Poliitikakujundajad ja uurijad

Allolevatel graafikutel on välja toodud võimalused, kuidas kasutada otsuste vastuvõtmise protsessis kõrgetasemelisi hüdroloogilisi mudeleid. Lisaks on analüüsitud erinevate toitainete vähendamise meetmete efektiivsust. Välja on toodud kolm erinevat stsenaariumit. Graafikutel näidatud kontsentratsioonid osundavad lämmastiku ärakandele põldudelt ümbritsevatesse veekogumitesse.

Esitatud tulemused on saadud hüdroloogiliste mudelite MACRO ja SOILN MACRO-le abil, mis võimaldavad modelleerida vee kvantiteeti ja kvaliteeti põllu mõõtkavas.

Graafikul 1 on kujutatud lämmastiku aastased keskmised kontsentratsioonid maisi põllult, kui kasutada erinevas koguses väetisi (260 või 280 kg/ha). Lämmastiku kontsentratsioonid ei sõltu ainult kasutatavast väetise kogusest, vaid on tugevalt mõjutatud aastasest sademete hulgast. Sademete kogus muutub aasta-aastalt, mistõttu erineb väetiste kasutamise mõju veekvaliteedile põllu lähedal asuvates kraavides märgatavalt. Seda peab arvesse võtma enne erinevate toitainete vähendamise meetmete ja strateegiate rakendamist.

Graafikul 2 on kujutatud 10 aastase perioodi keskmised lämmastiku kontsentratsioonid maisi ja odra põldudelt erinevate väetiste koguste puhul. Hüdroloogiliste mudelite abil on võimalik hinnata maksimaalseid lubatud väetise koguseid erinevate põllumajanduskultuuride korral, et hoida veekvaliteedi parameetrid ümbritsevates kraavides lubatu piires.

Graafikul 3 on kujutatud turbaalade drenaažikraavide sügavuse mõju lämmastiku kontsentratsioonidele üle 10 aastase perioodi. Modelleerimistulemusi saab kasutada otsuste tegemise protsessi toetamiseks – me saame parandada veekvaliteeti kuivendatud turbaaladel, kui me kasutame madalamaid kuivenduskraave.

Läänemere valglas kasutatakse endiselt palju ohtlikke aineid. Mudelite abil, kus jõe valgla on jaotatud mitmeks väiksemaks alaks või kastiks, saab arvutada keskkonda jõudvate ohtlike ainete kogust. Arvutuste lihtsustamiseks loetakse tingimusi ühe ala või kasti piires ühetaoliseks. Waterchain projekti raames loodi mudelite kasutamise näitlikustamiseks Rootsi Fyrise jõe pilootala jaoks uus simulatsioon, millest saab osa suuremast, kogu Läänemerd hõlmavast simulatsioonist (Björlenius et al., 2018). Mudeli sisendiks olid andmed nii maa-ala suuruse, maakasutuse, mullatüübi, sademete hulga kui ka äravooluskoefitsientide, reoveepuhastusjaamade heitvetes sisalduvate mudelaine kontsentratsioonide kohta. Fyrise jõe valgla jagati 867 alaks. Mudelit kasutati mitmete ohtlike ainete – raskemetallid ja ravimid – kontsentratsioonide simuleerimiseks. Graafikutel on esitatud tulemused kaadmiumi (Cd) ja karbamasepiini (CBZ) kohta.

Joonis 1. Mõõdetud ja mudeldatud kaadmiumi sisaldused Fyrise jõe valgala piirkonnas.

Reeglina kaadmiumi sisaldus kasvab jõe suudme suunas. Kohtades, kus harujõed peajõega liituvad, võib kaadmiumi sisaldus kasvada või kahaneda, olenevalt lisajõe kaadmiumi sisaldusest. Jõgede seisundid ja kaadmiumi sisaldus on esitatud kastides (joonis 1).

Joonis 2. Kaadmiumi voog Fyrisi jõe valgla piirkonnas.

Voodiagramm (joonis 2) näitab kaadmiumi massi suhtelist osakaalu. Ainus kaadmiumi punktallikas Fyrise jõe valglal on reovee- ja kanalisatsioonitorustik, mis annab 5% kaadmiumi kogureostuskoormusest. Teiseks allikaks on Uppsala linn, mis annab 11% reostuskoormusest. Kõige rohkem reostab Sävjaåni jõgi: enam kui 53% kaadmiumi koguhulgast. Sävjaåni jõe kaadmiumi sisaldus on tingitud jõge ümbritsevatest soostunud maa-aladest. Simulatsiooni tulemusena alustati põhjalike uuringute tegemist, et jälgida kaadmiumi reostusallikad Sävjaåni jõe valglal. See näide osutab ohtlike ainete kaardistamise tähtsusele, et hõlbustada keskendumist vajalikele reostuse vältimise meetmetele.

Joonis 3. Kaadmiumi voog võrreldes vooluhulgaga aastatel 2002-2017.

