Aineiden kierto

Question 1

Hiilen kierto lyhyesti

Answer 1

1. Yhteyttävät kasvit, levät ja syanobakteerit sitovat erpäorgaanista hiilidioksidin hiiltä fotosynteesissä orgaanisiin yhdisteisiin (esim. glukoosiin).
2. Eliöt (kuluttajat) vapauttavat hiilen takaisin epäorgaaniseen muotoon soluhengityksessä. (osa hiilestä menee biomassan kasvattamiseen)
3. Eliöiden kuollessa niiden sisältämät orgaaniset hiiliyhdisteet hajotetaan ja hajottajien toiminnan tuloksena hiili vapautuu hiilidioksidina takaisin ilmakehään (ja metaanina esim märehtijät CH4)

Question 2

Hiilen pitkäaikaisvarastot

Answer 2

fossiiliset polttoaineet (öljy, maakaasu, kivi- ja ruskohiili) = uusiutumattomat energialähteet
-syntyneet kun 50-300 milj vuotta sitten eläneiden eliöiden hiiliyhdisteet ovat fossiloituneet kovassa paineessa ja lämpötilassa.

Question 3

Hiilen lyhytaikaisvarastot

Answer 3

kasvillisuus, maaperä (humus), meret, turve

Question 4

metaanihydraatti

Answer 4

meren pohjassa, hiiltä sitoutunut metaanihydraatteihin kun anaerobisessa hajotustoiminnassa syntynyt metaani jää vesimolekyylien muodostaman “häkin” sisään.

Question 5

hiilinielu

Answer 5

= hiilivarasto esim. meret ja meret jotka sitovat hiiltä ilmasta

Question 6

missä muodossa on suurin osa maapallon typestä?

Answer 6

epäorgaanisena typpikaasuna N2 ilmakehässä

Question 7

biologinen typensidonta

Answer 7

typpikaasu ei ole suoraan eliöiden käytettävissä (N-N kolmoissidos vahva!) -> tumattomien mikrobien avulla typpi saadaan sidottua ilmakehästä ekosysteemiin

Question 8

mitkä eliöryhmät voivat sitoa ilmakehän kaasumaista typpeä?

Answer 8

1. maaperässä ja kasvien juurinystyröissä elävät typensitojabakteerit
2. syanobakteerit
   - pelkistävät N2 ammoniakiksi, joka veteen liuetessaan muodostaa ammoniumioneja NH4+

Question 9

miten salamointi liittyy typen sidontaan?

Answer 9

salamoinnin korkea energia katkaisee N2 kolmoissidoksen, vapaat typpiatomit reagoivat hapen kanssa muodostaen (NOx) typen oksideja, jotka reagoivat veden kanssa muodostaen nitraatteja (NO3-), jotka päätyvät sadeveden mukana maaperään = abioottinen typensidonta

Question 10

nitrifikaatio

Answer 10

aerobinen prosessi, josta nitrifikaatiobakteerit saavat energiaa (kemosynteesi): hapettavat ammoniumtypen (NH4+) ensin nitriitiksi (NO2-) ja edelleen nitraatiksi (NO3-)

Question 11

denitrifikaatio

Answer 11

anaerobinen prosessi, jossa denitrifikaatiobakteerit pelkistävät ylimääräistä nitriitti- ja nitraattityppeä (typen oksideiksi, pieni määrä) ja typpikaasuksi, joka vapautuu takaisin ilmakehään

Question 12

missä muodossa kuolleista eliöistä vapautuva typpi on?

Answer 12

NH4+ (ammoniumioni)

Question 13

Mitkä kaksi alkuainetta ovat tärkeimpiä kasviravinteita?

Answer 13

Fosfori ja typpi

Question 14

Mistä ja miten fosfori vapautuu sekä otetaan käyttöön?

Answer 14

Kallioperästä: kallioperän mineraaleista fosforia rapautuu pikkuhiljaa sateen ja auringon säteilyn vaikutuksesta maaperään ja vesistöihin –> syntyy epäorgaanisia fosfaattieja PO4(3-) –> tuottajat muuttavat fosfaatit orgaaniseksi fosforiksi –> kuluttajille –> lopuksi hajottajat vapauttavat sen fosfaatteina maaperään tai vesistöön

Question 15

rehevöityminen

Answer 15

Liiaallisesta ravinnesaannista (N ja P) johtuva perustuotannon kasvu ekosysteemissä, esim. planktonlevien määrän lisääntyminen

