Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen vaikutusten arviointiin

Transkriptio

1 Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen vaikutusten arviointiin Rasvakalvon kulkeutuminen kasvatuspaikalta Hannu Lauri, YVA Oy Sinimäentie 10 A, Espoo puh: fax: Sisältö 1. Tutkimuksen sisältö ja tavoitteet Tutkimusalue ja mallihila Mallihila Rasvakalvon kulkeutumisen laskenta Kuukausikeskiarvot ja hetkelliset enimmäispitoisuudet Yhteenveto Lähdeluettelo...7

2 1. Tutkimuksen sisältö ja tavoitteet Tutkimuksessa arvioitiin rasvakalvon kulkeutumista Luvian edustalle suunnitellulta kalakasvatuslaitokselta 3D-virtaus- ja vedenlaatulaskentamallilla. Tavoitteena oli selvittää suunnitellulta laitokselta kulkeutuvan kelluvan materiaalin kulkeutumista laitoksen lähialueella. 2. Tutkimusalue ja mallihila Tutkimuksen kohdealue sijaitsee Porin ja Rauman välillä Luvian kunnan merialueella Selkämerellä noin 9 km päässä rannikosta. Alue sijoittuu paikkaan, jossa saaristo on harvaa ja avomeri alkaa läheltä rannikkoa, joskin alueen etelä- ja pohjoispuolella saaristoa on runsaammin. Syvyys kohdealueen lähistöllä sijoittuu 10-20m väliin. Syvyysvaihtelu on kohtalaisen tasaista rannikolta merellä siirryttäessä. Alueen ominaispiirteisiin kuuluvat luode-kaakko suuntaiset niemet, lahdet ja syvänteet. Vallitseva tuulensuunta alueella on etelä-lounas, ja laajemman alueen virtaus on vallitsevilla etelänpuoleisilla tuulilla tyypillisesti etelästä pohjoiseen Mallihila Luvian edustan mallintamiseen käytettiin alueellisesti tarkennettua 3-dimensioista mallihilaa, jossa on useita sisäkkäisiä tasoja. Mallihila, lähtötiedot ja muutamien tyypillisten tuulitilanteiden virtauskentät on on Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen vaikutusten arviointiin (Lauri 2015). 3. Rasvakalvon kulkeutumisen laskenta Kalankasvatuslaitokselta kulkeutuu ruokinnasta ja kaloista peräisin olevaan orgaanista rasvaa tai öljyä. Rasva kulkeutuu käytännössä veden pinnalla tuulen ja virtaamien määräämään suuntaan ja voi rantautua mikäli rantaviiva osuu kulkureitille. Kulkeutumisen lisäksi rasva voi sekoittua veteen, mikä tapahtuu siten että rasva tai öljy hajoaa pieniksi pisaroiksi ja sekoittuu pintakerroksen veteen (emulgoituu). Kulkeutumisen ja sekoittumisen lisäksi biodegeneroituva rasva tai öljy hajoaa bakteeritoiminnan ja/tai auringon UV-säteilyn seurauksesta. Hajoamisnopeus riippuu ympäristöolosuhteista, esim. lämpötilasta ja ravinnepitoisuudesta. Hajoamisnopeuksista ja yleensä kalankasvatuslaitokselta veteen joutuvan rasvan koostumuksesta on saatavilla huonosti tietoja, joten parempien tietojen puuttuessa tässä oletetaan että rasvasta on viiden päivän kuluessa veteen joutumisesta hajonnut 50%. Laskentamallissa rasvakuormitusta simuloitiin aineella, joka pyrkii kellumaan (negatiivinen sedimentoitumisnopeus -100 cm/d) ja hajoaa itsekseen kertoimella /d (puoliintumisaika 5d). Ajasta riippuva pitoisuus yhdessä pisteessä voidaan laskea kaavasta c = c 0 exp(-0.14 t), missä c 0 on alkupitoisuus ja t aika päivinä. Kasvatuslaitoksen aiheuttama keskimääräinen kuormitus arvioitiin ruokintamäärän perusteella seuraavasti: Päivittäinen ruokintamäärä on kg/d, josta noin 30% on rasvaa, pääasiassa rypsiöljyä. Tästä määrästä kalat käyttävät lähes arviona 98%, ja ylijäänyt rasva joko irtoaa veteen tai painuu pohjaa. Pinnalle päätyvän rasvan määräksi oletettiin tässä 1/10 ylijääneestä rasvamäärästä, eli 0,2% ruokinnan sisältämästä rasvasta. Rasvan päiväkuormitukseksi saadaan siis kg/d *0.3 * = 7,2 kg/d. Mallissa käytettiin arvoa 8 kg/d. Rasvakuormitus sijoitettiin kalankasvatusaltaiden kohdalle neljään hilaruutuun, joista jokaiseen sijoitettiin kuormitus 2 kg/d. Kuormituksen sijoitus mallihilaan on esitetty kuvassa 1. Rasvalautan koko riippuu sen paksuudesta. Kasviöljyn tapauksessa öljy leviää kunnes se saavuttaa paksuuden, joka 1 10 µm välillä (Cedre, 2004). Jos rasvan määrä on 1 kg saadaan tästä tällöin 1 µm kerrospaksuudella enimmillään noin 1000 m 2 kokoinen lautta. 1 µm kerrospaksuutta vastaava ainepitoisuus on noin 1 mg/l (Rasvan/öljyn tiheys on luokkaa 885 kg/m 3, tässä on käytetty arvoa 1000 kg/m 3 ). Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen vaikutusten arviointiin

