"Piltlikult öeldes, kui toitaine või väetis juba põllult vette jõuab, siis sealt on seda kõige keerulisem eemaldada," ütleb Tartu Ülikooli keskkonnatehnoloogia kaasprofessor Kuno Kasak. Keeruline või mitte, paraku jõuab ülemääraseid toitaineid intensiivse põllumajanduse tingimuses mageveekogudesse suhteliselt palju.

Üks võimalus juba jõgedesse ja järvedesse jõudnud toitaineid sealt kätte saada on rajada vett puhastav tehismärgala. Koos Tartu Ülikooli ning Läti ja Soome kolleegidega võrreldigi viit tehismärgala Eestis, Lätis ja Soomes. Täpsemalt huvitas töörühma, kui edukalt erinevate omadustega tehismärgalad veest fosforit eemaldavad.

Eestis veel haruldus

Vee puhastamise eesmärgil rajatakse Eestis sageli suuremaid setteid koguvaid settebasseine. Kuno Kasaku sõnul kipuvad need aga liiga väikeseks jääma. "Nende tõhusus just lahustunud toitainete nagu fosfaadi ja nitraadi veest eemaldamiseks on suhteliselt väike. Samamoodi on nende efektiivsus ka suuremate pinnaseosakeste kinnipüüdmise osas pigem ajutine ja eeldab suhteliselt tiheda intervalliga settest tühjendamist," põhjendab ta.

Teine võimalus ongi rajada suurem ja keerukama süsteemiga tehismärgala. Kasaku sõnul iseloomustab viimaseid mitmekesisus ehk neis on nii madalama kui ka sügavama veega alasid. "Seal on kohad, kus toitained ja pinnaseosakesed saavad settida. Kohad, kus tiheda taimestikuga aladel toimub taimede poolne toitainete omastamine ning saavad toimuda erinevad mikroobsed puhastusprotsessid, ja nii edasi," kirjeldab ta.

Üldjuhul jälgitakse kaasprofessori sõnul projekteerimisel ka seda, et märgala pindala oleks selle taha jääva valgala suhtes võimalikult suur: soovitatavalt 0,5–2 protsenti. Tehismärgalasid rajatakse kohtadesse, kus hajukoormuse oht on suurem ehk toitained kipuvad vette jõudma hajusalt, suurelt alalt.

Eesti praegune standardlahendus hajukoormuse vähendamiseks põllumajanduses on Kasaku sõnul settebassein ning mõnel juhul settebassein koos väikese puhastuslodu ehk kuni poole meetri sügavuse ja suurtaimedega kaetud märgalaga. "Samas selliseid suuri avaveelisi märgalasid, nagu meie artiklis käsitletud Vända tehismärgala, Eestis rohkem ei olegi," võrdleb ta. Kuna tema ja kolleegide eesmärk oli teha võrdlevat analüüsi, võtsid nad valimisse ka Rantamo-Seitteli, Hovi ja Nummela alad Soomes ning Mezaciruli ala Lätis.

"Näiteks Läti süsteemis ei olnud üldse taimi," kirjeldab Kasak: "Oli peamiselt sügava veega settebassein, kus veetase varieerus poole meetri kuni pooleteise meetri vahel". Soome tehismärgalade puhul oli disaini osas suurem varieeruvus.  Näiteks Rantamo-Seitteli on neist sealjuures Kasaku sõnul üks Soome suuremaid, kuid paraku üsna sügav, ning taimestiku areng seal on aeglane ja suures osas puudub üldse. Teised süsteemid nagu Hovi ja Nummela on analoogsed Eesti süsteemile, kus märgala on varieeruva veetasemega ning suurem osa süsteemist kaetud tiheda taimestikuga.

"Nägime, et peamiselt on fosfori kinnipidamises kõige tõhusamad tiheda taimestikuga kaetud madalaveelised märgalad," toob kaasprofessor välja. Kuigi näiteks Rantamo-Seitteli pindala on väga suur ja ka märgala/valgala suhe on üle ühe protsendi, oli selle toitainete eemaldamise tõhusus kordades väiksem, kui palju väiksematel taimestatud märgaladel. Vända ja Nummela märgala/valgala suhted olid vaid 0,23 ja 0,1 protsenti.

Taimerikkad märgalad suutsid hästi stabiliseerida ka hüppelisi veetulvasid, mis saabuvad tavaliselt kevadise või sügisese suurvee ajal. "Kui seal on tihe taimestik peal, siis see aitab vee voolukiirust vähendada, et suuremad osakesed saaks settida ning filtreeruda," sõnab ta.

Veel on Kasaku sõnul üldiselt hea, kui tehismärgalal paikneb enne taimestatud kohta sügava veega ala – see aitab suurt saabuvat veetulva esimese asjana puhverdada ja taimestatud ala peale laiali juhtida. "Samuti aitab see setitada suuremad osakesi. Kui meil valingvihmad tulevad, tuleb suuri pinnaseosakesi üpris palju kaasa," seletab ta. 

Sügavam märgala vähendab naerugaasi lendumist

Kuno Kasak märgib, et töö eesmärk oli ennekõike pakkuda projekteerijatele laiemat teavet, kuidas võiks tehismärgalasid rajada. Ühtset lahendust selles küsimuses pole. "Pigem nägime, et tuleb lähtuda asukoha spetsiifikast, ja taimestik on üks olulisemaid faktoreid, mis fosfori eemaldamist toetab," ütleb kaasprofessor.

Oma teise hiljutise artikli põhjal, mis keskendus ka Vända tehismärgalale uurisid nad kuidas tehismärgala veesügavuse varieeruvus mõjutab naerugaasi (N2O) emissiooni. Seal selgus Kasaku sõnul, et naerugaasi lendumine sõltub vee sügavusest. Teisisõnu, kui tehismärgala on liiga madal ehk veesügavus on seal all kümne sentimeetri, on selle N2O heide nii suur, et võib vähendada toitainete kinni püüdmisest saadava keskkonnakasu. "Ühtpidi on oluline kinni püüda võimalikult palju toitaineid, kuid teistpidi ei tohiks need süsteemid muutuda ka ülisuurteks kasvuhoonegaaside allikateks," põhjendab Kasak.

Kaasprofesssori sõnul illustreerib see tulemus veepuhastussüsteemide keerukust. "Ühtpidi sa rajad veepuhastusmärgala, aga kui mingeid aspekte ei arvesta, võid sellega tekitada põhimõtteliselt olulise kasvuhoonegaaside allika" hoiatab ta.

Kuigi vette sattunud toitainete püüdmist saab tõhusamaks edasi arendada, tuleks Kasaku sõnul tegelikult keskenduda sellele, et taimetoitained magevette ei jõuakski. "Puhastus-märgalade rajamine on kallis ja kulukas lõbu, samuti on vaja neid pidevalt hooldada," tõdeb ta: "Kui tahta nii-öelda tulekahju ennetada, tuleks pigem keskenduda põllupõhiselt veekaitsemeetmetele." Siin oleks Kasaku sõnul abi ka näiteks taimetoitainete bilansi täpsest jälgimisest, täppisviljelusest või puhverribade rajamisest.

Kuno Kasak ja kolleegid avaldasid oma uurimistulemused ajakirjades Journal of Environmental Management ja Ecological Engineering.