“Pohjaveden reaaliaikainen seuranta parantaa puhtaan juomaveden saatavuutta”

Kevin Lyonsin päätyminen vesitekniikan tutkimuksen pariin oli onnellinen sattuma. Hän aloitti kandiopintonsa mikrobiologian parissa Dublinin Trinity Collegessa ja erikoistui bakteerigenetiikkaan. Maisteriopinnoissaan Nottinghamin yliopistossa hän opiskeli mikrobilääkeresistenssiä ja teki samalla tutkimusta Birminghamin yliopistossa. Maisteriksi valmistuttuaan Lyons muutti Suomeen työskennelläkseen alan tutkijana.

“Otin yhteyttä tuntemiini mikrobiologeihin Oulussa. Eräs heistä oli tohtori Katharina Kujala, joka on erikoistunut vesi- ja ympäristöalan mikrobiologian tutkimukseen Oulun yliopistossa. Hän työskenteli projektissa toisen tutkijan, tohtori Pekka Rossin kanssa, ja sain heiltä työpaikan tutkimusassistenttina. Myöhemmin heistä tuli väitöskirjani ohjaajia”, Lyons kertoo.

Tällä hetkellä Lyons työstää väitöstutkimustaan Oulun yliopiston vesi-, energia- ja ympäristötekniikan yksikössä ja tekee tiivistä yhteistyötä Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen tutkijoiden kanssa. Tiimi tutkii veden ominaisuuksia Pohjois- ja Keski-Suomen matalissa pohjavesikaivoissa, joiden vettä käytetään juomavetenä.

KAUTE:lta Vesitekniikan tutkimuksen apurahahaussa saatu apuraha mahdollisti Lyonsin koko vuoden 2021 tutkimuksen. Vuoden aikana Lyons keräsi ja analysoi vesinäytteitä pohjavesikaivoista ja kirjoitti tutkimusraportin, joka julkaistiin alan vertaisarvioidussa tieteellisessä julkaisussa. Lyonsin mukaan hänen taustansa mikrobiologiassa on tarjonnut hyvät lähtökohdat monipuolisen ja monitieteisen vesitekniikan tutkimuksen alalla.

“Mikrobeja on kaikkialla, eivätkä ne kaikki ole haitallisia terveydellemme. Monet niistä ovat meille hyödyllisiä tai niillä ei ole lainkaan tunnettuja terveysvaikutuksia. Mikrobeilla on keskeinen rooli ekosysteemien toiminnassa, joten pohjavesikaivojen mikrobien tunnistaminen voi kertoa paljon kaivoon vaikuttavista tekijöistä. Siksi tutkimme työssämme mikrobiyhteisöjä sekä vesikemiaa”, Lyons kertoo.

Tutkittua tietoa laboratoriosta kentälle hyödynnettäväksi

Lyonsin tutkimus keskittyy Pohjois- ja Keski-Suomen harvaan asutun maaseudun matalien pohjavesikaivojen vedenlaadun tutkimiseen, seurantaan ja tarkkailuun. Suomessa pohjavesi on tärkein juomaveden lähde, ja yli puolet suomalaisten juomavedestä on peräisin pohjavedestä. 

Pohjavesikaivot ovat Lyonsin mukaan hyvin alttiita ympäristössä tapahtuville muutoksille. Vuodenaikojen vaihtelu ja lumen sulaminen, maanviljely sekä vedenlaadun muutokset järvissä ja joissa vaikuttavat kaikki pohjaveden laatuun.

“Olemme hyvin riippuvaisia pohjavedestä juomaveden lähteenä. Pohjaveden pilaantuminen johtaa pahimmillaan vesivälitteisiin epidemioihin ja tautien leviämiseen pohjaveden välityksellä”, Lyons kertoo.

Maaseudun matalien pohjavesikaivojen ylläpito ja vedenlaadun tarkkailu on kallista ja työlästä, eikä niiden parissa työskentelevillä kaivonhoitajilla ole usein käytössään samanlaisia resursseja kuin suurten kaupunkien vesijohtojärjestelmissä. Lyons hyödyntää pohjaveden reaaliaikaisen seurannan järjestelmiä, jotka hyödyntävät digitaalista sensoriteknologiaa ja mahdollistavat näin vedenlaadun jatkuvan tarkkailun. Reaaliaikainen seuranta mahdollistaa pohjavettä koskevan datan keruun ja tarkastelun tietokoneella milloin tahansa.

