TRANSpFOS – PFOS yhdisteen kulkeutuminen, leviäminen, kertyminen ja kohtalo virtavesissä ja vesistöissä

Mallinnamme PFOS-yhdisteen kulkeutumista virta- ja rannikkovesissä

Projektin kesto

1.1.2025 – 30.6.2026

Rahoituslähde

Maa-ja Vesitekniikan Tuki ry

Kokonaisrahoitus

120 000 €

Kehitämme korkearesoluutioisen, laskennallisesti tehokkaan 2D-CFD-mallin, jolla tutkitaan PFAS-yhdisteiden – erityisesti PFOS: n – kulkeutumista, leviämistä ja kertymistä kaupunkien ja teollisuuden valuma-alueilla. Hankkeessa simuloidaan Aurajoen valuma-alueen ja Saaristomeren tapaustutkimuksena hydrologisia prosesseja, jotka vaikuttavat PFAS-aineiden kohtaloon vesistöissä. Tulokset auttavat tunnistamaan PFAS:n kertymispisteet, tukevat päätöksentekoa ja ohjaavat tulevia seurantatoimia. Malli perustuu avoimeen lähdekoodin, mikä mahdollistaa laajemman soveltamisen ja jatkokehityksen.

Avoimeen lähdekoodiin perustuva malli PFOS-yhdisteiden ongelma-alueiden tunnistamiseen ilman laajamittaista seurantakampanjaa

TRANSpFOS-projektin tavoitteena on korjata tietoaukko vanhan PFAS-yhdisteen, perfluorioktaanisulfonaatin (PFOS) kulkeutumisesta, leviämisestä, kertymisestä ja kohtalosta puroissa ja vastaanottavissa vesistöissä.

Hankkeessa keskitytään Lounais-Suomen valuma-alueeseen, jolle on ominaista kaupunkien ja teollisuuden maankäyttö, mukaan lukien kaatopaikka, ja tavoitteena on kehittää korkean resoluution mutta laskennallisesti tehokas laskennallisen virtausdynamiikan (CFD) malli, jolla voidaan tutkia PFOS:n kulkeutumista ja leviämistä valituissa vesistöissä ja tunnistaa aineen mahdollinen kertyminen mallinnetulle alueelle.

CFD-pohjainen numeerinen mallinnus voi tarjota arvokasta tietoa PFAS-aineiden kulkeutumisesta ja leviämisestä valuma-alueilla. Tämä mahdollistaa ongelma-alueiden, tuntemattomien lähteiden ja PFAS-yhdisteiden kertymäalueiden tunnistamisen ilman laajamittaista seurantakampanjaa.

Käytännössä on olemassa joitakin laskennallisesti tehokkaita 2D-hydrologisia malleja, mutta niitä voidaan soveltaa vain avoimiin uomiin tai puroihin. Tärkeää on, että nykyiset mallit eivät ota huomioon PFAS-yhdisteiden advektiivista ja/tai diffuusiokuljetusta turbulenteissa olosuhteissa eivätkä biologisia tai kemiallisia reaktioita eri kemiallisten lajien välillä.

Lisäksi nämä mallit eivät huomioi termodynaamisia vaikutuksia. Tämän seurauksena monet ilmakehän prosessit, kuten haihtuminen ja kerrostuminen, jäävät kokonaan huomiotta. Näin ollen laskennallisesti tehokas ja kevyt mallinnusmenetelmä, jonka avulla voidaan mallintaa suuria valuma-alueita (luokkaa 10 km) asiaankuuluvilla fysikaalisilla ja termodynaamisilla prosesseilla, on erittäin tarpeellinen PFAS-yhdisteiden roolin ymmärtämiseksi lähivesissä.

Kolme päätavoitetta

1. Kehittää korkearesoluutioinen, avoimen lähdekoodin laskennallisesti tehokas 2D-CFD-malli PFAS:iin liittyvien hydrologisten, fysikaalisten, termodynaamisten ja kemiallisten prosessien simulointiin määritellyllä valuma-alueella.
2. Tutkia erilaisten PFAS-yhdisteiden kulkeutumista ja leviämistä valuma-alueilla, puroissa ja vastaanottavissa vesistöissä, mukaan lukien vuorovaikutus sedimenttien kanssa.
3. Tunnistaa PFAS-yhdisteiden mahdolliset kertymisalueet valuma-alueella, mikä auttaa kehittämään kohdennettuja lieventämisstrategioita.

Mallin soveltaminen Aurajoen valuma-alueeseen ja Saaristomereen

Hanke keskittyy Aurajoen valuma-alueeseen Lounais-Suomessa ja sen viereiseen Saaristomereen vastaanottavana elimenä. Hankkeessa mallinnetaan PFOS:n kulkeutumisreittejä hyödyntämällä tietoa tunnetuista lähteistä, kuten Topinojan kaatopaikalta, ja ilmakehän laskeumasta.

Keskeiset tulokset: avoimen lähdekoodin työkalut, paikkatiedot ja tieteelliset julkaisut

TRANSpFOS-hankkeen odotetaan tuottavan useita tärkeitä konkreettisia tuloksia, jotka edistävät tieteellistä tutkimusta ja ympäristötekniikan kehittämistä. Näitä ovat muuan muassa:

1. Julkisesti saatavilla oleva avoimen lähdekoodin CFD-työkalu PFAS-tutkimukseen.
2. PFOS:n alueelliset levinneisyyskartat määritellyllä valuma-alueella.
3. PFOS:n mahdollisten kertymisalueiden tunnistaminen.
4. PFAS-kontaminaation hallintaohjeiden tarkentaminen.
5. Kaksi JUFO-hyväksyttyä tutkimusartikkelia.

Projekti on parantaa merkittävästi PFAS-saastumisen ymmärrystä ja lieventämistä ja näin edistää ympäristön kestävyyttä ja suojaa asukkaita terveysriskeiltä.  

Perusta laajemmalle PFAS-seurannalle ja riskinarvioinnille

TRANSpFOS-projektin tulokset luovat pohjan tulevalle tutkimushankkeelle, joka keskittyy lähteiden seurantaan, riskinarviointiin ja seurantaohjelmien optimointiin laajemmassa mittakaavassa.