Hulevesikuormitus ja sen vähentäminen rakennetulla alueella

Työssä tarkasteltiin hulevesien ravinnekuormituksen muodostumista ja kuormituksen vähentämismahdollisuuksia rakennetussa ympäristössä esimerkkialueena Sunisenlahden valuma-alue. Työn tavoitteena oli löytää ns. hotspot- alueet ja esittää valuma-alueelle osa-alueittain käsittelymenetelmä, joka soveltuu kyseisen alueen hulevesien käsittelyyn, huomioi alueen maankäytön, maastoprofiilin, maanomistuksesta ja maaperästä johtuvat rajoitukset. Sunisenlahden valuma-alue on kokonaisuudessaan rakennettua, jakautuen 24 osavaluma-alueeseen, joiden pinta-alat ja maankäyttö poikkeavat toisistaan. Alueella on kauttaaltaan sadevesiverkosto, jonka purku tapahtuu pääosin Sunisenlahdelle. Osa valuma-alueista on keskustamaisia, osa väljästi rakennettua pientaloaluetta. Joillakin valuma-alueilla on myös toimintoja, joiden hulevesien käsittely edellyttää myös haitta-aineiden poistamista. Valuma-alueella tutkittiin ravinnekuormituksen muodostumista näyttein 12 näytepisteellä. Typpikuormituksesta hulevesien osuus on noin 48 % ja fosforikuormituksesta hulevesien osuus on noin 36 %.

Element speciation and behaviour in metal-rich Boreal river and estuarine systems using ultrafiltration and chemical modelling

The bioavailability of metals and their potential for environmental pollution depends not simply on total concentrations, but is to a great extent determined by their chemical form. Consequently, knowledge of aqueous metal species is essential in investigating potential metal toxicity and mobility. The overall aim of this thesis is, thus, to determine the species of major and trace elements and the size distribution among the different forms (e.g. ions, molecules and mineral particles) in selected metal-enriched Boreal river and estuarine systems by utilising filtration techniques and geochemical modelling. On the basis of the spatial physicochemical patterns found, the fractionation and complexation processes of elements (mainly related to input of humic matter and pH-change) were examined. Dissolved (<1 kDa), colloidal (1 kDa-0.45 μm) and particulate (>0.45 μm) size fractions of sulfate, organic carbon (OC) and 44 metals/metalloids were investigated in the extremely acidic Vörå River system and its estuary in W Finland, and in four river systems in SW Finland (Sirppujoki, Laajoki, Mynäjoki and Paimionjoki), largely affected by soil erosion and acid sulfate (AS) soils. In addition, geochemical modelling was used to predict the formation of free ions and complexes in these investigated waters. One of the most important findings of this study is that the very large amounts of metals known to be released from AS soils (including Al, Ca, Cd, Co, Cu, Mg, Mn, Na, Ni, Si, U and the lanthanoids) occur and can prevail mainly in toxic forms throughout acidic river systems; as free ions and/or sulfate-complexes. This has serious effects on the biota and especially dissolved Al is expected to have acute effects on fish and other organisms, but also other potentially toxic dissolved elements (e.g. Cd, Cu, Mn and Ni) can have fatal effects on the biota in these environments. In upstream areas that are generally relatively forested (higher pH and contents of OC) fewer bioavailable elements (including Al, Cu, Ni and U) may be found due to complexation with the more abundantly occurring colloidal OC. In the rivers in SW Finland total metal concentrations were relatively high, but most of the elements occurred largely in a colloidal or particulate form and even elements expected to be very soluble (Ca, K, Mg, Na and Sr) occurred to a large extent in colloidal form. According to geochemical modelling, these patterns may only to a limited extent be explained by in-stream metal complexation/adsorption. Instead there were strong indications that the high metal concentrations and dominant solid fractions were largely caused by erosion of metal bearing phyllosilicates. A strong influence of AS soils, known to exist in the catchment, could be clearly distinguished in the Sirppujoki River as it had very high concentrations of a metal sequence typical of AS soils in a dissolved form (Ba, Br, Ca, Cd, Co, K, Mg, Mn, Na, Ni, Rb and Sr). In the Paimionjoki River, metal concentrations (including Ba, Cs, Fe, Hf, Pb, Rb, Si, Th, Ti, Tl and V; not typical of AS soils in the area) were high, but it was found that the main cause of this was erosion of metal bearing phyllosilicates and thus these metals occurred dominantly in less toxic colloidal and particulate fractions. In the two nearby rivers (Laajoki and Mynäjoki) there was influence of AS soils, but it was largely masked by eroded phyllosilicates. Consequently, rivers draining clay plains sensitive to erosion, like those in SW Finland, have generally high background metal concentrations due to erosion. Thus, relying on only semi-dissolved (<0.45 μm) concentrations obtained in routine monitoring, or geochemical modelling based on such data, can lead to a great overestimation of the water toxicity in this environment. The potentially toxic elements that are of concern in AS soil areas will ultimately be precipitated in the recipient estuary or sea, where the acidic metalrich river water will gradually be diluted/neutralised with brackish seawater. Along such a rising pH gradient Al, Cu and U will precipitate first together with organic matter closest to the river mouth. Manganese is relatively persistent in solution and, thus, precipitates further down the estuary as Mn oxides together with elements such as Ba, Cd, Co, Cu and Ni. Iron oxides, on the contrary, are not important scavengers of metals in the estuary, they are predicted to be associated only with As and PO4.

Tehokalastuksen vaikutukset Lappajärvessä : Kalastus elinkeinoksi Lappajärvellä -hankkeen vuosien 2001-2006 seurannan loppuraportti

Lappajärven, Etelä-Pohjanmaan suurimman järven, ekologinen tila on heikentynyt ja se luokitellaan nykyisin tyydyttäväksi. Rehevöityminen, 1990-luvun muikkukato ja yhteiskunnan rakennemuutos ovat vähentäneet kalastajien ja kalansaaliin määrää. Ammattikalastuksen edellytysten parantamiseksi toteutettiin vuosina 2001–2004 ”Kalastus elinkeinoksi Lappajärvellä” – hanke. Hankkeen vaikutuksia kalastoon ja järven ekosysteemiin seurattiin vuosina 2001–2006. Kokonaissaalis vuosina 2001–2004 oli 1655 tonnia (n. 29 kg/ha/vuosi). Vaikka saalistavoitetta (2100 tn) ei täysin saavutettu, oli hankkeella runsaasti myönteisiä, joskin osin vähäisiä tai epävarmoja vaikutuksia järven tilaan ja kalastoon. Kalastajien yksikkösaaliit etenkin kuhan ja isokokoisen ahvenen osalta nousivat hankkeen alussa. Loppuvuosina yksikkösaaliiden kehitys oli osittain ristiriitaista. Ulapan taloudellisesti vähempiarvoinen kalasto, varsinkin kuorekanta harveni selvästi. Muikku puolestaan lisääntyi ja pysyi runsaana. Kuhan ja isokokoisen ahvenen lisääntymistä selittivät pääosin lämpimät kesät ja kuhan onnistuneet istutukset. Petokalat, etenkin kuha, voivat osaltaan säädellä Lappajärven ulapan planktonsyöjäkalojen kantoja ja toisaalta estää särjen siirtymistä ulapalle. Tehokalastuksen loputtua alkoi näkyä merkkejä kalakantojen palautumisesta takaisin kohti lähtötilannetta. Rantavyöhykkeellä hankkeen vaikutukset jäivät selvästi vähäisemmiksi kuin ulapalla. Eläinplankton lisääntyi hieman ylemmissä vesikerroksissa, mutta tilanne alkoi palautua ennalleen hankkeen jälkeen. Sinileväkukinnot vaikuttivat vähentyneen hankkeen aikana, tosin kukintojen voimakas vaihtelu vaikeutti arviointia. Tehokalastus ja vesiensuojelun tehostuminen vähensivät fosforipitoisuuksia, tosin myös vähäsateiset vuodet vaikuttivat vähenemiseen. Pitoisuuksien lasku jatkui hankkeen jälkeen. Hanketta edeltänyt klorofyllipitoisuuksien kasvusuuntaus pysähtyi ja pitoisuustaso vakiintui. Tehokalastus pienensi klorofylli/fosfori-suhdetta ja vähensi sisäistä kuormitusta, mutta vaikutus alkoi heiketä hankkeen loputtua. Typpipitoisuuksiin, veden väriin tai näkösyvyyteen kalastus ei vaikuttanut. Tehokalastuksella voidaan parantaa Lappajärven tilaa, mutta kalastuksen on oltava jatkuvaa. Saalistavoitteeksi voisi riittää n. 20-30 kg/ha vuodessa, mutta samalla on jatkettava ulkoisen kuormituksen vähentämistä. Kalastuksen tulisi kohdistua arvokalojen lisäksi myös vähempiarvoisiin kalalajeihin ja samalla on tuettava petokalakantojen vahvistumista.

