| dc.date.accessioned |
2020-07-03T10:41:37Z |
|
| dc.date.available |
2020-07-03T10:41:37Z |
|
| dc.date.issued |
2020-07-03 |
|
| dc.identifier.uri |
http://hdl.handle.net/123456789/30493 |
|
| dc.title |
Fosfori ja typpi kasviplanktonin kasvua rajoittavina ravinteina Vanajavedellä : alueellinen ja ajallinen vaihtelu |
fi |
| ethesis.discipline |
akvaattiset tieteet |
fi |
| ethesis.discipline |
Aquatic Sciences |
en |
| ethesis.discipline |
akvatiska vetenskaper |
sv |
| ethesis.discipline.URI |
http://data.hulib.helsinki.fi/id/bio-10 |
und |
| ethesis.department.URI |
http://data.hulib.helsinki.fi/id/4d959249-d6aa-44fa-93ff-807dbf9ffaae |
|
| ethesis.department |
Bio- ja ympäristötieteellinen tiedekunta |
fi |
| ethesis.department |
Faculty of Biological and Environmental Sciences |
en |
| ethesis.department |
Bio- och miljövetenskapliga fakulteten |
sv |
| ethesis.faculty |
Bio- ja ympäristötieteellinen tiedekunta |
fi |
| ethesis.faculty |
Faculty of Biological and Environmental Sciences |
en |
| ethesis.faculty |
Bio- och miljövetenskapliga fakulteten |
sv |
| ethesis.faculty.URI |
http://data.hulib.helsinki.fi/id/4d959249-d6aa-44fa-93ff-807dbf9ffaae |
|
| ethesis.university.URI |
http://data.hulib.helsinki.fi/id/50ae46d8-7ba9-4821-877c-c994c78b0d97 |
|
| ethesis.university |
Helsingin yliopisto |
fi |
| ethesis.university |
University of Helsinki |
en |
| ethesis.university |
Helsingfors universitet |
sv |
| dct.creator |
Raitanen, Henna |
|
| dct.issued |
2020 |
|
| dct.language.ISO639-2 |
fin |
|
| dct.abstract |
Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää mikä on rehevöityneen Vanajaveden kasviplanktonin kasvua rajoittava ravinne ja onko siinä alueellista ja vuodenaikaista vaihtelua. Työssä arvioitiin myös Paroisten jätevedenpuhdistamon vaikutusta vesistön ravinnepitoisuuksiin ja rajoittavaan ravinteeseen. Tutkimusmenetelmiä vertailemalla selvitettiin, soveltuuko luonnon leväyhteisöllä toteutetut minimiravinnekokeet ja kasviplanktonin vasteen mittaaminen fluoresenssina rajoittavan ravinteen määrittämiseen. Fluoresenssituloksia verrattiin minimiravinnekokeen a-klorofyllipitoisuuksiin ja kirjallisuuden ravinne- eli N:P-suhteisiin.
Suomen pintavesien on oltava EU:n vesipuitedirektiivin mukaisesti vähintään hyvässä ekologisessa tilassa vuoteen 2027 mennessä. Kasviplanktonin kasvua rajoittava ravinne haluttiin selvittää, sillä minimiravinteen tietäminen edesauttaa tehokkaiden kunnostustoimenpiteiden suunnittelua ja toteuttamista. Vanajanreitti on ekologiselta tilaltaan välttävä ja Vanajanselkä tyydyttävä.
Viidestä tutkimuspisteestä kolme sijaitsi Vanajanreitillä ja kaksi Vanajanselällä. Kasviplanktonin kasvua rajoittavan ravinteen selvittämiseksi tehtiin kasvatuskokeet marras-, maalis-, touko-, heinä- ja elokuussa otetuista näytevesistä. Laboratoriossa tehdyissä kokeissa valaistus ja lämpötila säädettiin jokaisen kasvatuksen ajaksi muistuttamaan sen hetkisiä luonnonolosuhteita. Näytevesistä poistettiin eläinplankton suodattamalla vedet 50 μm planktonhaavin läpi. Käsittelyjä oli neljä: kontrolli ilman ravinnelisäystä, typpilisäys, fosforilisäys ja typpi+fosforilisäys. Kasviplanktonin vaste eri käsittelyihin mitattiin kasvatusten aikana säännöllisin väliajoin fluoresenssina käyttäen fluorometrisensoria ja kasvatusten lopuksi analysoitiin lisäksi a-klorofyllipitoisuus laboratoriossa. Ennen jokaista kasvatusta myös näytepisteiden ravinnepitoisuudet määritettiin.
