiden luonnon monimuotoisuuden ja kalatalouden tarpeet. Tämän tutkielman tavoitteena on ollut kirjallisuuden sekä käytännön toimijoiden raporttien avulla laatia toimintatapamalli maatalousympäristön tuotantotalouden kehittämiseen sekä vesistökuormituksen vähentämiseen. Kokonaisvaltaisella vesienhallinnalla tähdätään tulvien ja märkyysongelmien poistoon sekä maanrakenteen ja kasvukunnon parantamiseen ja tätä kautta kiintoaine- ja ravinnekuormituksen vähenemiseen. Kokonaisvaltainen toimintatapa tavoittelee yhdenaikaista tuottavuuden kasvua sekä vesien- ja luonnonhoidon turvaamista sekä tuotantotalouden ja ympäristönhoidon yhteensovittamista. Peruskuivatuksia koskevan kunnostustarpeen on todettu olevan huomattava ja vesienhallinnan rakenteiden korjausvelan olevan suuri. Maatalouden toimintaympäristössä tapahtuneiden muutosten myötä toimenpiteiden toteuttaminen on hankaloitunut ja monimutkaistunut. Toimenpiteiden järjestelmälliseen ja laajamittaiseen toteuttamiseen tarvitaan valuma-aluekohtainen toimintatapamalli. Valuma-aluekohtainen toimintatapamalli kokoaa yhteen ne toimenpiteet, joilla maatalous-alueiden tuotantotaloutta sekä vesien- ja ympäristönhoitoa voidaan valtakunnallisesti edistää ja toteuttaa yhdenaikaisesti. Tarvitaan laajamittainen riskialuekartoitus ongelma-alueiden selvittämiseksi ja tiedotuksen kohdentamiseksi. Ojitusyh-teisöt tulisi palauttaa ojitusisännöitsijöiden kanssa vastaamaan ojien huollon- ja kunnossapidon järjestämisestä yhdessä suunnittelijoiden kanssa. Vesienhallinta tulisi myös saada osaksi tilakohtaista viljelysuunnittelua. Valuma-aluekohtaisen toimintatapamallin mukainen järjestelmällinen toimintaketjun sisältävä vaiheittainen toteutus valuma-alueelta vesistöön takaa todennäköisesti laadukkaimman lopputuloksen kuivatustilan parantamiseksi ja vesistökuormituksen vähentämiseksi. Korjausvelan ollessa suuri tulisi pyrkiä pois toimenpiteiden epäsuunnitelmallisesta ja epäsystemaattisesta toteuttamisesta. Laajamittaisessa kansallisessa toteuttamisessa ei ole oikein toteutettuna kyse pelkästään vesienhallinnasta ja ympäristönhoidosta vaan myös maanarvon ja bruttokansantuotteen kasvamisesta sekä infrastruktuurin kunnossapidosta.

Maaperän saastuminen ihmisen toiminnan seurauksena on vakava ympäristöongelma. Pilaantuneista kohteista moni on sekasaastunut. Tämänkaltaisissa kohteissa orgaanisten haitta-aineiden lisäksi maassa saattaa olla myös raskasmetalleja. Tavanomaiset saastuneen maaperän kunnostusmenetelmät, kuten massanvaihto, ovat usein kalliita ja ekologisesti kestämättömiä. Monet biologiset kunnostusmenetelmät ovat taloudellisempia ja aiheuttavat kohteiden ekosysteemille vähemmän vahinkoa. Näiden menetelmien käyttö Suomessa on kuitenkin suhteellisen vähäistä niihin liittyvien epävarmuustekijöiden takia. Yksi biologinen maaperän kunnostusmenetelmä on biostimulaatio, jossa maan luontaisen mikrobipopulaation hajotustoimintaa pyritään nopeuttamaan. Menetelmässä maaperän oloja muokataan haitta-aineiden mineralisaatiolle