3 Mallissa rasvakerroksen/lautan kulkeutumisen arviointiin on käytetty pitoisuuslaskentaa. Toinen mahdollinen tapa olisi käyttää partikkelikulkeutumiseen perustuvaa laskentaa. Pitoisuuslaskentaan perustuvat menetelmä on hieman epätarkka, sillä siinä kulkeutuvan aineen rantautumista ei oteta huomioon, vaan aine pysyy vedessä. Lisäksi tuuli vaikuttaa veden pinnalla olevan aineen kulkeutumiseen siten, että aivan pinnalla kulkeutuva aine (kuten öljy) liikkuu pintakerroksen virtauksen lisäksi myös tuulen painamana suoraan tuulen kulkusuuntaan pitoisuuslaskennan yhteydessä tätä tuulikomponenttia ei huomioida, vaan aineet kulkeutuvat pintakerroksen virtausten mukana. Kuva 1: Kalankasvattamon sijoitusalue (punainen suorakulmio) ja tulostusaikasarjapisteiden sijanti. Pisteet ovat noin 2km etäisyydellä kuormituspaikan keskikohdasta Kuukausikeskiarvot ja hetkelliset enimmäispitoisuudet Arvioidaan tässä laskettujen pitoisuuden kuukausikeskiarvojen avulla sitä, mille alueille rasvakalvo voi kuormituspaikasta kulkeutua, ja mikä on rasvakalvon esiintymisen todennäköisyys. Keskipitoisuuden katsotaan tässä siis esittävän hetkellisten korkeampien pitoisuuksien esiintymistiheyttä. Arvioidaan ensin se mallin laskema hetkellisen pitoisuuden arvo, jolla rasvakalvon esiintyminen on todennäköistä. Arvo riippuu mallin hilakoosta ja laskentamenetelmästä; mallin hilakopin koko on 100 x 100m, mutta rasvakalvo voi kulkeutua esim. 10m levyisenä lauttana. Edelleen mallin kulkeutumislaskennassa (mm. mallin hilakopin koosta johtuen) pitoisuus voi levitä todellista suuremmalle alueelle. Käytetään tässä leviämiselle varmuuskerrointa 100, eli arvioidaan että malli levittää pitoisuuden enintään sata kertaa liian suurelle alueelle. Hetkelliselle mallin laskemalla pitoisuudelle saadaan tästä esiintymisen raja-arvo 10 µg/l, eli jos tämä arvo ylittyy, on rasvakalvon esiintyminen todennäköistä. Kuukausikeskiarvon ja hetkellisen enimmäispitoisuuden suhdetta voi arvioida kuvassa 1 näkyvien aikasarjapisteiden tulosten perusteella. Taulukossa 1 on esitetty lasketuille kuukausille kustakin aikasarjapisteestä pisteen keskiarvo ja maksimiarvo, sekä näiden keskinäinen suhde. Suurin suhde Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen vaikutusten arviointiin