Long-term nutrient load management and lake restoration: Case of Säkylän Pyhäjärvi (SW Finland)

Eutrophication caused by anthropogenic nutrient pollution has become one of the most severe threats to water bodies. Nutrients enter water bodies from atmospheric precipitation, industrial and domestic wastewaters and surface runoff from agricultural and forest areas. As point pollution has been significantly reduced in developed countries in recent decades, agricultural non-point sources have been increasingly identified as the largest source of nutrient loading in water bodies. In this study, Lake Säkylän Pyhäjärvi and its catchment are studied as an example of a long-term, voluntary-based, co-operative model of lake and catchment management. Lake Pyhäjärvi is located in the centre of an intensive agricultural area in southwestern Finland. More than 20 professional fishermen operate in the lake area, and the lake is used as a drinking water source and for various recreational activities. Lake Pyhäjärvi is a good example of a large and shallow lake that suffers from eutrophication and is subject to measures to improve this undesired state under changing conditions. Climate change is one of the most important challenges faced by Lake Pyhäjärvi and other water bodies. The results show that climatic variation affects the amounts of runoff and nutrient loading and their timing during the year. The findings from the study area concerning warm winters and their influences on nutrient loading are in accordance with the IPCC scenarios of future climate change. In addition to nutrient reduction measures, the restoration of food chains (biomanipulation) is a key method in water quality management. The food-web structure in Lake Pyhäjärvi has, however, become disturbed due to mild winters, short ice cover and low fish catch. Ice cover that enables winter seining is extremely important to the water quality and ecosystem of Lake Pyhäjärvi, as the vendace stock is one of the key factors affecting the food web and the state of the lake. New methods for the reduction of nutrient loading and the treatment of runoff waters from agriculture, such as sand filters, were tested in field conditions. The results confirm that the filter technique is an applicable method for nutrient reduction, but further development is needed. The ability of sand filters to absorb nutrients can be improved with nutrient binding compounds, such as lime. Long-term hydrological, chemical and biological research and monitoring data on Lake Pyhäjärvi and its catchment provide a basis for water protection measures and improve our understanding of the complicated physical, chemical and biological interactions between the terrestrial and aquatic realms. In addition to measurements carried out in field conditions, Lake Pyhäjärvi and its catchment were studied using various modelling methods. In the calibration and validation of models, long-term and wide-ranging time series data proved to be valuable. Collaboration between researchers, modellers and local water managers further improves the reliability and usefulness of models. Lake Pyhäjärvi and its catchment can also be regarded as a good research laboratory from the point of view of the Baltic Sea. The main problem in both of them is eutrophication caused by excess nutrients, and nutrient loading has to be reduced – especially from agriculture. Mitigation measures are also similar in both cases.

Headache complaints associated with psychiatric comorbidity in a population-based sample

The objective of the present study was to determine the frequency at which people complain of any type of headache, and its relationship with sociodemographic characteristics and psychiatric comorbidity in São Paulo, Brazil. A three-step cluster sampling method was used to select 1,464 subjects aged 18 years or older. They were mainly from families of middle and upper socioeconomic levels living in the catchment area of Instituto de Psiquiatria. However, this area also contains some slums and shantytowns. The subjects were interviewed using the Brazilian version of the Composite International Diagnostic Interview version 1.1. (CIDI 1.1) by a lay trained interviewer. Answers to CIDI 1.1 questions allowed us to classify people according to their psychiatric condition and their headaches based on their own ideas about the nature of their illness. The lifetime prevalence of "a lot of problems with" headache was 37.4% (76.2% of which were attributed to use of medicines, drugs/alcohol, physical illness or trauma, and 23.8% attributed to nervousness, tension or mental illness). The odds ratio (OR) for headache among participants with "nervousness, tension or mental illness" was elevated for depressive episodes (OR, 2.1; 95%CI, 1.4-3.4), dysthymia (OR, 3.4; 95%CI, 1.6-7.4) and generalized anxiety disorder (OR, 4.3; 95%CI, 2.1-8.6), when compared with patients without headache. For "a lot of problems with" headaches attributed to medicines, drugs/alcohol, physical illness or trauma, the risk was also increased for dysthymia but not for generalized anxiety disorder. These data show a high association between headache and chronic psychiatric disorders in this Brazilian population sample.

Peruskoulun yläkouluvalinnat Turussa. Perheiden yläkouluvalintojen rakentuminen äitien puheissa ja toimissa

