Suomen ympäristökeskus | Finlands miljöcentral | Finnish Environment Institute

sykefi header valkoinen

Pohjaeläinmittausten uudet ICT-sovellukset kemikaalien riskinarvioinnissa (ZOOBENTHOS-ICT)

+ Näytä tiedot

Hankkeen perustiedot

 

Mikroskooppivalokuva Chironomus-surviaissääskitoukan pääkapselista, keskellä tummat suuosat hampaineen

Pohjaeläimet kertovat haitallisten aineiden vaikutuksista

Kemikaalialtistus aiheuttaa pohjaeläimissä morfologisia vaurioita, joiden määrän ja vakavuusasteen mittaamista voidaan käyttää arvioitaessa ja seurattaessa joko maastonäytteiden tai laboratoriotestien perusteella veden tai sedimentin ekotoksisuutta. Yleisimmin käytetyt pohjaeläinryhmät näissä tutkimuksissa ovat koskipaikkojen vesiperhostoukat (heimo Hydropsychidae) sekä järvien, rannikkovesien ja jokisuvantojen pehmeässä pohjasedimentissä elävät surviaissääskien toukat (heimo Chironomidae). Vesiperhostoukkien kidus- ja anaalipapillivaurioiden sekä surviaissääskitoukkien suuosien hampaiston epämuodostumien kohonnut esiintymisfrekvenssi ilmentää veden tai sedimentin haitallisten aineiden vaikutusta, esimerkiksi raskasmetallikuormitusta.

Morfologisten vaurioiden lisäksi kemikaalialtistus aiheuttaa muutoksia pohjaeläinten käyttäytymisessä. Kemikaalialtistuksesta varoittavat usein muutokset eläinten aineenvaihdunnan ylläpitoon liittyvässä käyttäytymisessä, kuten ruokailussa, liikkumisessa ja hengityksessä. Liikkeen ja aineenvaihdunnan muutokset voidaan tunnistaa sähköisen ominaisvastuksen muutoksina läpivirtaus-/altistuskammioissa (vesi, sedimentti) maastossa tai laboratoriossa; innovaatiot on testattu ja käytetty laajasti Euroopassa, missä vedenlaadun automaattiasemilla on useissa paikoissa käytössä myös ko. pohjaeläinseuranta.

Chironomus-surviaissääskitoukan normaalit suuosat: kolme keskihammasta, jonka molemmin puolin symmetrisesti kuusi lateraalihammasta.

Chironomus-surviaissääskitoukan epämuodostuneet suuosat: molemmilta puolilta puuttuu yksi lateraalihammas, sekä yksi keskihampaista

Poikkitieteellistä yhteistyötä – eväitä uuteen ympäristönsuojelua edistävään liiketoimintaan

Tutkimus toteutetaan yhteistyössä tutkimusorganisaatioiden ja osallistuvien yritysten kanssa.

Hankkeen päätavoitteena on kehittää uusia pohjaeläimiin perustuvia, kustannustehokkaita tieto- ja viestintäteknologian sovelluksia toksisuusvaikutusten havaitsemiseksi, dokumentoimiseksi ja tulkitsemiseksi. Tavoitteena on myös luoda kansallinen ja kansainvälinen verkosto tehostamaan ICT (Information and Communication Technology) -mittausmenetelmien siirtämistä pohjaeläinmittauksiin ja niiden soveltamista haitallisten aineiden riskinarvioinnissa.

Hankkeen toteutus on suunniteltu jakautuvan kolmeen osahankkeeseen, joissa on tarkoitus siirtää seuraavia ICT-tekniikoita käytettäväksi pohjaeläinmittauksissa: 1) morfologisten vaurioiden digitaalinen todentaminen konenäön ja hahmontunnistuksen avulla, 2) automatisoitu käyttäytymisvasteiden mittaus sähköisiin signaaleihin perustuen ja 3) hyperspektrikuvauksen käyttö metallisaastuneisuuden osoittamisessa.

Kyseisillä tekniikoilla on useita kaupallisia hyödyntämismahdollisuuksia. Yritykset voivat myydä menetelmiä mm. jätevesipäästöjen, kaivosten, sedimenttien ruoppausten ja vesirakennushankkeiden velvoitetarkkailuihin ja YVA-selvityksiin nopeina ja kustannustehokkaina menetelminä. Morfologisia vaurioita voidaan hankkeen tulosten avulla tutkia standardiohjeistuksen perusteella ja helpottaa työlästä mikroskopointivaihetta hahmontunnistustekniikalla.Käyttäytymisvasteiden automatisoitu mittaus säästää aikaa ja rahaa akuuteissa haitallisten aineiden kartoitustilanteissa ja voi jatkuvatoimisena osin korvata perinteistä pitoisuusanalytiikkaa vesistötarkkailuissa. Myös spektrikamera voi tarjota mahdollisuuden nopeaan ja huokeaan metallisaastuneisuuden arviointiin eliönäytteistä. Hankkeemme osaltaan valmistelee laitteen sovelluksia mahdollista kaupallistamista varten. 

Hydropsyche pellucidula-vesiperhostoukka, tupsumaiset vaaleat kidukset näkyvät takaruumiin jaokkeissa. Kuvan yksilöllä kidukset ovat normaalit, valkean läpikuultavat. Vauriot ilmenevät kidusten tummentumisena ja surkastumisena.
   

 

 

 

 

 

Lisätietoja

Julkaistu 19.9.2013 klo 15.46, päivitetty 25.7.2016 klo 10.27