Ajankohtaista

Väitös: 10.12.2015, Uusia tapoja vesistöjen kemikaaliriskien arviointiin (Salmelin)

Alkamisaika: torstai 10. joulukuuta 2015, 12.00

Päättymisaika: torstai 10. joulukuuta 2015, 15.00

Paikka: Ylistönrinne, YAA303

Johanna Salmelin, kuva Tarja Vänskä-Kauhanen
Johanna Salmelin, kuva Tarja Vänskä-Kauhanen
FM Johanna Salmelin akvaattisten tieteiden väitöskirjan "New applications of zoobenthos measurements for risk assessment of chemicals in aquatic ecosystems" tarkastustilaisuus. Vastaväittäjänä dosentti Jarkko Akkanen (ltä-Suomen yliopisto) ja kustoksena FT Heikki Hämäläinen (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuus on suomenkielinen.

 

Yksi vesiensuojelun keskeinen tavoite on haitallisista aineista aiheutuvien riskien vähentäminen, mikä edellyttää haittavaikutusten tuntemista ja kustannustehokkaita menetelmiä. Kemikaalit voivat vaikuttaa haitallisesti vesistöjen pohjaeläimiin. Salmelin tutki väitöskirjatyössään uusia pohjaeläinten käyttäytymisvasteiden ja rakenteellisten muutosten mittausmenetelmiä haitallisten aineiden vesistövaikutusten arviointiin.

Vauriotulkinnat epäyhtenäisiä

Väitöstutkimus koostui kolmesta osa-alueesta, joista yksi käsitteli pohjaeläinten rakenteellisten vaurioiden tulkintaa. Vauriot tai epämuodostumat kertovat veden ja sedimentin myrkyllisyydestä. Vauriotulkintojen yhdenmukaisuutta ei ole aiemmin tutkittu, vaikka se on oleellista tutkimustulosten vertailtavuuden ja luotettavuuden kannalta. Asiaa tutkittiin järjestämällä alan asiantuntijoille kansainvälinen vertailukoe.

– Tulokset osoittivat, että asiantuntijoiden tulkinnat vaurioista ovat hyvin epäyhtenäisiä. Epäyhtenäisyyttä voitaisiin vähentää ohjeistuksella, jolle tämän tutkimuksen tulokset tarjoavat perustan, sekä konenäkösovelluksen kehittämisellä vaurioiden automaattiseen ja objektiiviseen arviointiin, Salmelin kertoo.

Pohjaeläinten käyttäytymistä mitattiin uudella menetelmällä, joka perustuu eläimen liikkeen aiheuttamiin sähköisiin signaaleihin. Tutkimuksessa todettiin menetelmän soveltuvan sekä sedimentin sisällä elävien eläinten käyttäytymismittauksiin että paikan päällä joessa tehtäviin mittauksiin.

Yhteistyössä Jyväskylän yliopiston tietotekniikan laitoksen kanssa testattiin myös uutta hyperspektrikuvantamisen sovellusta vesistöjen pohjaeläinten metallisaastuneisuuden ilmentämiseen. Tutkimuksesta saatiin lupaavia alustavia tuloksia, mutta menetelmä vaatii vielä jatkotutkimusta ja kuvausmenetelmän kehittämistä.

Salmelinin väitöskirjatyö tarjoaa uutta tietoa mittausmenetelmistä ja niiden soveltuvuudesta haitallisten aineiden vaikutusten arviointiin pohjaeläimistössä. Tutkimuksen tuloksia voidaan hyödyntää ekologisen riskinarvioinnin menetelmien jatkokehityksessä.

Tutkimus on tehty yhteistyössä Suomen ympäristökeskuksen kanssa. Tutkimusta ovat tukeneet TEKES, Jyväskylän yliopisto ja Suomen ympäristökeskus. TEKES-projektissa yhteistyökumppaneina toimivat Kymijoen vesi ja ympäristö ry, Pohjanmaan vesi ja ympäristö ry, Probenthos Oy ja Pöyry Finland Oy.

Johanna Salmelin kirjoitti ylioppilaaksi Äänekosken lukiosta vuonna 1992. Filosofian maisterin tutkinnon hän suoritti Jyväskylän yliopistossa vuonna 2007 pääaineenaan limnologia ja hydrobiologia. Salmelin on työskennellyt tutkijana mm. Etelä-Pohjanmaan elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskuksessa, Jyväskylän yliopiston ympäristöntutkimuskeskuksessa sekä Etelä-Savon ELY-keskuksessa. Jyväskylän yliopiston Bio- ja ympäristötieteiden laitoksella Salmelin on työskennellyt tohtorikoulutettavana vuodesta 2012 lähtien.

Teos on julkaistu sarjassa Jyväskylä Studies in Biological and Environmental Science numerona 309, 41s., Jyväskylä 2015, ISSN 1456-9701, ISBN 978-951-39-6415-3 (nid.), ISBN 978-951-39-6416-0 (PDF)

Abstract

Benthic animals in aquatic ecosystems suffer from various anthropogenic pollutants. A challenge in risk assessment of chemicals in aquatic ecosystems (i.e. ecological risk assessment) has been to balance cost-efficiency and effectiveness in detecting early warning signals of chemicals. In this study, hyperspectral imaging and behavioural measurements were evaluated as novel applications for detecting chemical effects on benthic animals, and the reliability of the incidence of chironomid morphological deformities as a more traditional bioindicator of sediment ecotoxicity was assessed. Chironomid deformity experts (25) analysed an identical set of samples for deformities. Deformity assessments were highly subjective and inconsistent. Apparently, guidelines and criteria are needed to improve and ascertain the reliability of deformity analysis. Hyperspectral imaging was tested as a novel method to detect metal contamination of benthic macroinvertebrates using cadmium (Cd) as a model metal. No effects of Cd were observed on traditional toxicity endpoints, survival and number of morphological gill abnormalities in caddisfly larvae. In contrast, hyperspectral features revealed a weak association with Cd concentration indicating darkening of larval soft tissues at high Cd. Further development and testing of this method and of the imaging process in particular, are needed. Another novel method was based on a quadrupole impedance conversion-technique to record behavioural responses of animals. A Multispecies Freshwater Biomonitor (MFB), which utilizes this technique, enabled quantitative behavioural measurements of benthic larvae in sediment and in situ stream water exposures. MFB was found applicable for recording different behaviours, locomotion and ventilation of chironomid, mayfly and lamprey larvae, although no consistent behavioural responses in contaminated sediments or mine-impacted streams were detected.

Keywords: behaviour, benthic macroinvertebrates, hyperspectral imaging, inter-rater reliability, morphological deformities

Lisätietoja

Tohtorikoulutettava Johanna Salmelin
johanna.k.salmelin@jyu.fi
kuuluu seuraaviin kategorioihin: , ,