4 (maksimi/keskiarvo) on noin 68,6 pisteelle Ko heinäkuussa Keskimäärin kerroin on luokkaa Valitaan tässä tässä kertoimelle arvo 50, eli pisteen enimmäispitoisuus = 50 x laskettu keskipitoisuus. Edellä todettiin, että mikäli mallin laskema hetkellinen pitoisuus ylittää arvon 10 µg/l, voi rasvakalvoa esiintyä. Tästä saadaan keskipitoisuudelle raja-arvo, eli kun keskipitoisuus ylittää arvon 10 µg/50 = 0,2 µg/l, voi rasvakalvon esiintyminen olla mahdollista. Tämä raja-arvo päteen tässä esitetylle kuormituspaikalle, eikä ole suoraan sovellettavissa muille paikoille. Lasketut pitoisuuden kuukausikeskiarvot on esitetty kuvassa 2 vuoden 2010 kesä- syyskuun ajalta. Pitoisuudet kulkeutuvat pääasiassa pohjoiseen tai etelään vallitsevien tuulensuuntien mukaisesti. Keskipitoisuuden vähintään yhtenä laskettuna kuukautena kattaman 0,05-0,1 µg/l alueen sisällä sijaitsee kolme isompaa saarta, kuormituspaikan pohjoispuolella Iso-Pietari ja Kuornoori ja eteläpuolella Kalla. Tätä suurempien keskipitoisuuksien kattaman alueen sisällä ei ole saaria tai rannikkoa. 06/ / / /2010 Kuva 2: Pitoisuuden kuukausikeskiarvot, kesä-syyskuu 2010 Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen vaikutusten arviointiin

5 Taulukko 1: Kuukausittaiset keski- ja enimmäispitoisuudet eri aikasarjapisteissä kesä- syyskuussa 2010, sekä niiden 3h jaksojen lukumäärä, kun pitoisuus ylittää 1 µg/l, ja kun pitoisuus ylittää 2 µg/l. kuukausi Piste k.a. std min max max/k.a. > 1.0 µg/l > 2 µg/l 06/2010 P /2010 Ko /2010 I /2010 Ka /2010 E /2010 Lo /2010 L /2010 Lu k.a /2010 P /2010 Ko /2010 I /2010 Ka /2010 E /2010 Lo /2010 L /2010 Lu k.a /2010 P /2010 Ko /2010 I /2010 Ka /2010 E /2010 Lo /2010 L /2010 Lu k.a /2010 P /2010 Ko /2010 I /2010 Ka /2010 E /2010 Lo /2010 L /2010 Lu k.a Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen vaikutusten arviointiin

6 Aikasarjatuloksista voi arvioida myös rasvakalvon esiintymistä yksittäisessä pisteessä. Esimerkki lasketusta pitoisuusaikasarjasta (Iso-Pietari saaren eteläranta) on esitetty kuvassa 3. Aikasarjatulosten hetkellisten pitoisuuksien enimmäisarvot eri kuukausille on esitetty taulukossa 1. Edellä arvioitiin, että mallilla laskettu hetkellisen pitoisuusarvon olisi ylitettävä 10 ug/l, jotta rasvakalvon esiintyminen olisi mahdollista. Lasketuissa hetkellisissä 3h pitoisuuksissa 1 µg/l ylityksiä esiintyy harvakseltaan, pääasiassa pisteessä E. Yli 2 ug/l pitoisuuksien ylityksiä löytyy ainoastaan pisteessä E. Yli 4 µg/l pitoisuuksia ei aikasarjapisteissä tässä esitetyllä laskentajaksolla ollut. Kuvassa 4 on esitetty muutamia hetkellisiä pitoisuuksia Kuvan 3 aikasarjan suurin pitoisuus oli klo Tuuli oli alussa hetken 8 m/s etelästä, ja vaihteli sen jälkeen 2-5 m/s välillä tuuli oli noin vuorokauden ajan lännestä ja voimakkuudeltaan 2 5 m/s. Kuva 3: Laskettu pitoisuusaikasarja Iso-Pietari saaren etelärannalle, kesä-syyskuu Iso-Pietari sijaitsee kuvassa 1 välittömästi pisteen P itäpuolella klo klo klo klo 2000 Kuva 4: Laskettuja hetkellisiä pitoisuuksia Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen vaikutusten arviointiin