Tutkimuksessa tarkastellaan peruskoulun yläkouluvalintoja Turussa. Tarkastelun keskiössä ovat vuonna 1997 syntyneiden turkulaislasten vanhempien yläkouluvalintaa koskeva yleinen sekä omaan lapseen kiinnittyvä puhe ja toimijuus paikallisessa institutionaalisessa kouluvalintatilassa sekä vanhempien lapsen koulutukseen ja kouluvalintaan liittämät perustelut, merkitykset, arvot ja arvostukset. Tämän lisäksi tutkimuksessa tarkastellaan puheesta ja toimista rakentuvia perheiden kouluvalintastrategioita, joita peilataan äitien koulutuksellisiin ja sosiaalisiin resursseihin sekä paikalliseen toimintapolitiikkaan. Tutkimus ei kerro ainoastaan paikallisessa kontekstissa tapahtuvista kouluvalinnoista, vaan laajemmin yhteiskunnassa vallitsevista hierarkioista ja arvoista sekä koulutukseen ja sosioekonomiseen asemaan linkittyvistä normatiivisista toimintatavoista. Tutkimuksessa käytetään haastattelu- ja kyselyaineistoja. Aineistot kerättiin osana kahta laajempaa Suomen Akatemian rahoittamaa Helsingin ja Turun yliopistojen kanssa yhteistyössä tehtyä tutkimusprojektia Vanhemmat ja kouluvalinta – Perheiden koulutusstrategiat, eriarvoistuminen ja paikalliset koulupolitiikat suomalaisessa peruskoulussa (VAKOVA) 2009–2012 sekä Parents and School Choice. Family Strategies, Segregation and School Policies in Chilean and Finnish Basic Schooling (PASC) 2010–2013. Tutkimusaineistot koostuvat 87 turkulaisäidin haastattelusta ja kyselyaineistosta. Kyselyaineiston analyysissä on käytetty kuvailevia tilastollisia menetelmiä, ja sitä käytetään ensisijaisesti taustoittamaan haastatteluaineistoa. Haastatteluaineiston analyysi perustuu pääasiallisesti teema-analyysiin, mutta toimija-asema-analyysin osalta myös diskursiiviseen lähestymistapaan. Haastatteluaineiston pohjalta esiin nousseiden lasten koulutusta ja kouluvalintoja koskevien kuvausten perusteella perheiden yläkouluvalinnat jaettiin kolmeen erityyppiseen valintastrategiaan: perinteiseen lähikouluvalintastrategiaan (n=41), ambivalenttiseen kouluvalintastrategiaan (n=23) ja päämäärätietoiseen kouluvalintastrategiaan (n=23). Jokainen kolmesta strategiasta piti sisällään kahdenlaista toimijuutta kouluvalintakentällä. Ryhmittely kouluvalintastrategioittain ja toimija-asemittain perustui äitien puhetapaan kouluvalinnoista ja yleisemmin koulutukseen liitetyistä merkityksistä ja arvoista sekä konkreettiseen toimintaan kouluvalinnan suhteen. Lähikouluvalintastrategiaa suosivien jälkeläiset siirtyivät koulunsa yleisluokalle. Perheet toimivat valintakentällä kaupungin rajaavan toimintapolitiikan ohjaamina, jolloin kouluvalinta näytti passiiviselta. Osoitteenmukaiseen kouluun siirtymistä perusteltiin praktisilla syillä; koulumatkan pituudella, kulkuyhteyksillä ja lapsen kaverisuhteilla. Hyvinvointivaltion edellytykseksi nähtiin kaikille taattu samanvertainen koulutus ja edelleen luotettiin perinteistä peruskoulua määrittävään mahdollisuuksien tasa-arvoon. Koulutuksen yhdeksi tärkeäksi tehtäväksi nähtiin lapsen kasvattaminen hyvinvoivaksi ja onnelliseksi. Vanhempien toiminta oli perinteisen kouluvalintastrategian mukaista. Ambivalenttista kouluvalintastrategiaa käyttävistä perheistä toiminta kouluvalintakentällä oli kahtalaista. Äidit joko harkitsivat kouluvalintoja tai vertailivat kouluja ja niihin pääsymahdollisuuksia realistisesti tasapainoillen ohjaavan ja mahdollistavan toimintapolitiikan välimaastossa. Tärkeintä oli olla tietoinen kaupungin kouluvalintapolitiikasta sekä siitä, että valinnoilla voi olla merkitystä jälkikasvun koulupolulle. Eri vaihtoehtojen punnitsemisen jälkeen päädyttiin useimmin lähikoulun painotettuun opetukseen. Lapsen peruskoulutusta haluttiin rikastaa painotetulla opetuksella ja hänen toivottiin pääsevän motivoituneeseen ja oppimismyönteiseen koululuokkaan. Valintoja tehtiin paikallisen toimintapolitiikan puitteissa lapsen parasta toivoen. Koulutuksen tehtäväksi nähtiin lapsen intellektuaalinen kasvu kiedottuna koulutuksen tuottamaan hyvinvointiin ja onnellisuuteen. Perheiden valintastrategiaksi muodostui ambivalenttinen strategia motivoituneen oppimisympäristön löytämiseksi. Päämäärätietoista kouluvalintastrategiaa käyttävät vanhemmat hyödynsivät aktiivisesti erilaisia reittejä tiettyihin yläkouluihin pääsemiseksi. Ennakoivien perheiden lapset olivat opiskelleet sellaisessa alakoulussa, joka ei kuulunut yläkoulun oppilasalueelle, mutta takasi lapselle reitin suosittuun yläkouluun. Määrätietoisten perheissä havahduttiin valintoihin puolestaan yläkouluun siirryttäessä, jolloin koulupaikkaa haettiin sopivimman painotetun opetuksen ja koulun maineen mukaan pois lähiyläkoulusta. Lähikoulu -periaate koettiin epäoikeudenmukaiseksi, sillä lapsella tulee olla oikeus toteuttaa omia kykyjään ja lahjakkuuttaan valikoidussa oppilasryhmässä ja perheillä mahdollisuus valita lapsen koulu. Paikallinen toimintapolitiikka ei näyttänyt rajaavan vanhempien kouluvalintoja. Koulutuksen tarkoitukseksi nähtiin intellektuaalinen kasvu ja akateemissivistävä tehtävä. Päämäärätietoisen kouluvalintavalintastrategian tavoitteena oli perheelle sopivan habituksen takaaminen. Paikallinen toimintapolitiikka mahdollisti vanhempien erilaisten kouluvalintastrategioiden rakentumisen ohjaten ensisijaisesti lähiyläkouluun, mutta samalla mahdollistaen koulun valinnan toissijaisen haun kriteerein. Kouluvalintastrategioihin ja toimintatapaan kouluvalintakentällä kytkeytyi vanhempien koulutukseen liittämät arvot sekä kulttuuriset ja sosiaaliset resurssit ja se, miten niitä käytettiin.

Spatial modeling techniques for mapping and characterization of acid sulfate soils

Acid sulfate (a.s.) soils constitute a major environmental issue. Severe ecological damage results from the considerable amounts of acidity and metals leached by these soils in the recipient watercourses. As even small hot spots may affect large areas of coastal waters, mapping represents a fundamental step in the management and mitigation of a.s. soil environmental risks (i.e. to target strategic areas). Traditional mapping in the field is time-consuming and therefore expensive. Additional more cost-effective techniques have, thus, to be developed in order to narrow down and define in detail the areas of interest. The primary aim of this thesis was to assess different spatial modeling techniques for a.s. soil mapping, and the characterization of soil properties relevant for a.s. soil environmental risk management, using all available data: soil and water samples, as well as datalayers (e.g. geological and geophysical). Different spatial modeling techniques were applied at catchment or regional scale. Two artificial neural networks were assessed on the Sirppujoki River catchment (c. 440 km2) located in southwestern Finland, while fuzzy logic was assessed on several areas along the Finnish coast. Quaternary geology, aerogeophysics and slope data (derived from a digital elevation model) were utilized as evidential datalayers. The methods also required the use of point datasets (i.e. soil profiles corresponding to known a.s. or non-a.s. soil occurrences) for training and/or validation within the modeling processes. Applying these methods, various maps were generated: probability maps for a.s. soil occurrence, as well as predictive maps for different soil properties (sulfur content, organic matter content and critical sulfide depth). The two assessed artificial neural networks (ANNs) demonstrated good classification abilities for a.s. soil probability mapping at catchment scale. Slightly better results were achieved using a Radial Basis Function (RBF) -based ANN than a Radial Basis Functional Link Net (RBFLN) method, narrowing down more accurately the most probable areas for a.s. soil occurrence and defining more properly the least probable areas. The RBF-based ANN also demonstrated promising results for the characterization of different soil properties in the most probable a.s. soil areas at catchment scale. Since a.s. soil areas constitute highly productive lands for agricultural purpose, the combination of a probability map with more specific soil property predictive maps offers a valuable toolset to more precisely target strategic areas for subsequent environmental risk management. Notably, the use of laser scanning (i.e. Light Detection And Ranging, LiDAR) data enabled a more precise definition of a.s. soil probability areas, as well as the soil property modeling classes for sulfur content and the critical sulfide depth. Given suitable training/validation points, ANNs can be trained to yield a more precise modeling of the occurrence of a.s. soils and their properties. By contrast, fuzzy logic represents a simple, fast and objective alternative to carry out preliminary surveys, at catchment or regional scale, in areas offering a limited amount of data. This method enables delimiting and prioritizing the most probable areas for a.s soil occurrence, which can be particularly useful in the field. Being easily transferable from area to area, fuzzy logic modeling can be carried out at regional scale. Mapping at this scale would be extremely time-consuming through manual assessment. The use of spatial modeling techniques enables the creation of valid and comparable maps, which represents an important development within the a.s. soil mapping process. The a.s. soil mapping was also assessed using water chemistry data for 24 different catchments along the Finnish coast (in all, covering c. 21,300 km2) which were mapped with different methods (i.e. conventional mapping, fuzzy logic and an artificial neural network). Two a.s. soil related indicators measured in the river water (sulfate content and sulfate/chloride ratio) were compared to the extent of the most probable areas for a.s. soils in the surveyed catchments. High sulfate contents and sulfate/chloride ratios measured in most of the rivers demonstrated the presence of a.s. soils in the corresponding catchments. The calculated extent of the most probable a.s. soil areas is supported by independent data on water chemistry, suggesting that the a.s. soil probability maps created with different methods are reliable and comparable.

