Maa- ja metsätalouden alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa, Joensuun kampuksella.
Mikä on väitöstutkimuksesi aihe? Miksi aihepiiriä on tärkeää tutkia?
Veden saastumisesta on tullut suuri huolenaihe ympäri maailmaa kaupungistumisen, teollistumisen, kaivoskäytäntöjen, kemiallisten lannoitteiden liiallisen käytön ja maatalouden valumavesien vuoksi. Tutkimukseni tarjoaa ympäristöystävällisen menetelmän vähentää mahdollisesti myrkyllisten alkuaineiden ja harvinaisten maametallien pitoisuuksia valumavesissä, käyttämällä monivuotisia kasveja, kuten puumaista pajua, järviruokoa ja kurjenmiekkaa kelluvilla kosteikkolautoilla.
Tämä tutkimus keskittyi erityisesti kadmiumin, kromin, typen ja fosforin samanaikaiseen keräämiseen hulevedestä kelluvien käsittelykosteikkojen avulla. Lisäksi tutkittiin harvinaisten maametallien kertymistä ja talteenottoa biomassaviljelyn avulla. Vesivarojen hallinnan ja ympäristön kestävyyden ylläpitämisen merkityksen lisääntyessä tarjoaa tutkimus uutta tietoa tehokkaista ja ympäristöystävällisistä vesien kunnostustekniikoista.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?
Tutkimustulokset osoittavat, että tutkituilla monivuotisilla kasveilla on kyky poistaa harvinaisia maametalleja, ravinteita tai raskasmetalleja valumavesistä. Kasvit eivät vain kestäneet saastunutta kasvuympäristöä, vaan ne myös tuottivat hyvin biomassaa, sekä kerryttivät metalleja kasvustoonsa. Kertyneitä metalleja voidaan edelleen hyödyntää biojalostamojen käyttötarkoituksiin. Tulokset voivat hyödyttää ympäristöpalveluyrityksiä, maanviljelijöitä, tutkimuslaitoksia ja tutkijayhteisöjä.
Hulevesien puhdistamiseen ja harvinaisten maametallien talteenottoon ehdotetut käytännön ratkaisut testattiin kokeissa. Näitä testattuja sovelluksia voidaan muunnella ympäristön ja vesien pilaantumisen hallintaa koskeviksi teknologioiksi tai strategioiksi. Menetelmät tarjoavat kestävän ja tehokkaan lähestymistavan vesien puhdistukseen. Harvinaisten maametallien tehokas kerääntyminen kasvien biomassaan yhdistettynä niiden onnistuneeseen talteenottoon polton jälkeisestä tuhkasta on uusi ja innovatiivinen menetelmä arvokkaiden alkuaineiden teollisuuskäyttöön saamisessa.
Tulokset luovat uusia näkymiä teollisuuden, tutkijoiden sekä muiden likaantuneiden vesien puhdistuksesta kiinnostuneiden toimijoiden yhteistyölle. Syntynyt uusi tieto edistää tiedon siirtoa ja käytännön vedenlaadun hallintaratkaisujen kehittämistä.
Miten väitöstutkimuksesi tuloksia voidaan hyödyntää käytännössä?
Tutkimus tarjoaa käytännön ratkaisuja saastuneiden vesien kunnostukseen erityisesti kaupunkialueilla, joilla valumavedet sisältävät erilaisia haitallisia aineita, kuten kadmiumia ja kromia. Väitöstyöllä on positiivisia vaikutuksia kestävään luonnonvarojen hallintaan; tuotettu tieto voi osaltaan vähentää riippuvuutta perinteisistä kemiallisista vesien kunnostusmenetelmistä.
Tutkimus edistää kestäviä käytäntöjä ja kiertotaloutta sekä demonstroi harvinaisten maametallien talteenoton puhdistuksessa käytetyn pajun tuhkasta. Työ tuo näkymiä myös maailmanlaajuisiin pyrkimyksiin vähentää luonnonvarojen ehtymistä erityisesti harvinaisten maametallien osalta. Tutkittuja kasveja voidaan kasvattaa jätevesialueilla, vesissä tai kontaminoituneilla maa-alueilla, ja samalla kerätä arvokkaita ravinteita ja maatalleja talteen. Näin estetään niiden siirtyminen rehevöittämään ja pilaamaan vesistöjä.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tutkimusmenetelmät ja -aineistot?
Tutkimukseen sisältyi kolme erilaista niin sanottua mikrokosmoskoetta, joista jokainen keskittyi kasvien epäpuhtauksiin reagoinnin tarkasteluun. Kokeissa käytettiin monivuotisia kasveja, kuten järviruokoa, kurjenmiekkaa sekä pajuja, joita testattiin ns. kelluvilla kosteikoilla. Järviruokoa ja kurjenmiekkaa kasvatettiin vedessä, jossa oli eri pitoisuuksia kadmiumia ja kromia. Kasvien kasvu ja kuivapaino mitattiin. Kadmiumin ja kromin kertymistä kasvien biomassassaan analysoitiin ICP-OES mittauksilla. Pajuja kasvatettiin simuloidussa jätevedessä, johon oli lisätty eri pitoisuuksia harvinaisia maametalleja. Pajujen kasvu ja biomassan kertyminen arvioitiin ja maametallien kertyminen kasviin analysoitiin. Samalla demonstroitiin maametallien talteenottoa biomassan tuhkasta.
MSc Muhammad Mohsinin metsätieteiden alaan kuuluva väitöskirja Phytoremediation of potentially toxic elements and rare earth elements by perennial plants in floating wetlands tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa, Joensuun kampuksella. Vastaväittäjänä toimii professori Edita Baltrėnaitė-Gedienė, Vilnius Gediminas Technical University, Liettua ja kustoksena professori Ari Pappinen, Itä-Suomen yliopisto. Tilaisuuden kieli on englanti.
Lisätietoja:
Muhammad Mohsin, muham@uef.fi