7 4. Yhteenveto Kalankasvatuslaitokselta kulkeutuvan rasvakalvon esiintymistä ja rantautumista arvioitiin 3d-vedenlaatu- ja virtausmallin avulla. Rasvakalvon kulkeutumisesta kalankasvatuslaitoksilta ei löytynyt aikaisempia tutkimuksia, joten kuormitusten ja rasvan käyttäytymisen osalta jouduttiin turvautumaan valistuneisiin arvauksiin. Rasvakuormitukseksi arvioitiin 0,2 % ruokinnan sisältämästä rasvamäärästä. Rasvan oletettiin hajoavan vedessä siten, että sen määrä puoliintuu viiden päivän aikana mikrobitoiminnan seurauksena. Muodostaakseen pinnalla näkyvän rasvakalvon, on rasvamäärän ylitettävä jokin rajapitoisuus. Raja-arvona käytettiin tässä 1 mg/l, jolla rasva muodostaa 1 µm paksuisen kalvon (Cedre 2004). Annetuilla kuormituksilla rasvakalvon muodostuminen ja kulkeutuminen rantaan tarkastellulta kuormituspisteeltä vaikuttaa epätodennäköiseltä. Kesän 2010 ajalta lasketut hetkelliset pitoisuudet jäivät alle puoleen rasvakalvon esiintymiseen tarvittavasta pitoisuudesta kohtuullisen suurilla varmuuskertoimilla arvioituna. Todennäköisimmät kulkeutumissuunnat rasvakalvolle olivat etelä ja pohjoinen. Mallilaskenta ei käytännössä kertaakaan aikavälillä kuljettanut rasvakalvoa kasvatuspaikalta itään rannikolle asti. Tämä johtunee siitä, että tilanteessa, jossa tuuli on avomereltä rannikolle, mutta heikko, ei tuulen aiheuttama virtaus riitä kääntämään pintavirtausta riittävästi rannikolle päin. Jos taas tuuli on riittävän voimakas kääntämään virtauksen, lisää se samalla myös sekoittumista niin, että rasvakalvon esiintyminen ei ole enää todennäköistä. 5. Lähdeluettelo Cedre, 2004, Vegetable Oil Spills At Sea, Operational Guide. Lauri H., 2015, Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen vaikutusten arviointiin, YVA Oy tutkimusraportti. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen vaikutusten arviointiin

8

9 Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin Raportti v Hannu Lauri, YVA Oy Sinimäentie 10 B, Espoo puh: fax: Sisältö 1. Tutkimuksen sisältö ja tavoitteet Tutkimusalue ja mallihila Mallihila Virtauslaskenta Laskentamenetelmä Reuna- ja alkuarvot Lähialueen lämpötila- ja tuulitiedot Jäätilanne Lasketut virtaukset Virtausnopeudet sijoituspaikalla Vedenlaadun laskenta Vesistökuormitukset Kuormitus mallissa Laimenemisarvio PTOT ja NTOT taustapitoisuudet Keskipitoisuuskentät KV-kuormitukselle KV-kuormitus, NTOT talvi KV-kuormitus, PTOT talvi KV-kuormitus, PO4P talvi KV-kuormitus, NTOT talvet ja KV-kuormitus, PTOT talvet ja Keskipitoisuuskentät KV+OFF -kuormitukselle KV+OFF -kuormitus, NTOT talvi KV+OFF -kuormitus, PTOT talvi KV+OFF-kuormitus, PO4P talvi KV+OFF -kuormitus, NTOT talvet ja KV+OFF kuormitus, PTOT talvet ja Pitoisuuden nousu aikasarjapisteissä, KV-kuormitus Pitoisuuden nousu aikasarjapisteissä, KV+OFF - kuormitus Yhteenveto Lähdeluettelo...45