Geochemistry and water quality of Lake Qarun, Egypt

Water geochemistry is a very important tool for studying the water quality in a given area. Geology and climate are the major natural factors controlling the chemistry of most natural waters. Anthropogenic impacts are the secondary sources of contamination in natural waters. This study presents the first integrative approach to the geochemistry and water quality of surface waters and Lake Qarun in the Fayoum catchment, Egypt. Moreover, geochemical modeling of Lake Qarun was firstly presented. The Nile River is the main source of water to the Fayoum watershed. To investigate the quality and geochemistry of this water, water samples from irrigation canals, drains and Lake Qarun were collected during the period 2010‒2013 from the whole Fayoum drainage basin to address the major processes and factors governing the evolution of water chemistry in the investigation area. About 34 physicochemical quality parameters, including major ions, oxygen isotopes, trace elements, nutrients and microbiological parameters were investigated in the water samples. Multivariable statistical analysis was used to interpret the interrelationship between the different studied parameters. Geochemical modeling of Lake Qarun was carried out using Hardie and Eugster’s evolutionary model and a model simulated by PHREEQC software. The crystallization sequence during evaporation of Lake Qarun brine was also studied using a Jänecke phase diagram involving the system Na‒K‒Mg‒ Cl‒SO4‒H2O. The results show that the chemistry of surface water in the Fayoum catchment evolves from Ca- Mg-HCO3 at the head waters to Ca‒Mg‒Cl‒SO4 and eventually to Na‒Cl downstream and at Lake Qarun. The main processes behind the high levels of Na, SO4 and Cl in downstream waters and in Lake Qarun are dissolution of evaporites from Fayoum soils followed by evapoconcentration. This was confirmed by binary plots between the different ions, Piper plot, Gibb’s plot and δ18O results. The modeled data proved that Lake Qarun brine evolves from drainage waters via an evaporation‒crystallization process. Through the precipitation of calcite and gypsum, the solution should reach the final composition "Na–Mg–SO4–Cl". As simulated by PHREEQC, further evaporation of lake brine can drive halite to precipitate in the final stages of evaporation. Significantly, the crystallization sequence during evaporation of the lake brine at the concentration ponds of the Egyptian Salts and Minerals Company (EMISAL) reflected the findings from both Hardie and Eugster’s evolutionary model and the PHREEQC simulated model. After crystallization of halite at the EMISAL ponds, the crystallization sequence during evaporation of the residual brine (bittern) was investigated using a Jänecke phase diagram at 35 °C. This diagram was more useful than PHREEQC for predicting the evaporation path especially in the case of this highly concentrated brine (bittern). The predicted crystallization path using a Jänecke phase diagram at 35 °C showed that halite, hexahydrite, kainite and kieserite should appear during bittern evaporation. Yet the actual crystallized mineral salts were only halite and hexahydrite. The absence of kainite was due to its metastability while the absence of kieserite was due to opposed relative humidity. The presence of a specific MgSO4.nH2O phase in ancient evaporite deposits can be used as a paleoclimatic indicator. Evaluation of surface water quality for agricultural purposes shows that some irrigation waters and all drainage waters have high salinities and therefore cannot be used for irrigation. Waters from irrigation canals used as a drinking water supply show higher concentrations of Al and suffer from high levels of total coliform (TC), fecal coliform (FC) and fecal streptococcus (FS). These waters cannot be used for drinking or agricultural purposes without treatment, because of their high health risk. Therefore it is crucial that environmental protection agencies and the media increase public awareness of this issue, especially in rural areas.

Clustering of psychiatric and somatic illnesses in the general population: multimorbidity and socioeconomic correlates

The distribution of psychiatric disorders and of chronic medical illnesses was studied in a population-based sample to determine whether these conditions co-occur in the same individual. A representative sample (N = 1464) of adults living in households was assessed by the Composite International Diagnostic Interview, version 1.1, as part of the São Paulo Epidemiological Catchment Area Study. The association of sociodemographic variables and psychological symptoms regarding medical illness multimorbidity (8 lifetime somatic conditions) and psychiatric multimorbidity (15 lifetime psychiatric disorders) was determined by negative binomial regression. A total of 1785 chronic medical conditions and 1163 psychiatric conditions were detected in the population concentrated in 34.1 and 20% of respondents, respectively. Subjects reporting more psychiatric disorders had more medical illnesses. Characteristics such as age range (35-59 years, risk ratio (RR) = 1.3, and more than 60 years, RR = 1.7), being separated (RR = 1.2), being a student (protective effect, RR = 0.7), being of low educational level (RR = 1.2) and being psychologically distressed (RR = 1.1) were determinants of medical conditions. Age (35-59 years, RR = 1.2, and more than 60 years, RR = 0.5), being retired (RR = 2.5), and being psychologically distressed (females, RR = 1.5, and males, RR = 1.4) were determinants of psychiatric disorders. In conclusion, psychological distress and some sociodemographic features such as age, marital status, occupational status, educational level, and gender are associated with psychiatric and medical multimorbidity. The distribution of both types of morbidity suggests the need of integrating mental health into general clinical settings.

L’utilisation des services de centre de jour par les personnes âgées qui présentent des incapacités

Contexte: Les centres de jour offrent des interventions de groupe à des personnes âgées qui présentent des incapacités, dans le but de favoriser leur maintien à domicile. Des études récentes tendent à démontrer qu’une utilisation régulière du service serait nécessaire pour induire des effets bénéfiques. Objectifs: Cette recherche visait à documenter l’utilisation des centres de jour par des personnes âgées qui présentent des incapacités. Elle comportait trois principaux objectifs: 1) Caractériser les utilisateurs de centre de jour et ce qui les distingue des non-utilisateurs et analyser les déterminants de l’utilisation du centre de jour. 2) Explorer l’adéquation entre les activités offertes par les centres de jour et les caractéristiques d’autonomie et de santé des utilisateurs. 3) Définir les facteurs associés à la régularité de la participation. Méthodes: Cette recherche s’appuie sur une analyse secondaire de données recueillies auprès de 723 personnes âgées qui ont participé au projet de démonstration SIPA (Services intégrés pour personnes âgées) implanté dans deux CLSC de la région de Montréal. L’utilisation du centre de jour a été documentée pendant une période de six mois, auprès des cinq centres de jour existant sur ce même territoire. Des informations sur le fonctionnement des centres de jour ont été obtenues par des entrevues et des rencontres de groupe auprès de coordonnateurs de ces centres. Les données ont été analysées à l’aide de statistiques descriptives, d’analyses en regroupement et d’analyses de régression logistique et multiple. Résultats: Les résultats sont présentés dans trois articles, soit un pour chacun des objectifs. Article 1: La proportion d’utilisateurs de centre de jour est de 18,8% (IC-0,95: 16,0 à 21,7%). Les facteurs suivants augmentent la probabilité d’utiliser le centre de jour: être plus jeune (RC: 1,12; IC-0,95: 1,06 à 1,19); ne pas avoir une éducation universitaire (RC: 1,92; IC-0,95: 1,04 à 3,57); recevoir l’aide du CLSC pour les activités de vie quotidienne plus d’une fois par semaine (RC: 1,73 et 2,48 pour aide de deux à cinq fois par semaine et aide de six à sept fois par semaine respectivement; IC-0,95: 1,06 à 2,80 et 1,22 à 5,06); faire partie du bassin de desserte d’un centre de jour dont les coûts sont moins élevés (RC: 1,054 ; IC-0,95: 1,001 à 1,108 pour chaque augmentation de 1$); et pour les hommes seulement, avoir déjà subi un accident vasculaire cérébral et présenter davantage d’incapacités fonctionnelles (interaction entre le sexe et la présence d’un AVC: RC: 0,298; IC-0,95: 0,108 à 0,825; interaction entre le sexe et les capacités fonctionnelles mesurées à l’OARS: RC: 1,096; IC-0,95: 1,019 à 1,178). De plus, on observe une plus grande probabilité d’utiliser le centre de jour chez les personnes qui cohabitent avec une personne de soutien. Toutefois, cette relation ne s’observe que chez les personnes nées au Canada (interaction entre la cohabitation avec la personne de soutien et le pays de naissance: RC: 0,417; IC-0,95: 0,185 à 0,938). Article 2: Des analyses en regroupement ont permis de distinguer quatre profils de participants ayant des caractéristiques similaires: 1) les personnes fragilisées par un âge avancé et un grand nombre de problèmes de santé; 2) les participants plus jeunes et plus autonomes que la moyenne, qui semblent des utilisateurs précoces; 3) les personnes qui présentent des incapacités d’origine cognitive; et 4) celles qui présentent des incapacités d’origine motrice. Les activités de groupe des centres de jour ont été regroupées en huit catégories: exercices physiques; groupe spécifique pour un diagnostic ou un problème fonctionnel commun; activités fonctionnelles; stimulation cognitive; activités musicales ou de réminiscence; sports et jeux physiques; intégration sociale; prévention et promotion de la santé. Les activités les plus fréquentes sont les exercices physiques et les activités d’intégration sociale auxquelles ont participé plus de 90% des utilisateurs de centre de jour, et ce en moyenne à respectivement 78% (±23%) et 72% (±24%) de leurs présences au centre de jour. Les autres catégories d’activités rejoignent de 45% à 77% des participants, et ce en moyenne à 35% (±15%) à 46% (±33%) de leurs présences. La participation aux diverses catégories d’activités a été étudiée pour chaque profil d’utilisateurs et comparée aux activités recommandées pour divers types de clientèle. On observe une concordance partielle entre les activités offertes et les besoins des utilisateurs. Cette concordance apparaît plus grande pour les participants qui présentent des problèmes de santé physique ou des incapacités d’origine motrice et plus faible pour ceux qui présentent des symptômes dépressifs ou des atteintes cognitives. Article 3: Les participants au centre de jour y sont inscrits en moyenne à raison de 1,56 (±0,74) jours par semaine mais sont réellement présents à 68,1% des jours attendus. Les facteurs suivants sont associés à une participation plus régulière au centre de jour en termes de taux de présences réelles / présences attendues: ne pas avoir travaillé dans le domaine de la santé (b: ,209; IC-0,95: ,037 à ,382); recevoir de l’aide du CLSC les jours de fréquentation du centre de jour (b: ,124; IC-0,95: ,019 à ,230); être inscrit pour la journée plutôt que la demi-journée (b: ,209: IC-0,95: ,018 à ,399); lors de ses présences au centre de jour, avoir une moins grande proportion d’activités de prévention et promotion de la santé (b: ,223; IC-0,95: ,044 à ,402); et enfin, avoir un aidant qui présente un fardeau moins élevé pour les personnes avec une atteinte cognitive et un fardeau plus élevé pour les personnes sans atteinte cognitive (interaction entre la présence d’atteinte cognitive et le fardeau de l’aidant: b: -,008; IC-0,95: -,014 à -,044). Conclusion: Conformément à leur mission, les centres de jour rejoignent une bonne proportion des personnes âgées qui présentent des incapacités. Cette étude fait ressortir les caractéristiques des personnes les plus susceptibles d’y participer. Elle suggère la nécessité de revoir la planification des activités pour assurer une offre de services qui tienne davantage compte des besoins des participants, en particulier de ceux qui présentent des atteintes cognitives et des symptômes de dépression. Elle démontre aussi que l’intensité d’exposition au service semble faible, ce qui soulève la question des seuils d’exposition nécessaires pour induire des effets favorables sur le maintien à domicile et sur la qualité de vie de la clientèle cible.

