Abstract This thesis examined hydrological processes such as snowmelt and groundwater discharge in drained peatland areas in the boreal zone. The studied processes were measured in situ using environmental tracers. Further, performance of a treatment wetland was studied during snowmelt and high flow. A GIS model was developed to estimate groundwater seepage areas in peatland systems surrounding eskers. It was found that soil frost had a clear impact on water quality during snowmelt. This was evident as lower suspended sediments, water colour and dissolved organic carbon concentrations, among other changes. The treatment wetland was found to reduce the suspended solids load during the snowmelt period and late autumn, while reductions in phosphorus and nitrogen loads occurred during summer. A sampling algorithm was built to test how different sampling frequencies affected the estimation of suspended solid loads from the constructed wetland. The results showed increasing uncertainty for sparser sampling (from weekly to monthly sampling), but the uncertainty remained high even at weekly sampling. The GIS model was tested on two eskers and shown to give a fair estimate of groundwater discharge locations. It can thus be used for improving aquifer protection in boreal eskers related to the drainage networks surrounding them. However, to be applied more widely, further efforts are required. The findings in this thesis could be used to develop better water management policies for peat extraction areas, or other industries operating in similar soils and climate. For example, meltwater could be allowed to temporarily bypass treatment facilities in areas with deep soil frost penetration. The wetland study showed that peatland-based wetlands are a suitable approach for improving water treatment performance even under variable hydraulic loads. The uncertainty in the estimated load from a small peat extraction catchment was high, which might limit the use of such data for some purposes. Load estimation methods using the concentration data collected during previous years might be able to reduce the uncertainty, but if the uncertainty needs to be lowered substantially use of sensor technology might be the only viable approach. / Tiivistelmä Tämä väitöskirja käsittelee lumensulannasta syntyvää valuntaa erilaisilla turvemailla ja pintavalutuskentän puhdistustehoa lumensulannan aikaan turvetuontantoalueella. Lisäksi työssä pohditaan miten erilainen näytteenottoohjelma vaikuttaa turvetuotantoalueilta arvioituun kiintoaine kuormitukseen ja kehitetään yleiseen paikkatietoaineistoon perustuva malli jolla on mahdollista ennustaa pohjaveden purkatumispaikkoja harjualueilla. Routaisella turvetuotantoalueelta kiintoaineen, värin ja liuenneen orgaanisen hiilen pitoisuudet olivat pieniä lumensulannan aikaan. Työssä seurattu pintavalutuskenttä vähensi kiintoainekuormitusta alapuoliseen vesistöön myös lumensulannan ja syksyn aikana. Ravinteiden osalta pintavalutuskentän toiminta oli parasta kesäaikaan, lumensulannan ja syksyn aikana havaittiin typen ja fosforin huuhtoutumista. Eri näytteenotto-ohjelmilla havaittiin olevan suuri vaikutus arvioituun kuormitukseen. Yleisesti voidaan sanoa epävarmuuden kasvavan kohti harvempaa näytteenotto väliä (viikoittainen-kuukausittainen), mutta, myös viikoittaisella näytteenotolla epävarmuus on huomattava. Kehitettyä paikka- tietomallia kokeiltiin kahdella harjulla jossa se pystyi antamaan suuntaa antavaa arvioita pohjaveden purkautumispaikoista. Työn tuloksia voidaan hyödyntää turvetuotannon tai muiden turvemailla tai niiden lähellä sijaitsevien teollisuuden vesistövaikutuksia arvioitaessa. Esimerkiksi routaisella turvemaalla voitaisiin harkita lumensulannasta aiheituvan valunnan ohijuoksutusta vesiensuojelurakenteista. Työssä todettiin myös pintavalutuskenttien toimivan vaihtelevan kuormituksen alaisena, sekä lumensulannan että syksyn aikaan. Arvioiduissa kuormituksissa erinäytteenottoväleillä havaitut suuret epävarmuudet saattavat rajoittaa laskelmien käyttöä joissakin tarkoituksissa. Epävarmuutta voidaan vähentää käyttämällä hyväksi edellisinä vuosina tehtyjä vedenlaatumittauksia. Luotettavin tapa epävarmuuden vähentämiseksi on jatkuvatoimisten vedenlaatumittareiden käyttäminen.