Kaadmiumi massivoog kasvab koos vooluhulgaga. Kaadmiumi kõrge kontsentratsioon jõevees on põhjustatud suuremast hüdraulilisest vooluhulgast, mis kannab endaga suurel hulgal kaadmiumi osakesi, aga ka maismaalt pärinevast koormusest, mis toob jõkke pinnases leiduvat kaadmiumi.

Epilepsia ravimit karbamasepiini on leitud jõgedes ja järvedes ning seda on leitud isegi Läänemere rannalähedastest piirkondadest (Björlenius et al., 2018), seetõttu on karbamasepiin hea kandidaat ohtlike ainete sisalduste modelleerimisel jõe valgaladel.

Joonis 4. Karbamasepiini mõõdetud ja mudeldatud sisaldused Fyrise jõe valglal.

Fyrise jõe vees on leitud karbamasepiini. Jõe ülemjooksul on karbamasepiini pärit väikestest reoveepuhastusjaamadest ja majapidamiste reoveekäitlussüsteemidest (joonis 4). Karbamasepiini põhiallikaks – 88% – on Uppsala reoveepuhastusjaam. Proovivõttude põhjal on selgunud, et Fyrisi jõe kaudu jõuab aastas Läänemerre 22 kg karbamasepiini, mis moodustab 0,6% kõigi Läänemere-äärsete riikide aastasest saastest.

Waterchain projekti käigus läbi viidud pilootkatsed on näidanud, et karbamasepiini sattumist keskkonda saab eemaldada reovee puhastusseadmete tööga, kasutades osooneerimist või aktiivsöepuhastust. Eemaldamise efektiivsus ületab 98% (Beijer jt, 2017).

• Allikad:
  Beijer, K., Björlenius, B., Shaik, S., Lindberg, R.H., Brunström, B., Brandt, I., 2017. Removal of pharmaceuticals and unspecified contaminants in sewage treatment effluents by activated carbon filtration and ozonation: Evaluation using biomarker responses and chemical analysis. Chemosphere 176, 342–351. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2017.02.127
• Björlenius, B., Ripszám, M., Haglund, P., Lindberg, R.H., Tysklind, M., Fick, J. (2018). Pharmaceutical residues are widespread in Baltic Sea coastal and offshore waters – Screening for pharmaceuticals and modelling of environmental concentrations of carbamazepine. Sci. Total Environ. 633:1496-1509. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.03.276

• Aktiivsüsipuhastus
• Osoneerimine
• Sadestamine
• Ioonivahetus
• Nanofiltrimine
• Ultrafiltrimine

Ohtlike ainete hulka kuuluvad kemikaalid erinevate omadustega, mis teeb võimatuks rakendada ühest puhastustehnoloogiat kõigile ühenditele. Enamus “toruotsa“ meetmed, eeskätt reoveest ja sademeveest koormuse vähendamiseks on siiski rakendatavad üheaegselt erinevatele ohtlike ainete gruppidele – ühendite ülene efekt.

Lahenduseks on leida ja rakendada selline puhastusmeetod, mis eemaldab võimalikult suure hulga erinevaid ühendeid samas puhastusetapis. Sellised üldised meetodid on oksüdatsioon osoneerimisega, adsorptsioon aktiivsöega ja membraanfiltrimine. Need etapis on reeglina lisatud reoveepuhastusjaamas viimaseks etapiks.

Et leida parim võimalik tehnoloogia ohtlike ainete eemaldamiseks, kasutage tabelit: Tabel Ohtlike ainete eemaldamine

Esimene samm: analüüsida võimalike ohtlike ainete allikaid valglal
Teine samm: esmase uuringu käigus määrata spetsiifilised ohtlikud ained, nende sisaldused
Kolmas samm: valida sobiv puhastustehnoloogia arvestades ainete ja puhastuse tõhusust

Kuna tavapärased reovee käitluse tehnoloogias ei võimalda kõiki reoained täielikult lagundama ja eemaldama, on alternatiivsete puhastustehnoloogiate uuringud aktuaalsed ja edumeelsed. Praegusel ajal on uuringutes uued lähenemised, nagu bioloogiline puhastus mikrovetikatega, seentega (fungi), samuti membraan- bioreaktoritega, bioloogilise aktiivsöega.

Vaatamata nende bioloogiliste meetodite pidevale täiustamisele ja arendusele, peamiseks väljakutseks nende meetodite rakendamisel suurtel puhastitel on seadmete saastekontroll ja majanduslik tõhusus. Siiski, praeguseks on need bioloogilised meetodid näidanud laia hulga erinevate ohtlike kainete gruppide tõhusat eemaldamist reoveest, näiteks pestitsiidid, polüaromaatsed süsivesinikud (PAHid), antibiootikumid, isikuliku hügieeni vahendid, endokriinsete haiguste ravimid, pakkudes suurt potentsiaali reoveepuhastuses järgnevatel aastakümnetel.

Tabel: Arendatavad tehnoloogiad ohtlike ainete eemaldamiseks