Tutkimuksen aikana havaittiin alueellisia ja ajallisia muutoksia rajoittavassa ravinteessa ja ravinnepitoisuuksissa. Nämä muutokset selittyvät vuodenaikojen vaihtumisella, ravinnekuormituksella jätevedenpuhdistamolta sekä denitrifikaatiolla Vanajanselällä. Minimiravinnekokeissa mitattujen fluoresenssilukemien ja a-klorofyllipitoisuuksien mukaan fosfori rajoitti kasviplanktonin kasvua Vanajanreitillä ja Vanajanselällä ympäri vuoden. Elokuussa kaikilla näytepisteillä fosforin lisäksi myös typpi oli rajoittava ravinne, eli havaittiin yhteisrajoittavuutta. Yhteisrajoittavuustilanteissa joko ei havaittu toissijaisesti rajoittavaa ravinnetta tai se oli fosfori. Vain kerran, elokuussa pisteellä ennen jätevedenpuhdistamoa havaittiin yhteisrajoitteisuustilanne, jossa typpi oli toissijaisesti rajoittava ravinne. Pelkkä typpi ei ollut yksinään kasviplanktonin kasvua rajoittava ravinne yhdenkään kasvatuksen aikana.
Ravinnepitoisuudet olivat keskimäärin korkeammat Vanajanreitillä kuin Vanajanselällä. Ravinnesuhteiden perusteella määritetty rajoittava ravinne antoi samansuuntaisia tuloksia kuin kasvatuskokeet. Kasvatuskokeet kuitenkin antoivat rajoittavasta ravinteesta tarkemman kuvan kuin N:P-suhteet, jotka ovat useiden eri järvien keskiarvo eivätkä siten välttämättä sovellu tarkan järvikohtaisen tiedon saamiseen rajoittavasta ravinteesta.
Kasvatusten a-klorofyllimääritykset antoivat varmistuksen siitä, että fluoresenssi oli luotettava tapa mitata kasviplanktonin vastetta ravinnelisäyksiin. Fluoresenssimittari, joka mittaa a-klorofyllin lisäksi myös syanobakteereille tyypillisen yhteytyspigmentin, fykosyaniinin fluoresenssia olisi vielä entuudestaan parantanut kasvatuskokeiden tarkkuutta.
Koska tulosten perusteella Vanajavesi on selvästi fosforirajoitteinen ja vesistössä esiintyy säännöllisesti typensidontaan kykeneviä syanobakteerilajeja, vain fosforikuormituksen vähentäminen oletettavasti hillitsee kasviplanktonin kasvua. Paroisten puhdistamon fosforinpoistoteho on jo erinomainen. Vanajaveden fosforikuormasta suurin osa on peräisin maataloudesta ja näiden päästöjen merkittävä vähentäminen on edellytys sille, että Vanajanreitti ja Vanajanselkä saadaan hyvään ekologiseen tilaan vuoteen 2027 mennessä. |
fi |
| dct.abstract |
In this study, the goal was to determine which nutrient, phosphorus or nitrogen, limits the phytoplankton growth at the Vanajavesi freshwater site. The aims were to detect spatial and temporal changes and find out if the wastewater treatment plant (hereafter, WWTP) located by the study site affects the nutrient concentrations and the limiting nutrient. The reliability of determining limiting nutrient by bioassays and measuring the phytoplankton response to different treatments as fluorescence was also evaluated.
The study was conducted because knowledge of nutrient limitation is essential when allocating resources to reduce nutrient loading and planning other remediation practices in eutrophicated waterbodies. According to the EU Water Framework Directive, all waterbodies in the EU must be in a good ecological status by the year 2027. This goal is yet to be achieved in Vanajavesi; the ecological status of the river Vanajanreitti is poor and that of lake Vanajanselkä is moderate.
The samples for bioassays were taken from five different locations. Three sampling sites were in the river and two by the lake. Based on the direction which the water flows, one of the sampling sites was before the outlet from the WWTP and the rest after it.