sopivammaksi. Tämä voidaan toteuttaa lisäämällä maaperään muun muassa ravinteita, yleisimmin typpeä ja fosforia. Lisäksi maaperän redox-potentiaalia voidaan pyrkiä muokkaamaan. Biostimulaatio toimii parhaiten orgaanisiin haitta-aineisiin, joita mikrobit kykenevät hajottamaan, esimerkiksi öljyhiilivetyihin. Menetelmän avulla ei kyetä hajottamaan raskasmetalleja. Biostimulaatio kuitenkin muuttaa maaperän olosuhteita suuresti. Muutokset redox-potentiaalissa ja pH:ssa voivat vaikuttaa suuresti maaperän raskasmetallien liukoisuuteen ja liikkuvuuteen. Jos biostimulaation avulla pyritään kunnostamaan raskasmetalleilla ja orgaanisilla haitta-aineilla saastunutta kohdetta, olisi hyvä selvittää, miten biostimulaatio voi muuttaa raskasmetallien liukoisuutta. Tässä pro gradu -tutkielmassa testattiin lihaluujauholla suoritetun biostimulaation vaikutusta raskasmetallien liukoisuuteen. Tutkielmassa suoritettiin mikrokosmoskoe ja suuremman mittakaavan koe lysimetreillä Soilia-maaperäntutkimusasemalla. Kokeissa selvitettiin, miten lihaluujauhon sekoittaminen raskasmetalleilla saastuneeseen maahan vaikuttaa näiden metallien liukoisuuteen veteen. Lisäksi selvitettiin, liukeneeko lihaluujauhosta merkittäviä määriä fosforia. Kokeessa tutkittiin metalleja Fe, Mn, Ni, Zn, Pb ja P. Kokeissa käytettiin aidosta kohteesta peräisin olevaa saastunutta maata. Kokeessa käytetty lihaluujauho oli peräisin Honkajoki Oy:ltä. Mikrokosmoskokeissa käytettiin saastuneella maalla täytettyjä pönttöjä, joiden läpi perkoloituneesta vedestä analysoitiin liuenneiden metallien ja fosforin pitoisuudet. Lysimetrikokeissa saastuneella maalla täytettyjä lysimetrejä kasteltiin puhtaalla vedellä ja lysimetrien läpi perkoloituneesta vedestä analysoitiin niihin liuenneiden metallien ja fosforin pitoisuudet. Kokeissa selvisi, että lihaluujauholla on suuri vaikutus joidenkin metallien liukoisuuteen. Metalleista erityisesti rautaa ja mangaania liukeni suuria pitoisuuksia sekä mikrokosmoskokeissa, että lysimetrikokeissa. Korkeimmillaan mangaanin pitoisuudet olivat jopa yli 1000 mg/l. Myös nikkeliä havaittiin korkeita pitoisuuksia, yli 60 mg/l. Sinkin ja lyijyn pitoisuudet taas olivat varsin matalia, eikä lihaluujauhokäsittelyllä ollut merkittävää vaikutusta niiden pitoisuuksiin. Fosforia uuttui enemmän lihaluujauholla käsitellystä maasta, mutta määrä ei ollut ympäristön kannalta merkittävä. Mangaanin ja raudan liukoisuuden kasvu johtuivat todennäköisesti hapettomien olojen muodostumisesta maaperään lihaluujauhon lisäyksen tehostaman mikrobitoiminnan vaikutuksesta. Metallien liukoisuuden runsas kasvu voi aiheuttaa riskejä pohjavedelle. Toisaalta lisääntynyt metallien liukoisuus voi olla myös hyödyksi, jos näitä metalleja pyritään biostimulaation yhteydessä poistamaan muilla kunnostusmenetelmillä. Fytoakkumulaatio tai elektrokineettinen kunnostus voisivat soveltua biostimulaatiota tukeviksi kunnostusmenetelmiksi kohteessa, joka on saastunut sekä hiilivedyillä, että raskasmetalleilla.

