Väitös vesi- ja ympäristötekniikan alalta, FM Maija Jylhä-Ollila

Väitöskirjan nimi: The long-term development of water quality in managed aquifer recharge – organic matter removal and related redox reactions

Tohtoriopiskelija: Maija Jylhä-Ollila
Vastaväittäjä: Professori (Associate Professor) Daniele Pedretti, Milanon yliopisto (UNIMI), Italia
Kustos: Professori Harri Koivusalo, Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulu, rakennetun ympäristön laitos

Iso Tiilijärven rantavyöhykkeessä tehty tutkimus vahvistaa käsitystä tekopohjaveden tuotannon kestävyydestä

Väitöstutkimuksen tavoitteena oli selvittää tekopohjaveden tuotannon pitkäaikaisvaikutuksia pohjaveden laatuun. Tutkimuskohteena oli Hollolan Iso Tiilijärvi, josta vesi poistuu suotautumalla maakerrosten läpi. Järven rantaan muodostuu luontaisesti tekopohjavesilaitosta vastaavat olosuhteet. Alueella järviveden suotautumista maaperään on tapahtunut tuhansia vuosia, ja siten alueelta saatavat tiedot edustavat huomattavasti pidempiaikaista veden laadun kehitystä, kuin mitä voidaan saada tutkimalla rakennettuja tekopohjavesilaitoksia. Järviveden orgaanisen aineksen poistumaa ja siihen liittyviä veden laadun muutoksia tutkittiin vesinäytteistä. Lisäksi alueesta laadittiin aineiden kulkeutumis- ja reaktiomalli. Orgaanisen aineksen molekyylikoostumus määritettiin Itä-Suomen yliopiston FT-ICR MS laitteistolla. FT-ICR MS analyysi edustaa uusinta ja tarkinta menetelmää orgaanisten yhdisteiden tutkimuksessa ja sitä sovellettiin väitöstyössä ensimmäistä kertaa tekopohjavesiympäristöön. 

Iso Tiilijärvestä maaperään imeytyneen veden laatu vastasi rakennettujen tekopohjavesilaitosten veden laatua. Orgaanisesta aineksesta poistui 80-90% ja veden laadussa oli havaittavissa lämpötilariippuvainen happi-, rauta- ja mangaanipitoisuuden vaihtelu. FT-ICR MS tulosten perusteella rantaimeytymisessä poistuivat tehokkaimmin happipitoiset yhdisteet, kun taas rikkipitoisten yhdisteiden suhteellinen osuus lisääntyi. Johtopäätöksenä todettiin, että muodostamalla tekopohjavettä orgaanista ainesta voidaan poistaa vedestä pitkäkestoisesti ilman että poistoteho heikkenee maaperässä. Lisäksi todettiin, että rantasedimenteissä tapahtuvilla prosesseilla on suuri vaikutus veden laatuun. Mallinnustulokset korostivat pohjaveden perusvirtauskuvan ymmärtämisen ja veden virtausnopeuden arvioinnin tärkeyttä tekopohjaveden muodostamiseen tähtäävissä maastotutkimuksissa. 

Tekopohjaveden muodostaminen on keskeinen menetelmä talousveden tuotannossa Suomessa. Suomen 20 suurimmasta pohjavedenottamosta 14 on tekopohjavesilaitoksia. Maailmanlaajuisesti tekopohjaveden tuotantomäärät ovat kasvussa. Toisaalta paikallisesti tekopohjavettä kohtaan on esitetty myös kritiikkiä ja sitä on vastustettu mm. ympäristösyihin vedoten. Tutkimustulokset parantavat ymmärrystä veden laadun kehityksestä tekopohjavesiprosessissa, helpottavat tekopohjavesilaitosten suunnittelua ja mallintamista, sekä tukevat käsitystä siitä, että tekopohjavesitekniikka on pitkäaikaisesti kestävä ratkaisu talousveden tuotannossa.

Avainsanat: tekopohjavesi, pohjavesimallinnus, NOM, FT-ICR MS, GLUE

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Tohtoriopiskelijan yhteystiedot: maija.jylha-ollila@aalto.fi

Insinööritieteiden korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/49

Zoom pikaopas: https://www.aalto.fi/fi/palvelut/zoom-pikaopas