Typen ja mikromuovien kulkeutuminen jätevesiä käsittelevillä kosteikkopuhdistamoilla kylmissä ilmasto-oloissa

Jäteveden käsittely on tärkeää ympäristön saastumisen ja kauaskantoisten vesiekosysteemivaikutusten ehkäisemiseksi. Jäteveden käsittelyssä on perinteisesti keskitytty kiintoaineen, orgaanisen aineen, taudinaiheuttajien ja ravinteiden (typpi ja fosfori) poistamiseen, mutta nykyisin tarve on poistaa yhä erilaisempia ihmisen aiheuttamia epäpuhtauksia, kuten mikromuovia ja lääkeainejäämiä. Samanaikaisesti kilpailu energiasta ja tarve ilmastonmuutokseen sopeutumiseen lisäävät kiinnostusta luontopohjaisia ratkaisuja kohtaan jätevesien käsittelyssä. Tämä on erityisen tärkeää alueilla, joilla huoltointensiiviset teknologiset ratkaisut ovat epäkäytännöllisiä, kuten harvaan asutuilla subarktisilla alueilla. Jäteveden käsittelykosteikkoja on käytetty myös kylmän ilmaston alueilla. Kuitenkin jäätymislämpötiloilla ja jään muodostumisella tiedetään olevan negatiivisia vaikutuksia näiden järjestelmien toimintaan.
Tässä tutkimuksessa Pohjois-Suomen jätevedenpuhdistuskosteikoilta ympärivuotisesti tehdyt havainnot yhdistettiin laboratoriotuloksiin. Tavoitteena on ymmärtää kylmien olosuhteiden vaikutusta typen ja mikromuovien kulkeutuminen ja poistoprosesseihin. Työssä tutkittiin kahta yleistä kylmän ilmaston kosteikkotyyppiä: turvepohjaista vaakasuuntaisen maanalaisen virtauksen kosteikkoa ja lammikkotyylistä pintavirtauskosteikkoa.
Kosteikkotyyppi määritti olennaisesti lämpö- ja hydrauliset ominaisuudet sekä ympäristöparametrien, kuten hapen, saatavuuden jäätyneenä. Tulosten perusteella typen poistoon vaikuttaa merkittävimmin kosteikolle tulevan veden laatu (eli onko vallitseva typpifraktio, ammonium vai nitraatti) sekä kosteikkotyyppi. Turvepohjaisella kosteikolla havaittiin korkeaa ammoniumtypen poistumista ympäri vuoden, mutta lammikkotyyppisellä kosteikolla ammoniumtypen poistumat olivat pieniä, ja sitä huuhtoutui pitkien jäätymisperiodien jälkeen. Lammikkotyyppisellä kosteikolla ei havaittu mikromuovien pidättymistä, ja tulokset viittaavat siihen, että ilmakehästä tuli mikromuovilaskeumaa kosteikolle. Laboratoriotestit osoittivat mikromuovipartikkeleiden esiintyvän erityisesti kosteikon veden jäätyneessä kerroksessa, mihin vaikuttivat hiukkasten pintavaraus vesimatriisissa ja mikromuovihiukkasten ominaisuudet.
Kokonaisuutena tämä tutkimus vahvistaa, että käsittelykosteikot voivat toimia myös kylmässä ilmastossa. Kuitenkin on tärkeä huomioida menetelmien rajoitteet niiden käyttöä mietittäessä.