Abstract In the Swedish Kingdom, of which Finland was a part until the 19th century, the parish burial records specified the cause of death earlier than other European countries. Using the information contained in 1.2 million death records from 234 different parishes, the impact of the main infectious diseases inflicted upon the Finnish population, during the period 1749–1850, is analyzed. The study is focused on the temporal and geographical distribution of three of the main epidemics; gastroenteritis, malaria and smallpox. The Industrial Revolution, the Demographic Transition and the Bacteriological Era only arrived to Finland at the end of the 19th century. The population analyzed, living at a time prior those changes, was therefore rural, scattered and with high birth and mortality rates. It was, therefore, helpless in front of many illnesses. Infectious diseases were the main cause of death, especially among children. One sixth of all analyzed deaths can be attributed to these three causes of death studied. Acute gastroenteritis generated mortality, constantly in its endemic areas (southeast of the country and Ostrobothnian coast) and also in the form of large epidemics, accompanying other factors affecting the population, such as war or famine. Smallpox was endemic in the country and caused periodic epidemic peaks which generated high mortality among children. The most densely populated areas acted as reservoirs from which the disease spread outwards the rest of the country. The generalization of the practice of vaccination, from the first decades of the 19th century, modified both the spatiotemporal distribution of the epidemics and the age distribution of smallpox mortality. Under the period studied, malaria was endemic in the southwest of Finland, being of most importance in the Åland Islands. The temporal variations in the incidence of this disease do not seem to be related to crises in the population, but rather due to environmental factors. The above causes of death greatly influenced the modulation of mortality in 18th and 19th century Finland. / Resumen En el Reino de Suecia, al que pertenecía Finlandia hasta el siglo XIX, los registros parroquiales de enterramiento especificaban la causa de muerte más tempranamente que en otros países de Europa. Utilizando la información contenida en 1,2 millones de registros de defunción, provenientes de 234 parroquias diferentes, se analiza el impacto de las enfermedades infecciosas en la población de Finlandia entre 1749 y 1850. Se estudia en especial la distribución temporal y geográfica de las mayores epidemias de gastroenteritis aguda, viruela y paludismo. Ni la revolución industrial ni la transición demográfica ni la era bacteriológica llegaron a Finlandia hasta finales del siglo XIX. La población en la época de estudio era, por tanto, rural, dispersa, con altos índices de natalidad y mortalidad y estaba indefensa ante la mayor parte de las dolencias. Las enfermedades infecciosas eran la principal causa de muerte, especialmente entre los niños. Al conjunto de las tres causas de muerte estudiadas, gastroenteritis, viruela y paludismo, puede atribuirse un sexto del total de las muertes analizadas. La gastroenteritis aguda causaba una importante mortalidad de manera constante en sus áreas endémicas (sureste del país y costa de Ostrobotnia) y una mortalidad catastrófica, en forma de grandes epidemias, en coincidencia con alteraciones en la población tales como guerras o hambrunas. La viruela era endémica en el país y se manifestaba en forma de picos epidémicos periódicos que generaban gran mortalidad entre los niños. Las zonas más densamente pobladas actuaban como reservorios desde los cuales la enfermedad se expandía al resto del país. La generalización del uso de la vacuna a partir de las primeras décadas del siglo XIX modificó tanto la distribución espaciotemporal de las epidemias como su perfil de mortalidad por edades. El paludismo era endémico en el suroeste de Finlandia durante el periodo de estudio, siendo especialmente importante en las Islas åland. Las variaciones en la importancia de esta enfermedad no parecen responder a crisis en la población sino a factores ambientales. Las causas de muerte estudiadas modularon de manera importante la mortalidad general de la Finlandia de los siglos XVIII y XIX. / Tiivistelmä Ruotsin kuningaskunnassa, johon Suomi 1800-luvulle saakka kuului, hautauksia koskevissa kirkonkirjoissa spesifioitiin kuolinsyy aikaisemmin kuin muissa Euroopan maissa. Tässä tutkimuksessa analysoidaan 234 eri kunnasta peräisin olevaa 1,2 miljoonan henkilön kuolintilastoon sisältyvää informaatiota infektiosairauksien vaikutuksesta Suomen väestöön vuosien 1749 ja 1850 välillä. Erityisesti tutkitaan akuutin mahasuolitulehduksen, isonrokon ja malarian merkittävimpien epidemioiden ajallista ja maantieteellistä levinneisyyttä. Teollinen vallankumous kuin myöskään väestöllinen muutos tai bakteriologinen aikakausi eivät saapuneet Suomeen 1800-luvun loppuun mennessä. Tutkittavan aikakauden väestö oli siten maaseudulla elävää, hajanaista, sillä oli korkea syntyvyys ja kuolleisuus ja se oli suojaton suurinta osaa sairauksia vastaan. Infektiosairaudet olivat pääasiallisin kuolinsyy, erityisesti lasten keskuudessa. Tämän kolmen tutkitun kuolinsyyn joukon, mahasuolitulehduksen, isonrokon ja malarian, voidaan katsoa aiheuttaneen kuudenneksen analysoitujen kuolemien kokonaismäärästä. Akuutti mahasuolitulehdus aiheutti tasaisesti merkittävän kuolleisuuden yleisillä esiintymisalueillaan (maan kaakkoisosa ja Pohjanmaan rannikko) ja katastrofaalisen kuolleisuuden suurten epidemioiden muodossa samanaikaisesti sellaisten väestössä tapahtuvien muutosten kuten sotien tai nälänhädän kanssa. Isorokko oli maassa yleisesti esiintyvää ja ilmeni jaksottaisten epidemiahuippujen muodossa, jotka aiheuttivat suuren kuolleisuuden lasten keskuudessa. Tiheimmin asutetut alueet toimivat reserveinä, joista sairaus levisi loppuun osaan maata. Rokotuksen käytön yleistyminen 1800-luvun ensimmäisistä vuosikymmenistä lähtien muutti niin epidemioiden alueellista ja ajallista levinneisyyttä kuin sen kuolleisuusprofiilia ikäluokittain. Malaria oli yleisesti esiintyvää Lounais-Suomessa, ja tutkittavana aikakautena se oli erityisen merkittävää Ahvenanmaan saaristossa. Muutokset tämän sairauden merkittävyydessä eivät vaikuta vastaavan väestökriisejä vaan ilmastollisia tekijöitä. Tutkitut kuolinsyyt muuttivat merkittävästi kuolleisuutta 1700- ja 1800-lukujen Suomessa.