Question 16

hajakuormitus

Answer 16

maatalouden, metsätalouden, kaukokulkeuman ja haja-asutuksen aiheuttamaa, laajalta pinta-alalta ja eri lähteistä tuleva ravinnekuormitus

Question 17

pistekuormitus

Answer 17

suurten yksittäisten päästölähteiden, kuten kalanviljelylaitosten, jätevedepuhdistamoiden ja teollisuuslaitosten ravinnepäästöt

Question 18

rehevöitymisen vaikutuksia

Answer 18

1. johtaa muutoksiin ravintoketjuissa, kun toiset lajit runsastuvat ja toiset vähenevät
2. esim. veden sameneminen: näköaistin varassa saalistavien lajien ravinnonsaanti vaikeutuu (peto- ja arvokalojen (ahven,hauki,lohi) vähentyminen, särkikalojen runsastuminen)
3. matalat järvet ja ranta-alueet voivat kasvaa umpeen
4. lisääntynyt eliömäärä ja kuolleiden eliöiden orgaanisen aineen hajottaminen kuluttavat happea vesistöjen pohjaosissa, tämä pahenee talvisin kun veden kierto heikkoa eikä happea liukene ilmakehästä jääpeitteen läpi–>keväällä voi paljastua hapenpuutteen aiheuttamia kalakuolemia
5. kesäisin kerrostuneisuus voi aiheuttaa happikatoa kun lämmin pinta-vesi ja viileä pohjavesi ei sekoitu–>voi johtaa sisäiseen kuormitukseen kun sedimenttiin sitoutunut fosfori vapautuu vapautuu veteen hapettomissa oloissa

Question 19

ulkoinen kuormitus

Answer 19

vesistöön, sen ulkopuolelta valumavesien mukana tulevat ravinteet ja muut vesiekosysteemille haitalliset aineet

Question 20

sisäinen kuormitus

Answer 20

vesistöjen pohjasedimenttiin kertyneiden ravinteiden (P) ja aineiden vapautumista takaisin veteen hapettomissa oloissa

Question 21

happamoituminen

Answer 21

= maaperän tai vesistön alentunut kyky neutraloida happoja

• johtuu happamoittavien yhdisteiden laskeumasta
• suomessa kallio-ja maaperä luontaisesti hapan -> matala puskurointikyky -> ekosysteemit herkkiä happamoitumiselle
• rikki ja typpi!

Question 22

kuivalaskeuma

Answer 22

sis. typen ja rikin oksideja

Question 23

märkälaskeuma

Answer 23

typen ja rikin oksidit liuenneet veteen, muodostaen typpi ja rikkihappoa

Question 24

happosade

Answer 24

sadeveden mukana tuleva hapan laskeuma

-sadevesi luontaisesti hieman hapanta (ilman CO2 reagoin veden kanssa muodostaen hiilihappoa)

Question 25

mistä happamoituminen johtuu

Answer 25

• ilman rikki- ja typpiyhdisteet ja maaperän ammonniakkiyhdisteet
• ihmisen toiminta niiden takana: teollisuus, energiantuotanto, liikenteen päästöt, maatalous
• meren happamoituminen:liukeneva CO2

Question 26

mitä happamoittuminen aiheuttaa?

Answer 26

Vaikutukset etenkin metsäekosysteemiin:

1. ravinteiden huuhtoutuminen pois juurten ulottuvilta
2. raskasmetallien liukeneminen maaperästä
3. etenkin havupuiden vaurioituminen: neulasten vahakerros vaurioituu joten veden haihtuminen lisääntyy, kasvitaudit, tuholaiset
4. rikkidioksidi vaikuttaa suoraan soluihin ja viherhiukkasiin vähentäen fotosynteesiä
   - -> harsuuntuminen

Vesiekosysteemiin:

• merten happamoituminen liittyy CO2 tason kasvuun: CO2 liukenee jatkuvasti meriveteen muodostaen hiilihappoa -> pH laskee
  1. vesistön pH:n lasku muuttaa raskasmetalleja liukoisiksi (esim. Alumiini aiheuttaa kaloille kidusvaurioita..)
  2. kalkkikuoristen eliöiden (äyriäisten ja korallieläinten) kuoren rakentamiseen tarvittava kalsiumkarbonaatti liukenee meriveteen

Question 27

mikä on hyvä happamoitumisen bioindikaattori?