Utilisation du concept de connectivité en hydrologie : définitions, approches expérimentales et éléments de modélisation

Alors que certains mécanismes pourtant jugés cruciaux pour la transformation de la pluie en débit restent peu ou mal compris, le concept de connectivité hydrologique a récemment été proposé pour expliquer pourquoi certains processus sont déclenchés de manière épisodique en fonction des caractéristiques des événements de pluie et de la teneur en eau des sols avant l’événement. L’adoption de ce nouveau concept en hydrologie reste cependant difficile puisqu’il n’y a pas de consensus sur la définition de la connectivité, sa mesure, son intégration dans les modèles hydrologiques et son comportement lors des transferts d’échelles spatiales et temporelles. Le but de ce travail doctoral est donc de préciser la définition, la mesure, l’agrégation et la prédiction des processus liés à la connectivité hydrologique en s’attardant aux questions suivantes : 1) Quel cadre méthodologique adopter pour une étude sur la connectivité hydrologique ?, 2) Comment évaluer le degré de connectivité hydrologique des bassins versants à partir de données de terrain ?, et 3) Dans quelle mesure nos connaissances sur la connectivité hydrologique doivent-elles conduire à la modification des postulats de modélisation hydrologique ? Trois approches d’étude sont différenciées, soit i) une approche de type « boite noire », basée uniquement sur l’exploitation des données de pluie et de débits sans examiner le fonctionnement interne du bassin versant ; ii) une approche de type « boite grise » reposant sur l’étude de données géochimiques ponctuelles illustrant la dynamique interne du bassin versant ; et iii) une approche de type « boite blanche » axée sur l’analyse de patrons spatiaux exhaustifs de la topographie de surface, la topographie de subsurface et l’humidité du sol. Ces trois approches sont ensuite validées expérimentalement dans le bassin versant de l’Hermine (Basses Laurentides, Québec). Quatre types de réponses hydrologiques sont distingués en fonction de leur magnitude et de leur synchronisme, sachant que leur présence relative dépend des conditions antécédentes. Les forts débits enregistrés à l’exutoire du bassin versant sont associés à une contribution accrue de certaines sources de ruissellement, ce qui témoigne d’un lien hydraulique accru et donc d’un fort degré de connectivité hydrologique entre les sources concernées et le cours d’eau. Les aires saturées couvrant des superficies supérieures à 0,85 ha sont jugées critiques pour la genèse de forts débits de crue. La preuve est aussi faite que les propriétés statistiques des patrons d’humidité du sol en milieu forestier tempéré humide sont nettement différentes de celles observées en milieu de prairie tempéré sec, d’où la nécessité d’utiliser des méthodes de calcul différentes pour dériver des métriques spatiales de connectivité dans les deux types de milieux. Enfin, la double existence de sources contributives « linéaires » et « non linéaires » est mise en évidence à l’Hermine. Ces résultats suggèrent la révision de concepts qui sous-tendent l’élaboration et l’exécution des modèles hydrologiques. L’originalité de cette thèse est le fait même de son sujet. En effet, les objectifs de recherche poursuivis sont conformes à la théorie hydrologique renouvelée qui prône l’arrêt des études de particularismes de petite échelle au profit de l’examen des propriétés émergentes des bassins versants telles que la connectivité hydrologique. La contribution majeure de cette thèse consiste ainsi en la proposition d’une définition unifiée de la connectivité, d’un cadre méthodologique, d’approches de mesure sur le terrain, d’outils techniques et de pistes de solution pour la modélisation des systèmes hydrologiques.

Caractérisation des unités de soins aigus chirurgicaux au sein des départements de chirurgie générale au Canada

Introduction : The acute care surgery (ACS) units are dedicated to the prompt management of surgical emergencies. It is a systemic way of organizing on-call services to diminish conflict between urgent care and elective obligations. The aim of this study was to define the characteristics of an ACS unit and to find common criteria in units with reported good functioning. Methods : As of July 1st 2014, 22 Canadian hospitals reported having an ACS unit. A survey with questions about the organization of the ACS units, the population it serves, the number of emergencies and trauma cases treated per year, and the satisfaction about the implementation of this ACS unit was sent to those hospitals. Results : The survey’s response rate was 73%. The majority of hospitals were tertiary or quaternary centers, served a population of more than 200 000 and had their ACS unit for more than three years. The median number of surgeons participating in an ACS unit was 8.5 and the majority were doing seven day rotations. The median number of operating room days was 2.5 per week. Most ACS units (85%) had an estimated annual volume of more than 2500 emergency consultations (including both trauma and non-trauma) and 80% operated over 1000 cases per year. Nearly all the respondents (94%) were satisfied with the implementation of the ACS unit in their hospital. Conclusion : Most surgeons felt that the implementation of an ACS unit resulted in positive outcomes. However, there should be a sizeable catchment population and number of surgical emergencies to justify the resulting financial and human resources.