Woodlands are a significant part of the Finnish nature and especially in cities an important source of wellbeing of the citizens. Urban woodlands are entities shaped by natural dynamics and intensive recreational pressure. As the population of the Earth is urbanizing and urban areas cover constantly increasing proportion of the Earths surface the meaning of urban nature is getting more important. Intensive recreational use, especially outside established routes, is posing a threat on the regeneration of the urban woodlands in Helsinki region. Intensive recreational use has been shown to be associated with the depletion of urban woodlands and the deterioration of regenerative capacity. Recreation in urban forests is important for the city dwellers, and a strong restriction on recreational use is not meaningful. The areas favorable to renewal can be created and protected by focusing the wear of the forest floor by controlling the passage of forest users. Natural barriers, such as downed logs, are a suitable solution for controlling the passage of forest users because of their aesthetic and ecological benefits. However, the most important thing is to figure out how they function as the drivers of the passage of forest users, which was explored in this study. In 1998, 18 experimental plots were established in worn urban woodland parcels in Helsinki region to investigate whether downed logs could be useful in limiting the passage and wear of the forest floor and thereby supporting sapling establishment. The plots were rectangular in shape and 225-550 m² in size. After the first data collection, in 1998, the treatments were conducted; in the log treatment, a tree was downed into the plot, in the gap treatment the downed tree was taken out of the plot to create a just a hole in the canopy. Gap treatment functioned as a procedural control. There were six experimental plots for each treatment, plus six control plots. Data from the experimental plots was collected in 1998 prior to the treatment, and again in 2000 and 2010 after the treatments. The map data was converted to digital format using GIS (ArcMap) and edited in Microsoft Excel to be analyzed in Rstudio. The results of the study give an indication that downed logs can be functional in supporting the regeneration of urban woodlands. The intensity of the seedlings on the experimental plots was highest in the immediate vicinity of the downed logs. The spatial distribution of seedlings on the experimental plots was most influenced by the wear class (on a scale of 0-4), so that in the wear class 0 the seedling intensity was the highest and in wear classes 3 and 4 the lowest. On the basis of this study, downed logs can be expected to have an indirect positive effect on the occurrence of seedlings through the addition of unworn forest floor. The statistical models used in the study showed that downed logs had an effect on the sapling material of the experimental plots, but failed to fully describe the studied phenomenon. As a result of the development of statistical models, we will hopefully receive more detailed information on the significance of downed logs for the regeneration of worn urban woodlands in the near future.

As a result of urbanization and climate change, cities are facing various ecological and social challenges. For instance, flooding, pollution, urban heat island, decreased biodiversity, and mental stress of city dwellers are well recognized challenges of urban spaces. Urban green spaces are increasingly important in mitigating the adverse effects of climate change, such as flooding due to precipitation extremes, and also providing various other ecosystem services. In order to ensure sustainable land use and provision of ecosystem services, it is essential to develop methods for effective urban green space mapping. As a result, there is a growing demand for micro-scale land cover maps for urban areas. Emerging technologies, such as Object Based Image Analysis, OBIA, and light detection and ranging, LiDAR, offer promising possibilities for efficient mapping of green spaces in the urban environment. The aim of this thesis was to develop a semi-automatic method for urban green space mapping and classification. The other major task was to study the added benefits of light detection and ranging technology. Three research sites of varying degree of urbanization from the city of Helsinki were chosen for the study; from the city core in Itä-Pasila to appartment area with blocks of flats in Pihlajamäki and small-house residential area in Veräjämäki. The classification process was executed with an image analysis program called Definiens Developer. Main input data for classification was LiDAR data and VHR (very high resolution) aerial images. In the classification process, normalized vegetation index (NDVI) was used to detect live vegetation; assignation to different classes was based on height information derived from LIDAR data. Finally, an accuracy assessment was performed on the classified images to determine how well the classification process accomplished the task. The accuracy was assessed by comparing the classification images to the reference images of each catchment. Results demonstrate well the potential of OBIA for extracting urban green spaces. The downtown area of high land use intensity (Itä-Pasila) had the smallest green space coverage (31%), consisting mostly of urban parks and planted trees along the streets. The small-house area of low land use intensity (Veräjämäki) had the highest proportion (65%) of green spaces, consisting of forests and gardens. In the intermediate land use intensity with block of flats (Pihlajamäki)ts, a little under half of the coverage is green spaces. The highest accuracy of detecting green spaces was reached in low land use intensity area (92%), followed by the high and intermediate land use areas with 82% and 78%, respectively. The most common problem for classification was shaded areas, which reflect only limited spectral information and therefore the calculating of NDVI index becomes impossible. I found the object-based image analysis together with LiDAR data fusion to provide good means for urban green space mapping and classification. The presented method allowed a quick data acquisition with good overall accuracy, while avoiding the problems previously related to more traditional pixel-based methods. The addition of LiDAR data created the possibility of extracting vegetation height and using it in the classification process in order to divide vegetation into four different classes.