Answer 27

jäkälä, koska sillä ei ole juuria joten saa ravinteensa sadeveden mukana (siksi ohutpintakerros vain päällä, joka vaurioituu saasteista ja jäkälä katoaa)

Question 28

monistressiteoria (happamoitumisen yhteydessä)

Answer 28

happamoitumisen monet haittavaikutukset vahvistavat toistensa vaikutuksia

Question 29

kasvihuoneilmiö

Answer 29

• syntyy kun ilmakehään kertyneet kasvihuonekaasut muoodstavat maapallon ympärille lämpösäteilyä pidättävän kerroksen
• auringosta tuleva säteily läpäisee tämän kaasukehän ja lämmittää maan pintaa, mutta lämmenneen maan tuottama lämpösäteily ei pitempiaaltoisena pääse karkaamaan kaasukehän läpi avaruuteen, vaan heijastuu takaisin ja jää lämmittämään maata

Question 30

tärkeimmät kasvihuonekaasut

Answer 30

H2O, CO2, CH4, N2O (ilokaasu)

• tärkein luonnollinen kasvihuonekaasu: H2O (ihminen ei kuitenkaan vaikuta tähän, joten tätä ei pidetä ilmastonmuutoksen kannalta tärkeimpänä)
• lisäksi alailmakehän otsoni O3, ja CFC-yhdisteet

Question 31

paljonko CO2 pitoisuus noussut teollisella ajalla

Answer 31

40%

-vuonna 2019 vähän päälle 400ppm

Question 32

mitä CFC yhdisteet tekevät?

Answer 32

kloorifluorihiiliyhdisteet

• kylmälaitteissa ja ponnekaasuissa käytetty
• päätyessä ilmakehään, niistä irtoavat klooriatomit hajottavat yläilmakehässä otsonia ja toimivat alailmakehässä kasvihuonekaasuina

Question 33

tärkeimmät haitalliset aineet (3kpl)

Answer 33

öljy, ympäristömyrkyt, muovi

Question 34

tärkeimmät ympäristömyrkyt

Answer 34

1. raskasmetallit (kadmium, lyijy, elohopea)
2. haitalliset orgaaniset yhdisteet (POP-yhdisteet)

• eivät hajoa/hajoavat erittäin hitaasti luonnossa
• haitallisia eliöille jo pieninä pitoisuuksina

Question 35

kertyminen

Answer 35

hajoamattomien ympäristömyrkkyjen kertyminen eliön kudoksiin sen elämän aikana

Question 36

rikastuminen

Answer 36

= ympäristömyrkkyjen pitoisuudet kasvavat noustessa kohti ravintoketjun huippua

Question 37

kadmium ja sen tärkeimmät päästölähteet

Answer 37

• raskasmetalli, joka kertyy maaperästä kasveihin ja elimistössä munuaisiin ja maksaan + myös luustoon)
• päästölähteet: sinkkimalmien jalostuslaitokset, terästeollisuus ja kivihiilen poltto

Question 38

lyijy ja sen tärkeimmät päästölähteet

Answer 38

• raskasmetalli, joka kertyy hermokudokseen, aiheuttaen hermosto ja kasvuhäiriöitä etenkin kasvuikäisille
• päästölähteet: liikenne, (teräs ja kemian)teollisuus, energiantuotanto sekä metsästyksessä käytetyt lyijyhaulit

Question 39

elohopea ja sen tärkeimmät päästölähteet

Answer 39

• raskasmetalli, joka kertyy erityisesti vesiekosysteemeissä: kertyy sisävesien petokaloihin esim vanhoissa hauissa voi olla korkeita pitoisuuksia
• eliöillä aiheuttaa kehityksellisiä hermostovaurioita lyijyn tapaan + sydäntauteja, sekä sitoutuu tehokkaasti proteiineihin
• päästöjä enemmän luonnollisista lähteistä, kuin ihmisen toimesta: rapautuminen, tulivuorenpurkaukset, kivihiilen poltto, teollisuus
• vesistöjen anaerobiset bakteerit muokkaavat epäorgaanista elohopeaa orgaaniseksi metyylielohopeaksi, joka rikastuu ravintoketjussa

Question 40

POP-yhdisteet

Answer 40

= persistent organic pollutants
eli haitalliset orgaaniset yhdisteet
- rasvaliukoisia ja pysyviä, eliöihin kertyviä ja ravintoketjussa rikastuvia
- karsinogeenisiä ja toimivat hormonihäiritsijöinä
-kaukokulkeutuvia eli kulkeutuu ilmavirtausten mukana etenkin napa-alueille
- tärkeimmät POP-yhdiste ryhmät: DDT, PCB-yhdisteet ja dioksiinit