10 1. Tutkimuksen sisältö ja tavoitteet Tutkimuksessa arvioitiin Luvian edustan virtauksia ja kuormitusten kulkeutumista suunnitellulta kalakasvatuslaitoksen talvisäilytyspaikalta 3D-virtaus- ja vedenlaatulaskentamallilla. Tavoitteena oli selvittää suunnitellun talvisäilytyspaikan kuormituksen aiheuttaman ravinnepitoisuuksien nousun vaikutusaluetta ja pitoisuusnousun määrää. Laskennat suoritettiin vuosien , ja talvijaksoille Suunnitellulla sijoituspaikalla on jo talvisäilytystä. Tässä on arvioitu sekä olemassa olevan talvisäilytyksen kuormitus, että olemassa olevan kuormituksen ja suunnitellun kuormituksen yhteisvaikutus. 2. Tutkimusalue ja mallihila Tutkimuksen kohdealue, kalankasvatuslaitoksen talvisäilytyspaikka, sijaitsee Porin ja Rauman välillä Luvian kunnan merialuella rannikolla Iso-Lampoori-niemen päässä. Vaikka alue sijoittuu sisäsaaristoon, on merialue Iso-Lapoorin länsi- ja lounaispuolella avointa. Iso-Lampoorista luoteeseen sijaitsevan Isomaasaaren ja rannikon välinen alue on kuitenkin matalaa ja saaristoista. Vesisyvyys talvisäilytyspaikan lähialueillaon tyypillisesti alle 10m, ja Isomaa-saaren ja säilytyspaikan välillä alle 5m. Alueen ominaispiirteisiin kuuluvat luode-kaakko suuntaiset niemet, lahdet ja syvänteet. Vallitseva tuulensuunta alueella on etelä-lounas, ja laajemman alueen virtaus on vallitsevilla etelänpuoleiseilla tuulilla tyypillisesti etelästä pohjoiseen Mallihila Kohdealueen mallintamiseen käytettiin alueellisesti tarkennettua 3-dimensioista mallihilaa, jossa on useita sisäkkäisiä tasoja. Varsinainen kohdealue on pyritty mallintamaan tutkimuksen tavoitteisiin nähden riittävällä tarkkuudella. Karkeampia hiloja käytetään määrittämään kohdealueen hilalle reuna-arvoja. Mallin tarkin hila 20m resoluutiolla kattaa kohdealueen ympäristön 1km säteellä ja on kooltaan 4 x 3 km. Näinkin tarkkaa hilaan on jouduttu käyttämään kohdealueen pienipiirteisyyden takia. Seuraava hilataso on 100m tarkkuudella ja kattaa 16.5 x 11.5 km alueen. Uloin hila kattaa koko Selkämeren Maarianhaminan- Korppoon tasolta Merenkurkkuun (tarkkuus 2,5 km, koko 255 x 363 km). Lisäksi väliin tarvitaan yksi hilataso laskennallisista syistä. Syvyyssuunnassa hilatasoja on 20 kappaletta. Hilatasojen syvyydet vaihtelevat pinnan lähellä käytetystä yhdestä metristä aina avomeren syvänteissä käytettyyn viiteenkymmeneen metriin. Laskentahilan suurin syvyys rajattiin 250 metriin. Laskentahilan on esitetty kuvissa 1-2 ja tarkemmat hilan tiedot taulukoissa 1 ja 2. Syvyystietona käytettiin karkeammissa hiloissa Itämerestä saatavilla olevaa ETOPO syvyysdataa (ETOPO 2006), sekä Selkämeren rannikon osalta Liikennevirasto digitaalista kartta-aineistoa (Liikennevirasto, 2014). Rantaviivatietona käytettiin Ruotsin osalta GHHS kartta-aineistoa (NOAA 2014) ja Suomen rannikon osalta Maanmittauslaitoksen 1: kartta-aineistoa (Maanmittauslaitos 2014). Kohdealueen lähivesien tietoja täydennettiin mittaamaan aluetta erikseen kaikuluotaimella, koska merikorttiaineistossa ei alueelta ollut syvyystietoja. Talvisäilytyspaikalle on suunniteltu tehtäväksi ruoppauksia, jotka on tässä otettu huomioon ja sijoitettu mallihilaan. Taulukko 1: Hilakoppien syvyysrajat Taso Syvyys (m) Taso Syvyys (m) Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

11 Taulukko 2: Sisäkkäiset hilojen tiedot Taso nro Hilakoppeja vaakasuunta Hilakoppeja pystysuunta Hilaruudun koko (m) Koko, vaakasuunta (km) Koko, pystysuunta (km) Kuva 1: Koko mallihila. Hilatasjen 1 ja 2 rajat esitetty harmalla viivalla. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

