Nikkelin ympäristönlaatunormin mallintamisen haasteet sekä toksisuuskokeen kehittäminen Lymnaea stagnalis -kotilolajille

Abstract

Vesipuitedirektiivin tarkoituksena on tehostaa vesien suojelua sekä vähentää haitta-ainepäästöjä vesistöissä. Uusissa ympäristönlaatunormeissa nikkelin ja lyijyn suositellut enimmäispitoisuudet perustuvat biosaatavaan pitoisuuteen, johon vaikuttavat vesistöjen ominaisuudet. Sallittuja biosaatavia pitoisuuksia voidaan arvioida bioligandimalleilla. Mallien soveltuvuutta pohjoismaisiin vesistöihin tulee tarkastella, sillä mallit eivät välttämättä pysty arvioimaan luotettavasti haitallisten pitoisuuksien raja-arvoja happamissa ja pehmeissä pohjoismaisissa vesissä. Tämän työn tarkoituksena oli tuottaa toksisuusaineistoa nikkelin bioligandimalleille altistamalla kroonisesti metalleille herkkää Lymnaea stagnalis –kotilolajia eri nikkelipitoisuuksissa. Tuotetulla aineistolla arvioitiin kolmen eri bioligandimallin soveltuvuutta kolmeen suomalaiseen vesistöön. Toksisuuskokeiden avulla kehitettiin myös testausmenetelmää kotilolajille. Kokeissa havaitut ja mallien tuottamat laskennalliset toksisuusarvot vastasivat toisiaan kahdessa vesistössä, mutta kolmannessa havaittu arvo oli yli kaksinkertainen verrattuna laskennalliseen arvoon. Mallien arvot olivat pienempiä kuin havaitut, joka on mallien soveltamisen ja näin ympäristönsuojelun kannalta parempi vaihtoehto. Toksisuuskokeen menetelmä kehittyi kokeen myötä, mutta eri pitoisuuksien vasteet kuivapainoissa olivat pieniä. Menetelmä vaatii vielä kehittämistä erityisesti ruokinnan suhteen. Bioligandimallit soveltuvat pohjoismaisiin vesiin, mutta niitä käytettäessä tulee varmistaa, että käytettävän mallin tausta-aineisto on tarpeeksi laaja ja soveltuva tutkittavalle vesistölle.

The main aim of the Water Framework Directive is to reduce pollution in the water systems and one way is to set environmental quality standards (EQS) to each type of pollutant such as heavy metals. The new EQS are based on bioavailable concentrations. The problem is that some properties of the waters, such as dissolved organic carbon (DOC), affect the bioavailability of the heavy metals in different fresh waters. The solution is to estimate EQS-values by using bioligand models that can predict acceptable values for different water systems. However, there are some validation problems when using models to estimate values for Nordic freshwaters. The first aim of this study was to produce nickel toxicity data for three different freshwaters by implementing chronic toxicity test using the pond snail Lymnaea stagnalis. The data was used to estimate how well the three bioligand models could predict the toxicity values. The second aim was to develop a L. stagnalis toxicity test method. In two of the three freshwater areas the observed and predicted toxicity values were very similar, in the third however, the observed value was more than double what was predicted. However, all predicted values were lower than observed, and it could protect nature in a better way. The method developed along with test even though the differences of dry weights between concentrations were too small. The method has potential, but it needs more development, especially to optimize the feeding of the test animals. The bioligand models are suitable for estimating the EQS values in Nordic freshwaters. Nevertheless, it is essential to ensure that the background data of the model is comprehensive and well extensive for the freshwaters being studied.