Question 41

DDT

Answer 41

= Diklooridifenyylitrikloorietaani (DDT)
= ihmisen tarkoituksella valmistama hyönteismyrkky, joka liukenee orgaanisiin liuottimiin ja elimistössä kertyy pääasiassa rasvakudokseen
-haittavaikutuksia: karsinogeeni, akuutti myrkytystila, maksan entsyymien toimintahäiriöt & lisääntymishäiriöt
-kaukokulkeutuu malaria-alueilta!
-kertyy rasvakudokseen

Question 42

PCB-yhdisteet

Answer 42

= polyklooratut bifenyylit

• ihmisen valmistamia yhdisteitä, jotka nykyisin kielletty
• vapautuminen kuitenkin edelleen kaatopaikkojen vanhoista kylmälaitteista, muuntajista ja kondensaattoreista
• rasvaliukoisia, sitoutuu tehokkaasti maahiukkasiin ja vesistöjen sedimentteihin
• elimistössä kertyvät rasvakudokseen ja maksaan
• haittavaikutukset: lisääntymis- ja kehityshäiriöt, hormonitoiminnan muutokset & karsinogeeni

Question 43

dioksiinit ( ja furaanit)

Answer 43

ympäristömyrkkyjä, joita ei ole valmistettu tarkoituksella: niitä esiintyy yhdisteiden epäpuhtauksina sekä orgaanisten yhdisteiden ja kloorin reagoidessa erilaisissa poltto- ja teollisuusprosessissa.

• dioksiinit supermyrkkyjä: aiheuttavat eliöstä riippuen kehityshäiriöitä, maksavaurioita ja syöpää + paljon muita fysiologisia vaikutuksia
• kertyy esim. maksaan + useisiin muihin kudoksiin

Question 44

hormonihäiritsijät

Answer 44

• esim. muoveissa käytetty bisfenoli-A, eräät lääkeaineet, dioksiinit, PCB-yhdisteet ja DDT
• bisfenoli-A muistuttaa kemialliselta rakenteeltaan estrogeenia -> pääsee soluihin estrogeenireseptorin kautta
• aiheuttaa esim. kalojen sukupuolen vaihtumista ja muilla eläinlajeilla lisääntymisongelmia

Question 45

mistä/mikä rikastumisen yleensä aiheuttaa?

Answer 45

myrkkyjen orgaanisuus (POP-yhdisteet ja metyylielohopea) eli voivat kertyä elöihin tehokkaasti

Question 46

miten kertyminen ja rikastuminen eroaa toisistaan?

Answer 46

kertyminen eliön kudokseen

rikastuminen: orgaaniset ympäristömyrkyt varastoituvat elöiden kaikkiin kudoksiin, ja päätyvät suurempina määrinä petojen ruuansulatukseen -> sieltä imeytyvät orgaanisuutensa vuoksi tehokkaasti / pääsevät solukalvojen läpi elimistöön (pitoisuudet kasvaa trofiatasolla ylemmäs siirryttäessä)

Question 47

ilmastonmuutos

Answer 47

kasvihuonekaasujen aikaansaama kasvuhuoneilmiön voimistuminen

Question 48

ilmastonmuutoksen vaikutukset ja mekanismit

Answer 48

1. ilmaston muutos lämmittää merivesiä -> johtaa veden lämpölaajenemiseen
2. lämpötilan kohoaminen kiihdyttää jäätiköiden sulamista -> nostaa merenpintaa
3. kasvukausi (ajanjakso, jonka aikana vuorokauden keskilämpötila pysyvästi yli +5C) pidentyy -> uusia tuhohyönteisiä, kevään hallayöt vahingoittavat liian aikaisin kasvamaan lähtenyttä kasvillisuutta, sademäärät lisääntyvät
4. kuivuuden lisääntyminen tropiikissa -> sadon menetykset, nälänhätä ja metsäpalot
5. ääri-ilmiöt lisääntyvät esim. tulvat ja mutavyöryt (yksi syy tähän on el nino-ilmiö, joka on jaksottainen merivirtojen muutosilmiö)
6. eliöiden kannalta lämpötilamuutokset eri vuodenaikoina saattavat johtaa muutoksiin mm. talvehtimisessa ja tulokaslajien tulemisessa uudelle alueelle aiheuttaen kilpailua
7. hiilidioksidin liukeneminen meriin vähenee jos niiden lämpötila nousee (meret ovat ainakin vielä tärkeitä hiilinieluja)

Question 49

hiilinielu

Answer 49

hiilivarasto, joka sitoo enemmän hiilidioksidia kuin mitä se tuottaa (meret, kasvillisuus ja suot ovat tärkeimmät hiilinielut)