The bioassays were carried out with the water and natural phytoplankton community taken from the study site. The experiment was conducted five times: in November, March, May, July and August. The temperature and light conditions in the incubation room were set to mimic those in Vanajavesi at each given time. Part of the preparations was to filter out the zooplankton using 50 μm plankton net.
There were four different treatments: control without nutrient additions, nitrogen addition, phosphorus addition and nitrogen and phosphorus additions. Fluorescence from the 2 litre incubation bottles was measured every 1-3 days during each experiment. Chlorophyll a was determined in laboratory before and after the experiments. Nutrient concentrations were also determined before each experiment.
Small seasonal and temporal changes were observed in the nutrient concentrations and the limiting nutrient. These changes were most likely due to changing seasons, effluent from the WWTP and denitrification at lake Vanajanselkä. Phosphorus limited phytoplankton growth year around at all places. At the end of the summer also nitrogen was limiting. In July co-limitation was detected in all sampling sites. In situations of co-limitation there was either no secondary limiting nutrient, or it was phosphorus. Only once, in August at the sampling point before the outlet from the WWTP, was the secondary limiting nutrient nitrogen.
On average the nutrient concentrations were higher in the river than in the lake. Chlorophyll a concentrations and some nutrient concentrations were higher after the WWTP. However, no significant negative impact due to WWTP could be detected, especially at lake Vanajanselkä and the WWTP did not result in a change from phosphorus limitation to nitrogen limitation.
Bioassays and the phytoplankton yield measured with a fluorometer was a reliable way of determining the limiting nutrient. Chlorophyll a concentrations verified the fluorescence results. The probe used in this study measured only the fluorescence of chlorophyll a. Even more accurate result of the phytoplankton biomass would have been obtained with a probe that measures also the fluorescence of phycocyanin, the photosynthetic pigment in cyanobacteria, because cyanobacteria has less chlorophyll a than other phytoplankton groups.
As Vanajavesi is phosphorus limited or co-limited by phosphorus and nitrogen year around, reductions in phosphorus loading will likely improve the water quality. The main source of phosphorus to Vanajavesi is the nutrient loading from agricultural practises on the drainage basin. Efficient management of this diffuse loading will cause the phytoplankton biomass, especially the biomass of harmful cyanobacteria, to decrease. Nitrogen-fixing cyanobacteria is not dependent on the nitrogen concentrations in the water column, but the concentration of phosphorus. Significantly reducing the phosphorus loading is a prerequisite for the Vanajanreitti and Vanajavesi to be in a good ecological status by the year 2027. |
en |
| dct.subject |
rajoittava ravinne |
fi |
| dct.subject |
kasviplankton |
fi |
| dct.subject |
fosfori |
fi |
| dct.subject |
typpi |
fi |
| dct.subject |
minimiravinnekoe |
fi |
| dct.subject |
kasvatuskoe |
fi |
| dct.subject |
rehevöityminen |
fi |
| dct.subject |
sisävesistö |
fi |
| dct.language |
fi |
|
| ethesis.language.URI |
http://data.hulib.helsinki.fi/id/languages/fin |
|
| ethesis.language |
Finnish |
en |
| ethesis.language |
suomi |
fi |
| ethesis.language |
finska |
sv |
| ethesis.supervisor |
Horppila, Jukka |
|
| ethesis.supervisor |
Tulonen, Tiina |
|
| ethesis.supervisor |
Arvola, Lauri |
|
| ethesis.thesistype |
pro gradu -tutkielmat |
fi |
| ethesis.thesistype |
master's thesis |
en |
| ethesis.thesistype |
pro gradu-avhandlingar |
sv |
| ethesis.thesistype.URI |
http://data.hulib.helsinki.fi/id/thesistypes/mastersthesis |
|
| dct.identifier.ethesis |
E-thesisID:ebe83125-650e-42b9-b66a-e1eb32f014ad |
|
| ethesis-internal.timestamp.reviewStep |
2020-05-07 08:58:09:026 |
|
| ethesis.principalprofessor |
Horppila, Jukka |
|
| dct.identifier.urn |
URN:NBN:fi:hulib-202007033610 |
|
| dc.type.dcmitype |
Text |
|
| ethesis.facultystudyline.URI |
none |
und |
| ethesis.mastersdegreeprogram.URI |
none |
und |