Studies on the Quality of Rainwater at Various Land Use Locations and Variations by Interaction with Domestic Rainwater Harvesting Systems

The present study focused on the quality of rainwater at various land use locations and its variations on interaction with various domestic rainwater harvesting systems.Sampling sites were selected based upon the land use pattern of the locations and were classified as rural, urban, industrial and sub urban. Rainwater samples were collected from the south west monsoon of May 2007 to north east monsoon of October 2008, from four sampling sites namely Kothamangalam, Emakulam, Eloor and Kalamassery, in Ernakulam district of the State of Kerala, which characterized typical rural, urban, industrial and suburban locations respectively. Rain water samples at various stages of harvesting were also collected. The samples were analyzed according to standard procedures and their physico-chemical and microbiological parameters were determined. The variations of the chemical composition of the rainwater collected were studied using statistical methods. It was observed that 17.5%, 30%, 45.8% and 12.1% of rainwater samples collected at rural, urban, industrial and suburban locations respectively had pH less than 5.6, which is considered as the pH of cloud water at equilibrium with atmospheric CO,.Nearly 46% of the rainwater samples were in acidic range in the industrial location while it was only 17% in the rural location. Multivariate statistical analysls was done using Principal Component Analysis, and the sources that inf1uence the composition of rainwater at each locations were identified .which clearly indicated that the quality of rain water is site specific and represents the atmospheric characteristics of the free fall The quality of harvested rainwater showed significant variations at different stages of harvesting due to deposition of dust from the roof catchment surface, leaching of cement constituents etc. Except the micro biological quality, the harvested rainwater satisfied the Indian Standard guide lines for drinking water. Studies conducted on the leaching of cement constituents in water concluded that tanks made with ordinary portland cement and portland pozzolana cement could be safely used for storage of rain water.

Studies On The Dynamics And Water Quality Of The Muvattupuzha River In Relation To Effluent Discharge

The present study aims at the investigation of the 1ysico—chemical features of a tropical tidal river viz. we Muvattupuzha river. This river is expected to receive Jderate to heavy pollution loads in years to come, from we lone industrial unit, already set up on its bank. ilike other rivers, the geographical disposition of this Lver attains unique importance as regards its dynamics for 3) availability of natural runoff water from catchment :eas, which becomes very heavy during the monsoon season 3) regular steady availability of tail race water from a /dro—electric power station throughout the yearThe study also aims at arriving at the balancing forces of inherent self~purification of the river verses pollution loads from the factory effluents. The investigation period falls ahead of actual pollution occurrence and so the ambient conditions for a period of nearly one-and-a—half years were investigated, the analyses of which providflz to formulate the inter-relations of parameters varying with seasons. Tracer experiments were carried out which revealed the dispersion and dilution characteristics of the river in the vicinity of effluent outfall. The studv covers the trial—cum-capacity production periods of the factory during which effluents of various strength and quantity were discharged into the river; a few computed values arQ’cjmpgrQdl ... with the observed values. The base data along with the profiles of Oxygen sag equation have been utilized fb develop a mathematical model of the river with regard to its water quality

Einfluß der Gewässerversauerung auf Hyporheos und Bryorheos: Untersuchungen an zwei Waldbächen im Westharz