Microplastics are small 1–5000 μm plastic particles, which can be found all around the world. In this Master thesis I explored how microplastics are spatially distributed in bottom sediments in the northern Baltic Sea. As part of this work effects of methods on microplastics extraction from sediment were evaluated. The Marine Strategy Framework Directive requires European member states to monitor the state of the marine waters, which includes also micro sized litter in subtidal sediments. As for now there is no ready-made methods. In this Master thesis work I tested if Gemax- multi corer and Petite Ponar-grab had significant effect on number of microplastics in the sample and if filter’s mesh size affects results significantly. As part of this work I developed a protocol for extracting microplastics from sediment without harming them and a way to count and measure particles from samples by using semi-automated software. Microplastics were extracted from the sediment with density separation using sediment-microplastic separation unit. Extracted microplastic samples were purified from organic matter by using hydrogen peroxide, enzymes and second density separation. After extraction and purification, sample filters were fluorescent stained with Nile red dye and photographed with camera attached to stereomicroscope under fluorescent light. Pictures were processed and fluorescent particles analyzed with ImageJ- software. Results were corrected with control samples and with results from Fourier transfer infrared spectroscopy, which was used to verify synthetic part of the fluorescent particles. First part of samples was sediment from seven subtidal locations along the Finnish coast from Kotka to Vaasa, which were collected during summer 2017. Second part of sediment samples were collected in 2018 from semi enclosed Pojo bay from Southwest Uusimaa. Laboratory work was conducted in Finnish Environment Institute’s (SYKE) Marine Research Laboratory in Viikki. There was no significant difference in microplastic concentration between sediment core or grab samplers, but filter’s mesh size had significant effect on the results. There were significant differences in microplastic concentrations between sampling stations on the coastline and in Pojo bay. Greatest concentrations, 22 microplastics per gram of dry sediment, was found from Porvoo, which differed significantly from Kotka and Vaasa. In this thesis I explore possible reasons for the differences between areas. Smallest and second smallest size fractions differed significantly from three largest size classes. Two smallest size classes (25-100 μm) made up 80 % of all the particles found. This finding is in line with other studies that studied microplastic concentrations in different size classes. In the thesis, I discuss how disproportionally into size classes divided microplastics affects results and monitoring. Suggestions are presented for improving microplastic extraction protocol and monitoring. This study is one of the very first microplastic studies from subtidal sediments of the northern Baltic Sea where quantities and spatial distribution of microplastics are evaluated. These results can be used in future for establishing national microplastic extraction protocol and monitoring program.

PAH-yhdisteet ovat aromaattisia renkaita sisältäviä haitallisia hiilivetyjä, joita vapautuu ympäristöön enemmän antropogeenisistä kuin luonnollisista lähteistä. Tässä Pro Gradu -tutkielmassa tutkittiin Lahdessa ja Espoossa sijaitsevien päiväkotien pihamaiden ilman ja pintamaan PAH-pitoisuuksia ja niiden vaikutuksia lasten ihon ja maaperän bakteeristoon. PAH-yhdisteitä kerättiin ilmasta passiivikeräimillä sekä pihojen eri puolilta otetuista maaperänäytteistä. Näytteet käsiteltiin laboratoriomenetelmin ja analysoitiin GC-MS-laitteistolla, ja tulokset suhteutettiin ennalta kerättyyn bakteeritietoon. Ilman PAH-pitoisuudet osoittautuivat niukoiksi, eivätkä maaperänkään PAH-pitoisuudet yleensä ylittäneet kynnysarvoja. Korrelaatioita ilman PAH-yhdisteiden ja ihon bakteeriston väliltä löydettiin runsaasti, mutta selitysasteet jäivät mataliksi. Löydetyt korrelaatiot maaperän PAH-yhdisteiden ja maaperän bakteeriston välillä olivat määrältään niukemmat mutta selitysasteiltaan suuremmat. PAH-pitoisuuksien ei todettu olevan riski ympäristölle tai terveydelle tutkimuskohteissa, mutta PAH-yhdisteet muuttivat bakteeristoja sekä iholla että maaperässä, mikä voi vaikuttaa ihmisen immuunipuolustukseen. Jatkotutkimustarpeiksi tunnistettiin mm. vuodenaikojen, maaperän ominaisuuksien sekä ympäröivän maankäytön vaikutukset PAH-pitoisuuksiin.