Question 50

kasvihuonekaasujen tärkeimmät päästölähteet

Answer 50

1. CO2
   - fossiilisten polttoaineiden poltto energiatuotannossa ja liikenteessä
   - orgaanisen aineen poltto metsien raivauksen, soiden kuivattamisen yms. yhteydessä
2. CH4
   - karjakasvatus: anaerbisten mädättäjäbakteerien toimesta
   - kaatopaikat: eloperäisen jätteen hajotessa anaerobisesti
   - ikiroudan sulaminen
3. N2O
   - typpilannotteiden käyttö ja maaperän mikrobitoiminta (nitrifikaatio ja denitrifikaatio)
   - karjatalous: karjanlanta
   - autojen moottorien polttoprosessit ja katalysaattorit
4. CFC ja HFC
   - kaatopaikat: vanhat kylmälaitteet, ponnekaasut, palonestoaineet, vaahtomuovit

Question 51

mistä pienhiukkaset (ilmansaasteet) ovat peräisin?

Answer 51

1. polttoprosessit (liikenne, energiantuotanto ja pienpoltto eli kodin tulisijat)
2. katupöly (nastarenkaiden jauhaessa asfalttia ja hiekoitushiekka)
3. kaukokulkeuma (esim. metsä ja turvepaloista mutta myös suurkaupunkien päästöistä)

Question 52

miksi pienhiukkaset ovat vaarallisia?

Answer 52

niihin voi sitoutua haitallisia aineita esim. raskasmetalleja ja hiilivetyjä, ja niillä on erittäin hyvä kyky kulkeutua syvälle hengitysteihin

Question 53

mitä häkä tekee ja miten sitä syntyy?

Answer 53

voi aiheuttaa häkämyrkytyksen: häkä syrjäyttää hapen punasoluissa, jolloin hapenpuute aiheuttaa pahoinvointia, päänsärkyä, hengenahdistusta ja lopulta tajuttomuutta

häkää syntyy epätäydellisestä palamisesta

Question 54

mitä vaikutuksia otsonilla fysiologisesti? mistä otsonia vapautuu “ihmisten ilmoille”?

Answer 54

1. hengitysteissä se vaurioittaa soluja ja vaikeuttaa kaasujen vaihtumista keuhkoissa -> aiheuttaa pahoinvointia, päänsärkyä, hengenahdistusta ja väsymystä
2. silmien limakalvot: silmien punoitus ja vuotaminen
3. voi pahentaa astamaa ja mahdollisesti aiheuttaa syöpää
   - otsonia vapautuu ilmaan liikenteen pakokaasuista

Question 55

mitä haittaa öljystä on ympäristölle/eliöille?

Answer 55

1. öljyn kertyminen turkkiin/höyhenpeitteeseen
   - > lämmöneristyskyvyn menetys
2. öljy sisältää PAH-yhdisteitä, jotka rasvaliukoisena pääsee suoraan soluun sisälle (karsinogeenejä)
3. rantojen pilaantuminen (vuodessa n. 150 pientä öljyonnettomuutta)

Question 56

mistä ftalaatteja ja bisfenoli-A:ta tulee?

Answer 56

näitä irtoaa mikromuovista elimistössä

Question 57

biosidi

Answer 57

torjunta-aine/pieneliöitä sisältävä tuote, jolla torjutaan haitallisia eliöitä

Question 58

neonikotinoidi

Answer 58

tuholaismyrkyissä käytettävä tehoaine luokka (myrkyllinen etenkin pölyttäjille kuten mehiläisille)

esim. glyfosaatti, joka on rikkakasvien torjunnassa maailmanlaajuisesti käytetty

Question 59

feromoni

Answer 59

ihmisen tai eläimen lähettämiä kemiallisia viestiaineita, jotka vaikuttavat saman lajin muiden yksilöiden käyttäytymiseen tai hormonitoimintaan.

voidaan hyödyntää tuhohyönteisten torjuntaan tekemällä tuhohyönteisiä houkuttelevia feromoniansoja

Question 60

kiertoviljely

Answer 60

viljakasvin vaihto vuosittain, jotta talvehtivien tuhohyönteisten munista ja koteloista ei ole haittaa kun viljakasvi on vaihtunut toiseen koska ne ovat erikoistunut yleensä tiettyyn viljakasviin vaan

Question 61

kateviljely

Answer 61

pellon tai kasvimaan paljaat multa-alueet peitetään esim. ruoho tai olkisilpulla, joka estää rikkakasvien itämistä

Question 62

intergoitu torjunta

Answer 62

sekä biologisten että kemiallisten torjuntakeinojen hyödyntäminen (viljelyssä)