Im Rahmen der Fallstudie Harz sollte an der Schnittstelle zwischen Grundlagenforschung und angewandter Forschung ein Beitrag zur Klärung der Frage geleistet werden, inwieweit zwei Zuläufe der Sösetalsperre im Westharz versauert bzw. versauerungsgefährdet sind; aus diesem Stausee wird Trinkwasser für mehrere Gemeinden in Norddeutschland gewonnen. Die Belastung des fast vollständig bewaldeten Einzugsgebiets der Sösetalsperre mit luftbürtigen Schadstoffen (Saurer Regen) zählte zu den höchsten in Mitteleuropa. An jeweils drei Untersuchungsstellen der beiden Bäche Alte Riefensbeek (R1 bis R3) und Große Söse (S1 bis S3) wurden zwischen März 1987 und November 1988 Proben aus Moospolstern und dem hyporheischen Interstitial entnommen und physikalisch, chemisch und biologisch untersucht. Ergänzend wurden Wasserproben zwischen März 1986 und Oktober 1991 sowie vom April 1998 ebenso wie qualitative Fänge von Makroinvertebraten zwischen November 1986 und Juli 1990 sowie vom April 1998 ausgewertet. Die Analyse der tierischen Besiedlung der Moos- und Interstitialproben beschränkte sich auf die taxonomischen Gruppen Turbellaria (Strudelwürmer), Mollusca (Weichtiere), Amphipoda (Flohkrebse), Ephemeroptera (Eintagsfliegen), Plecoptera (Steinfliegen), Heteroptera (Wanzen), Megaloptera (Schlammfliegen), Coleoptera (Käfer), Trichoptera (Köcherfliegen) und Diptera (Zweiflügler). Der Grundsatz, daß normalverteilte und nicht normalverteilte Daten statistisch unterschiedlich behandelt werden müssen, wurde konsequent angewandt. Am Beispiel der Choriotopstruktur wurde gezeigt, daß die Auswahl des Analyseverfahrens das Ergebnis der ökologischen Interpretation multivariater statistischer Auswertung beeinflußt. Die Daten der Korngrößen-Verteilung wurden vergleichend einer univariaten und einer multivariaten statistischen Analyse unterworfen. Mit dem univariaten Verfahren wurden die Gradienten der ökologisch relevanten Korngrößen-Parameter eher erkannt als mit dem multivariaten Verfahren. Die Auswirkungen von Gewässerversauerung sowie anderer Umweltfaktoren (insgesamt 42 Faktoren) auf die Lebensgemeinschaften wurden anhand der Parameter Artenzahl, Besiedlungsdichte, Körpergröße und Biomasse untersucht. Abundanz, Biomasse und Körpergröße sowie die Umweltfaktoren wurden auf einem horizontalen Gradienten, d.h. im Längslauf der Bäche, und auf einem vertikalen Gradienten, d.h. fließende Welle / Bryorheon / Benthon versus Hyporheon, untersucht. Es wurde ein terminologisches System für die Kompartimente in der Fließgewässer-Aue vorgeschlagen, das in sich einheitlich ist. Es wurde ein neuer Moos-Vitalitätsindex für die Moospolster vorgestellt. Es wurden Bestimmungsschlüssel für die Larven der Chloroperlidae (Steinfliegen-Familie) und der Empididae (Tanzfliegen) in den beiden Harzbächen entwickelt. Die untersuchten Bachstrecken waren frei von Abwasserbelastung. An zwei Stellen wurde Wasser für einen Forellenteich ausgeleitet. Abgesehen von zwei meterhohen Abstürzen in der Großen Söse waren wasserbauliche Veränderungen ohne große Bedeutung. Das Abfluß-Regime war insofern nicht mehr natürlich, als beide Bäche in das System der bergbaulichen Bewässerungsgräben des Oberharzes eingebunden sind. Die Söse hatte ein F-nivopluviales Abfluß-Regime, der abflußreichste Doppelmonat war der März / April, die Unregelmäßigkeit des Abfluß-Regimes war sehr hoch, die Vorhersagbarkeit sehr niedrig, die monatlichen Abfluß-Maxima wiesen eine sehr geringe Konstanz auf. Der Zeitraum der biologischen Probenahme wurde von überdurchschnittlich vielen Tagen mit mäßig erhöhten Abflüssen geprägt, sehr große Hochwasser-Wellen fehlten aber. Die Abfluß-Dynamik wurde statistisch beschrieben. Das hydraulische Regime wurde anhand der Meßgrößen Fließgeschwindigkeit, Fließkraft und FROUDE-Zahl dargestellt. Der Zusammenhang zwischen Abfluß und Fließgeschwindigkeit auf der einen Seite und der Korngrößen-Verteilung auf der anderen Seite wurde statistisch untersucht, ebenfalls zwischen dem Abfluß und dem Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt der Feinstpartikel sowie dem Wasserchemismus. In den Phasen ohne Hochwasser hatte das Hyporheal die Funktion einer Senke für Feinstkörner. Das Bachbett der Alten Riefensbeek war stabiler als das der Großen Söse. Insgesamt gesehen war das hyporheische Sediment in den quellnahen Abschnitten grobkörniger und auf den quellfernen Strecken feinkörniger. Der prozentuale Anteil der Feinstkörner im Hyporheal und Benthal nahm aber im Längslauf der Bäche ab. Dies ist ungewöhnlich, konnte aber nicht plausibel mit geologischen und hydrologischen Meßgrößen erklärt werden. Beide Bäche waren sommerkalt. Der Einfluß der Wassertemperatur auf die Larvalentwicklung wurde beispielhaft an den Taxa Baetis spp. und Leuctra gr. inermis untersucht. Es gab eine Tendenz, daß der Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt der Feinstpartikel vom Benthal in das Hyporheal anstieg. Dies war ein weiterer Hinweis darauf, daß das Hyporheal die Funktion einer Senke und Vorratskammer für Nährstoffe hat. Der Zusammenhang zwischen partikulärer und gelöster Kohlenstoff-Fraktion wurde diskutiert. Im Hyporheon war die Nitrifikation nicht stärker als in der fließenden Welle. Es gab Hinweise, daß die sauren pH-Werte in der Großen Söse die Nitrifikation hemmten. Die Valenzen der Moos- und Tier-Taxa bezüglich Fließgeschwindigkeit, pH-Wert, Alkalinität sowie der Gehalte von Sauerstoff, Calcium, Magnesium, Kalium und Natrium wurden zusammengestellt. Das hyporheische Sediment war sehr grob und hatte eine hohe Porosität. Der Austausch zwischen fließender Welle und hyporheischem Wasser konnte deshalb sehr schnell erfolgen, es gab keine intergranulare Sprungschicht, die physikalischen und chemischen Tiefengradienten waren in den meisten Fällen gar nicht ausgeprägt oder nur sehr flach. Die Wassertemperatur des Freiwassers unterschied sich nicht signifikant von derjenigen im hyporheischen Wasser. Es gab -- von wenigen Ausnahmen bei pH-Wert, Leitfähigkeit und Sauerstoffgehalt abgesehen -- keine signifikanten Unterschiede zwischen dem Wasserchemismus der fließenden Welle und dem des Hyporheals. Die physikalischen und chemischen Voraussetzungen für die Refugialfunktion des Hyporheons waren deshalb für versauerungsempfindliche Taxa nicht gegeben. In der Tiefenverteilung der untersuchten Tiergruppen im Hyporheal lag das Maximum der Abundanz bzw. Biomasse häufiger in 10 cm als in 30 cm Tiefe. Daraus läßt sich aber keine allgemeine Gesetzmäßigkeit ableiten. Es wurde durchgehend die Definition angewendet, daß die Gewässerversauerung durch den Verlust an Pufferkapazität charakterisiert ist. Saure Gewässer können, müssen aber nicht versauert sein; versauerte Gewässer können, müssen aber nicht saures Wasser haben. Maßstab für das Pufferungsvermögen eines Gewässers ist nicht der pH-Wert, sondern sind die Alkalinität und andere chemische Versauerungsparameter. Der pH-Wert war auch operativ nicht als Indikator für Gewässerversauerung anwendbar. Die chemische Qualität des Bachwassers der Großen Söse entsprach aufgrund der Versauerung nicht den umweltrechtlichen Vorgaben bezüglich der Parameter pH-Wert, Aluminium, Eisen und Mangan, bzgl. Zink galt dies nur an S1. In der Alten Riefensbeek genügte das Hyporheal-Wasser in 30 cm Tiefe an R2 bzgl. des Sauerstoff-Gehalts nicht den umweltrechtlichen Anforderungen. Nur im Freiwasser an R1 genügten die Ammonium-Werte den Vorgaben der EG-Fischgewässer-Richtlinie, der Grenzwert wurde an allen anderen Meßstellen und Entnahmetiefen überschritten. Das BSB-Regime in allen Entnahmetiefen an R2, im Freiwasser an R3 und S1, im Hyporheal an R1 sowie in 30 cm Tiefe an R3 genügte nicht den Anforderungen der Fischgewässer-Richtlinie. Der Grenzwert für Gesamt-Phosphor wurde an S3 überschritten. In der Großen Söse war der Aluminium-Gehalt so hoch, daß anorganisches und organisches Aluminium unterschieden werden konnten. Besonders hohe Gehalte an toxischem anorganischen Aluminium wurden an Tagen mit Spitzen-Abflüssen und Versauerungsschüben gemessen. Erst die Ermittlung verschiedener chemischer Versauerungsparameter zeigte, daß auch die alkalischen Probestellen R2 und R3 mindestens versauerungsempfindlich waren. Die Messung bzw. Berechnung von chemischen Versauerungsparametern sollte deshalb zum Routineprogramm bei der Untersuchung von Gewässerversauerung gehören. Zu Beginn des Untersuchungsprogramms war angenommen worden, daß die mittleren und unteren Abschnitte der Alten Riefensbeek unversauert sind. Dieser Ansatz des Untersuchungsprogramms, einen unversauerten Referenzbach (Alte Riefensbeek) mit einem versauerten Bach (Große Söse) zu vergleichen, mußte nach der Berechnung von chemischen Versauerungsindikatoren sowie der Analyse der Abundanz- und Biomasse-Werte modifiziert werden. Es gab einen Versauerungsgradienten entlang der Probestellen: R1 (unversauert) R2 und R3 (versauerungsempfindlich bis episodisch leicht versauert) S2 und S3 (dauerhaft versauert) S1 (dauerhaft stark versauert). An S1 war das Hydrogencarbonat-Puffersystem vollständig, an S2 und S3 zeitweise ausgefallen. Die Versauerungslage an R2 und R3 war also schlechter als vorausgesehen. Unterschiede im Versauerungsgrad zwischen den Meßstellen waren nicht so sehr in unterschiedlichen Eintragsraten von versauernden Stoffen aus der Luft begründet, sondern