12 Kuva 2: 100 x 100m hilataso ja 20 x 20m hilatasojen rajat. Kuva 3: Tarkin 20 x 20m hilataso ja sen raja. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

13 3. Virtauslaskenta 3.1. Laskentamenetelmä Mallilaskelmat suoritettiin YVA Oy:n 3D-virtausmallilla, joka on hydrostaattisiin Navier-Stokesin yhtälöihin perustuva barokliininen vesialueille soveltuva malli (Koponen et.al, 2008). Sovelluksessa käytettiin seuraavia laskenta-asetuksia: Laskennassa käytetään epälineaarisia virtausyhtälöitä Vertikaalisuuntaisen turbulenssin laskennassa käytetään k-e turbulenssimallia Vaakasuuntainen turbulenssi lasketaan Smagorinskyn mallilla. Veden lämpötila ja suolaisuus laskettiin ottaen huomioon alkuarvot, reuna-arvot ja veden pinnan energiatasapaino. Mallin laskentahilana käytettiin neliöhilaa, jossa syvyyssuunnassa hilatasojen syvyydet ovat vakioita. Laskentahila on sisäkkäinen, ts. tarkentuu kohdealueelle. Valittuja laskentamenetelmiä käyttämällä on pyritty mahdollisimman hyvin todellisuutta vastaavaan virtausten kuvaamiseen, nykytason mallitietämyksen ja laskentatehon asettamissa rajoissa. Virtausmallilla laskettiin dynaamiset virtauskentät, eli virtaukset laskettiin ajallisesti muuttuvana mitattuja ja säämallilla laskettuja tuulitietoja hyväksi käyttäen. Lähialueen tuulitietoina käytettiin Rauman Kylmäpihjalan rannikkosääasemalta mitattuja tuulia. Ympäröivän merialueen tuulitietoina käytettiin ERA- Interim reanalysis-tuuli, lämpötila, ilmankosteus ja säteilytietoja, jotka ovat saatavilla 6h aikavälein 0.75 x 0.75 asteen mallihilassa (Berrisford et al. 2011). Mallin alueelle sijoittui 57 ERA-Interim sääpistettä. Jäätiedot saatiin mitatusta 1 km tarkkuuden jäätiedoista (Liikennevirasto 2016). Virtauslaskennan tärkeimpiä parametreja ovat tuuli- ja pohjakitka. Tuulikitkana käytettiin epälineaarista tuulikitkaa (arvo ) ja epälineaarista pohjakitkaa (arvo ). Arvoja käyttämällä pintavirtauksen nopeus on avomerellä keskimäärin noin % tuulen nopeudesta Reuna- ja alkuarvot Vedenkorkeusarvoina mallin reunoilla Ahvenaraumassa, Saaristomerellä ja Merenkurkussa käytettiin erillisellä koko Itämeren kattavalla mallilla laskettuja vedenkorkeuksia. Lämpötilan ja suolaisuuden alkuarvot asetettiin SMHI:n reanalysis datasta, joka saatu yhdistämällä 3nm:n Itämeren laskentamallin ja mittausten tuloksia (CMEMS 2016a). Merenkurkussa, Ahvenraumalla ja Saaristomerellä lämpötila- ja suolaisuuden reuna-arvot laskettiin käyttämällä erillistä Itämeren mallia. Suuria jokivirtaamia ei Luvian lähialueella ole. Pohjoisessa noin 30 km päässä Selkämereen virtaa Kokemäenjoki, joka otettiin laskentaan mukaan. Etelässä noin 15 km päässä kohdealueesta on Eurajoen ja Lapinjoen suistot. Molempien jokien vaikutus arvioitiin pieneksi (Eurajoen keskivirtaama 9,16 m3/s, Lapinjoen 3,58 m3/s), kumpaakaan otettu mukaan laskentaan. Olkiluodon ydinvoimalaitoksen lämpöpäästöä tai virtaamaa ei mallissa huomioitu (virtaama 30 m 3 /s, lämpöteho veteen 1670 MW) Lähialueen lämpötila- ja tuulitiedot Virtauslaskennan tuulitietoina kohdealueen lähellä käytettiin Rauman Kylmäpihlajan rannikkosääasemalta 3 h välein tehtyjä tuulimittauksia (Ilmatieteen laitos, 2015). Kuvassa 4 on esitetty tuulen suunta-ja nopeusjakaumat laskettujen talvijaksojen ja talven ajalta. Kuvassa 5 on esitetty ilman lämpötilat vastaavilta jaksoilta. Taulukossa 3 on esitetty keskilämpötilat ja tuulen keskinopeudet kultakin jaksolta. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