“Vielä nykyäänkin kaivoista otetaan monin paikoin näytteitä kerran kuukaudessa tai harvemmin, jolloin kaivojen pohjavesi saattaa ehtiä pilaantumaan, sillä muutoksia vedenlaadussa ei huomata tarpeeksi nopeasti tai lainkaan. Reaaliaikaisella seurannalla kontaminaatiot havaitaan nopeammin ja niihin ehditään puuttua välittömästi”, Lyons kertoo.

Vaikka tutkimusta toteutetaan laboratoriossa ja työhuoneella tietokoneen äärellä, on koko työn todellinen suola maastossa tapahtuva kenttätyö ja yhteydenpito paikallisten kaivonhoitajien kanssa.

“Tiivis yhteydenpito kaivonhoitajien kanssa mahdollistaa hyvän vuorovaikutuksen heidän ja tutkijoiden välillä ja turvaa puhtaan juomaveden saatavuuden asukkaille. Kaivonhoitaja voi kertoa kaivon historiasta ja havaitsemistaan ​​ongelmista, ja voimme pohtia ongelmia yhdessä”, Lyons kertoo. 

“Aiemmassa tutkimuksessani oli mielenkiintoista tarkastella, mitä bakteerisolun sisällä tapahtuu, mutta vaikeaa havaita, mitä käytännön hyötyä tästä oli yhteiskunnalle. On hienoa päästä laboratoriosta kentälle ja nähdä veden tutkimuksen auttavan ihmisiä käytännössä”, Lyons summaa.

Seuranta- ja tarkkailumenetelmillä puhtaampaa juomavettä globaalisti

Lyons näkee runsaasti potentiaalia reaaliaikaisen seurannan järjestelmissä sekä vesitekniikan tutkimuksessa laajemmin. 

“Vaikka maailma muuttuu, ihmiset tulevat aina tarvitsemaan puhdasta juomavettä. Vedellä on aivan keskeinen rooli myös maatalouden ja teollisuuden kehityksessä tulevaisuudessa. Meidän tutkijoiden on paitsi hyödynnettävä kaikkia olemassa olevia keinoja täyttää puhtaan veden tarve, myös jatkuvasti kehitettävä uusia työkaluja, joilla varmistaa puhtaan veden saatavuus”, Lyons sanoo.

“Hyödyntämällä reaaliaikaisen seurannan menetelmiä, raportoimalla mittauksista ja tekemällä tulosten pohjalta kokeiluja voimme parantaa pohjavesikaivojen kuntoa ja juomaveden laatua. Tämä vaatii aikaa ja rahaa, mutta takaa puhtaan veden saatavuuden pitkällä tähtäimellä”, Lyons sanoo.

Lyons on tutustunut tutkimuksessaan erityisesti Pohjois- ja Keski-Suomen luonnon olosuhteisiin ja näkee yhdessä kollegoidensa kanssa kehittämillään teknologioilla sovellusmahdollisuuksia erityisesti muissa Pohjoismaissa ja Kanadassa, jotka muistuttavat Suomea geologisesti. Jotta puhtaan veden saatavuus voitaisiin turvata globaalisti, tulisi vastaavanlaisten teknologioiden hyödyntämistä hänen mielestään tutkia erilaisissa olosuhteissa.

“Eri maissa pohjavesikaivojen ikä, koko ja rakenne vaihtelevat, joten yhdestä tutkimuksesta ei voida vetää kaikissa olosuhteissa päteviä johtopäätöksiä. En kuitenkaan näe, miksi kehittämiämme teknologioita ei voitaisi soveltaa puhtaan veden saatavuuden turvaamiseksi myös esimerkiksi globaalissa etelässä”, Lyons päättää.

Tarinoita vesitekniikan tutkimuksesta -artikkelisarja esittelee KAUTE-säätiön ja Erkki Paasikiven säätiön rahoittamien tutkijoiden työtä. Apurahoja myönnetään erityisesti alan väitöskirja- ja post doc -tutkimuksiin. Säätiöt kannustavat myös muita vesitekniikan parissa toimivia organisaatioita yhteistyöhön apurahahaun tiimoilta.