in unterschiedlichen Grundgesteinen mit unterschiedlichem Puffervermögen. Der Anteil der verschiedenen sauren Anionen an der Versauerung wurde untersucht, die chemischen Versauerungsmechanismen wurden mit Hilfe von Ionenbilanzen und verschiedenen Versauerungsquotienten analysiert. Die beiden untersuchten Bäche waren von anthropogener Versauerung betroffen. Dabei spielte die Schwefel-Deposition (Sulfat) eine größere Rolle als die Stickstoff-Deposition (Nitrat). Die Probestelle S1 war immer schon in unbekanntem Maß natürlich sauer. Dieser natürlich saure Zustand wurde von der hinzugekommenen anthropogenen Versauerung bei weitem überragt. Die wenigen gewässerökologischen Daten, die im Wassereinzugsgebiet der Söse vor 1986 gewonnen wurden, deuten darauf hin, daß die Versauerung in den 70er und in der ersten Hälfte der 80er Jahre vom Boden und Gestein in die Bäche durchgeschlagen war. Dieser Versauerungsprozeß begann vermutlich vor 1973 in den Quellen auf dem Acker-Bruchberg und bewegte sich im Laufe der Jahre immer weiter talwärts in Richtung Trinkwasser-Talsperre. Der Mangel an (historischen) freilandökologischen Grundlagendaten war nicht nur im Untersuchungsgebiet, sondern ist allgemein in der Versauerungsforschung ein Problem. Wenn sich das Vorkommen von nah verwandten Arten (weitgehend) ausschließt, kann dies an der Versauerung liegen, z.B. war die Alte Riefensbeek ein Gammarus-Bach, die Große Söse ein Niphargus-Bach; dieses muß aber nicht an der Versauerung liegen, z.B. fehlte Habroleptoides confusa im Hyporheos an R3, Habrophlebia lauta hatte dagegen ihr Abundanz- und Biomasse-Maximum an R3. Zugleich lag das Maximum des prozentualen Anteils von Grobsand an R3, eine mögliche Ursache für diese interspezifische Konkurrenz. Die biologische Indikation von Gewässerversauerung mit Hilfe der Säurezustandsklassen funktionierte nicht in den beiden Harzbächen. Es wurde deshalb ein biologischer Versauerungsindex vorgeschlagen; dieser wurde nicht am pH-Wert kalibriert, sondern an der chemischen Versauerungslage, gekennzeichnet durch die Alkalinität und andere chemische Meßgrößen der Versauerung. Dafür wurden aufgrund der qualitativen und quantitativen Daten die häufigeren Taxa in die vier Klassen deutlich versauerungsempfindlich, mäßig versauerungsempfindlich, mäßig versauerungstolerant und deutlich versauerungstolerant eingeteilt. Es reicht nicht aus, die biologischen Folgen von Gewässerversauerung sowie Veränderungen in der Nährstoff-Verfügbarkeit und im sonstigen Wasserchemismus nur anhand der Artenzahl oder des Artenspektrums abzuschätzen. Vielmehr müssen quantitative Methoden wie die Ermittlung der Abundanzen angewandt werden, um anthropogene und natürliche Störungen des Ökosystems zu erfassen. Es wurde eine Strategie für die behördliche Gewässergüteüberwachung von Bachoberläufen vorgeschlagen, die flächendeckend die Versauerungsgefährdung erfassen kann. Die Auswirkungen der zeitlichen Dynamik des Versauerungschemismus wurden am Beispiel des versauerungsempfindlichen Taxons Baetis spp. (Eintagsfliegen) dargestellt. An S2 und S3 kam es zu starken Versauerungsschüben. Baetis konnte sich nicht ganzjährig halten, sondern nur in versauerungsarmen Phasen im Sommer und im Herbst; es gab einen Besiedlungskreislauf aus Ausrottungs- und Wiederbesiedlungsphasen. Die temporäre Population von Baetis an S2 und S3 bestand nur aus ersten Larvenstadien. Die Probestellen wurden auf horizontalen Gradienten der Umweltfaktoren angeordnet. Bei einigen Parametern gab es keinen Gradienten (z.B. Sauerstoff-Gehalt), bei anderen Parametern waren die Meßstellen auf sehr flachen Gradienten angeordnet (z.B. C:N-Quotient der Feinstkörner), bei den restlichen Meßgrößen waren die Gradienten sehr deutlich (z.B. Alkalinität). Bei den Längsgradienten von Abundanz und Biomasse waren alle Möglichkeiten vertreten: Zunahme (z.B. Leuctra pseudosignifera), Abnahme (z.B. Gammarus pulex), Maximum an der mittleren Probestelle (z.B. Leuctra pseudocingulata) und kein signifikanter Trend (z.B. Nemoura spp.). Abundanz und Biomasse zahlreicher taxonomischer Einheiten hatten ihr Maximum im Längslauf an den quellnächsten Probestellen R1 und S1, z.B. Protonemura spp. und Plectrocnemia spp. Die Lebensgemeinschaften an R1 und S1 waren allerdings völlig unterschiedlich zusammengesetzt. Die häufig vertretene Annahme, versauerte Gewässer seien biologisch tot, ist falsch. Unter Anwendung des 3. biozönotischen Grundprinzips wurde das Maximum von Abundanz und Biomasse in den quellnahen Abschnitten mit dem eustatistischen (stabilen) Regime von Wassertemperatur, Abfluß und Protonen-Gehalt, in der Alten Riefensbeek auch von Alkalinität und ALMER-Relation erklärt. Aufgrund der natürlichen und anthropogenen Störungen war im Längslauf der untersuchten Bäche keine natürliche biozönotische Gliederung des Artenbestands erkennbar. Die Korrelationsberechnungen zwischen den Umweltfaktoren und der Taxazahl ergaben, daß in erster Linie versauerungsrelevante Parameter -- Gehalte saurer Anionen, basischer Kationen und von Metallen, Alkalinität usw. -- die höchsten Korrelationskoeffizienten mit der Taxa-Zahl hatten; unter den natürlichen Meßgrößen zählten nur die Gehalte von DOC und TIC sowie der Anteil der Sande zu der Gruppe mit den höchsten Korrelationskoeffizienten. Die Korrelationsberechnungen zwischen den Umweltfaktoren und den Abundanzen ergab dagegen, daß die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft nicht nur durch die anthropogene Gewässerversauerung, sondern mindestens genauso durch einige natürliche Meßgrößen beeinflußt wurde. Es gab in den Harzbächen keinen ökologischen Superfaktor, der die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft überwiegend bestimmte. Auch die Meßgrößen der anthropogenen Gewässerversauerung waren nicht solch ein Superfaktor. Einen ähnlich hohen Einfluß auf die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft hatten die geologisch bestimmten Umweltfaktoren Leitfähigkeit und TIC-Gehalt, der von der Landnutzung bestimmte DOC-Gehalt sowie der Chlorid-Gehalt, der geologisch, möglicherweise aber auch durch den Eintrag von Straßensalz bestimmt wird. Die Mischung von anthropogenen und natürlichen Faktoren wurde in einem Modell der Wirkung von abiotischen Faktoren auf Bryorheos und Hyporheos dargestellt. Als Beispiel für die zeitliche Nutzung ökologischer Nischen wurde die Verteilung der Larven und Adulten der Dryopidae (Hakenkäfer) im Hyporheos und Bryorheos untersucht. Die Larven wurden vorzugsweise im Hyporheon, die Adulten im Bryorheon angetroffen. Die untersuchten Taxa wurden in die Varianten bryorheobiont, bryorheophil, bryorheotolerant, bryorheoxen und bryorheophob bzw. hyporheobiont, hyporheophil, hyporheotolerant, hyporheoxen und hyporheophob eingeteilt, um ihre räumliche Nutzung ökologischer Nischen zu beschreiben. Die gängige Lehrmeinung, daß das Hyporheon die Kinderstube benthaler Makroinvertebraten ist, konnte für zahlreiche Taxa bestätigt werden (z.B. Habrophlebia lauta). Für die bryorheophilen Taxa (z.B. Gammarus pulex und Baetis spp.) trifft diese Lehrmeinung in den beiden Harzbächen nicht zu. Vielmehr übernimmt das Bryorheon die Funktion einer Kinderstube. Die Larven von Plectrocnemia conspersa / geniculata sowie von Baetis spp. und Amphinemura spp. / Protonemura spp. neben Gammarus pulex zeigten eine Habitatbindung, die erstgenannte Gattung an das Hyporheal, die letztgenannten 3 Taxa an untergetauchte Moospolster (Bryorheal). Die Idee von der Funktion des Hyporheals als Kinderstube der Larven und Jungtiere, als Schutzraum gegen die Verdriftung durch Strömung und vor Fraßdruck durch Räuber sowie als Ort hohen Nahrungsangebots mußte für die letztgenannten 3 Taxa abgelehnt werden. Für sie übernahm das Bryorheal diese Aufgaben. Zwar waren die beiden Bäche oligotroph und die Nahrungsqualität der Feinstkörner im Hyporheal war niedrig. Die Abundanz- und Biomasse-Werte im Bryorheos und Hyporheos gehörten aber zu den weltweit höchsten. Es wurde das Paradoxon diskutiert, daß im Hyporheon der beiden Bäche Diatomeen-Rasen gefunden wurden, obwohl das Hyporheon lichtlos sein soll. Das Hyporheon wurde als ein Ökoton zwischen Benthon / Rheon und Stygon angesehen. Es wurden vier Haupttypen des Hyporheons beschrieben. Wegen des sehr unterschiedlichen Charakters des Hyporheons in verschiedenen Fließgewässern gibt es keinen einheitlichen Satz von abiotischen und biotischen Faktoren, mit denen das Hyporheon vom Benthon und Stygon abgegrenzt werden kann. In den beiden Harzbächen ähnelte das Hyporheon mehr dem Benthon als dem Stygon. Es konnte nicht anhand der chemischen Meßgrößen vom Benthon abgegrenzt werden, sondern anhand der physikalischen Meßgrößen Trübung und der Anteile von Feinsand und Schluffe/Tone sowie anhand der biologischen Parameter Summen-Abundanz und Summen-Biomasse. Aus der Typologie des Hyporheons folgt, daß ein bestimmtes Hyporheon nicht alle in der Literatur beschriebenen Funktionen innerhalb der Fließgewässer-Aue übernehmen kann. Es wurde ein Schema entwickelt, mit dem sich die optimale Liste der Parameter für die Untersuchung eines bestimmten Hyporheons auswählen läßt. Der Tendenz in der Fließgewässer-Ökologie, immer neue Konzepte zu entwickeln, die allgemeingültig sein sollen, wurde das Konzept vom individuellen Charakter von Fließgewässer-Ökosystemen entgegengestellt.