Syanobakteerien toksiinien puhdistaminen järvivedestä: Köyliönjärven veden käsittely kasteluvedeksi vihannesviljelyssä

Abstract

Syanobakteerit ovat fotosynteettisiä prokaryoottisia organismeja, jotka voivat tuottaa haitallisia toksiineja, kuten mikrokystiinejä. Syanobakteerit esiintyvät erityisesti ravinnerikkaissa vesistöissä ja voivat aiheuttaa terveysuhkia sekä ihmisille että eläimille. Ne tuottavat sekundäärisinä metaboliitteinaan erilaisia toksiineja, kuten hepatotoksiineja, neurotoksiineja ja dermatotoksiineja. Syanotoksiinien aiheuttamat riskit ovat merkittäviä erityisesti juoma- ja kasteluvedessä. Syanobakteerikukintojen ja ravinnekuormituksen vähentäminen ovat kuitenkin aikaa vieviä projekteja. Pitkät kuivat ja kuumat ajanjaksot kesäisin lisää vihannesviljelyn kastelun tarvetta Suomessa jo nyt, ja lisääntyvissä määrin tulevaisuudessa. Pintavesien käyttö kasteluvetenä turvaa satoja, mutta lämpimien ajanjaksojen syanobakteerikukinnat ja niiden mahdollisesti muodostamat toksiinit vesilähteessä aiheuttavat riskin viljelyksillä työskenteleville, kasvien hyvinvoinnille ja kuluttajille. Tämän vuoksi tarvitaan ravinnekuormituksen vähentämisen lisäksi nopeampia keinoja varmistaa viljelyssä käytettävän veden laadullinen turvallisuus. Fysikaalisiin menetelmiin kuuluvat suodatus, flokkulaatio ja koagulaatio, ultraääni sekä kalvoprosessit kuten nanosuodatus ja käänteisosmoosi. Ne keskittyvät syanobakteerien ja toksiinien fyysiseen poistamiseen vedestä. Kemialliset menetelmät sisältävät edistyneet hapetusprosessit kuten UV/H2O2-käsittely, otsonointi ja muut kemialliset reaktiot, jotka hajottavat toksiineja. Näiden menetelmien tehokkuus vaihtelee veden kemiallisten ominaisuuksien ja toksiinien pitoisuuden mukaan. Mikro-organismit, kuten bakteerit ja sienet, voivat hajottaa mikrokystiinejä biologisten prosessien avulla. Kesällä 2022 suoritettiin kolmesti koekäsittely pilottilaitteistolla Köyliönjärven leväkukintaisen veden käsittelemiseksi suodatus-H2O2-UV-menetelmällä. Tavoitteena oli tuottaa kasteluvedeksi kelpaavaa vettä. Ensimmäisellä koekerralla Köyliönjärven vedessä oli runsaasti leviä, erityisesti piileviä ja syanobakteereja. Laboratorioanalyysit kuitenkin osoittivat, että järvivedessä ei ollut analyyttistä raja-arvoa ylittäviä mikrokystiinejä, lukuun ottamatta yhtä näytettä, jossa mikrokystiiniarginiini-arginiini (MC-RR) varianttien yhteispitoisuus oli havaittavissa. Toisella koekerralla järvivesinäytteessä havaittiin runsaasti syanobakteereja, piileviä ja viherleviä. Kaikissa kolmessa näytteessä löytyi MC-RR muunnosten yhteispitoisuuksia ja kahdesta näytteestä myös mikrokystiini-leusiini-arginiinia (MC-LR). Toksiinipitoisuudet olivat kuitenkin korkeampia käsittelyn jälkeen. Kolmannella koekerralla järvivesinäytteessä oli paljon eri leviä, mutta ei taaskaan havaittavia toksiinipitoisuuksia. Vetyperoksidilisäyksen jälkeen yhteispitoisuuksia oli jälleen havaittavissa. Tuloksista nähdään, että suodatus vähentää toksiinien määrää, mutta ei riitä yksinään poistamaan kaikkia myrkkyjä. Näytteissä havaittiin toksiinipitoisuuksien nousua H2O2-UV-käsittelyn seurauksena, mikä viittaa prosessin optimoinnin tarpeeseen. Tehokas syanotoksiinien poisto vedestä vaatii eri menetelmien yhdistämistä. Suodatus ja H2O2-UV-käsittely näyttivät lupaavilta, mutta työn kokeissa ei päästy haluttuihin lopputuloksiin ja vähintään menettely vaatii lisäoptimointia. Syanotoksiinien monitorointi ja käsittelymenetelmien kehittäminen ovat avainasemassa kestävän ja turvallisen kasteluveden tuottamisessa, sillä toksiinien määrää ei pysty päättelemään syanobakteerien määrän perusteella.