14 Kylmapihlaja_ Kylmapihlaja_ Kylmapihlaja_ Kylmapihlaja_ Kylmapihlaja, Kylmapihlaja, Kylmapihlaja, Kylmapihlaja, Kuva 4: tuulijakaumat talville , Rauma Kylmäpihlaja (joka talvelta jakso ). Taulukko 3: Tuulennopeuden keskiarvot, tuulen suunnan mediaani ja ilman keskilämpötila vuosille jaksolta Vuosi Tuulen nopeus, ka.[m/s] Tuulensuunta, med. [astetta] Ilman keskilämpötila[c] ka Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

15 10 Kylmapihlaja, /12 01/01 01/02 01/03 01/04 01/05 10 Kylmapihlaja, /12 01/01 01/02 01/03 01/04 01/05 10 Kylmapihlaja, /12 01/01 01/02 01/03 01/04 01/05 10 Kylmapihlaja, /12 01/01 01/02 01/03 01/04 01/05 Kuva 5: Päivittäiset minimi-, keski- ja maksimilämpötilat talville , Rauma Kylmäpihlaja (joka talvelta jakso ). Tuulen osalta talvet ja muistuttavat tosiaan. Talvi poikkeaa näistä siten, että kaakkoistuulia esiintyy enemmän ja tuulen nopeudet ovat keskimäärin suurempia. Kesään verrattuna talvi on kovatuulisempi ja tuulten suuntajakauma on vähemmän etelätuulipainotteinen kesään verrattuna. Lämpötilan osalta talvi on tässä esitetyistä neljästä talvijaksosta kylmin. Ensimmäinen pidempi pakkasjakso on jo marraskuun puolella ja helmikuun puolivälin jälkeen on pitkä kylmä jakso. Keskilämpötila nousee nollan yläpuolelle vasta huhtikuun alussa. Talvi on verraten lämmin ja ainut pidempi pakkasjakso on tammikuun puolivälistä helmikuun puoliväliin. Keskilämpötilan on nollan yläpuolella maaliskuun alkupuolelta lähtien. Talven lämpötila on vaihteleva, ensimmäinen pakkasjakso alkaa joulukuun alussa ja kestään noin kuukauden. Toinen kylmempi jakso sijoittuu tammikuun loppupuolelle ja kolmas maaliskuulle. Keskilämpötila on talvea korkeampi. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

16 3.4. Jäätilanne Jäätilanne vaikuttaa siihen miten tuuli pääsee vaikuttamaan veden pintaan. Selkämeri ei tyypillisesti jäädy kokonaan, viimeisin pidempiaikainen umpeen jäätyminen tapahtui talvena , sitä ennen talvina , ja Välillä Selkämeri on jäätynyt kokonaan neljästi, eli noin joka viides vuosi (Ilmatieteen laitos, 2016) talvella Selkämeri meri oli lyhyen aikaa ohuessa jäässä (alle 5cm paksuista jäätä), mutta tätä ei katsottu varsinaiseksi umpeen jäätymiseksi. Laskettujen jäätalvien mitatut jääpeitteet on esitetty kuvissa 7-8 noin kahden viikon välein. Tiedot on poimittu Ilmatieteen Laitoksen tuottamista jääkartoista (CMEMS 2016b). Näistä talven jääpeite oli kattavin ja kesti pisimpään, talven jääpeite oli puolestaa lyhytkestoinen ja peitti vain rannikkoalueet. Talvella jääpeite oli koko Selkämeren osalta lähinnä keskiarvoa, joskin jääpeitteen suurimman kattavuuden ajankohta osui noin kuukautta keskimääräistä myöhempään Kuva 6: Jääpeitteen paksuus talvella Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

17 Kuva 7: Jääpeitteen paksuus talvella ja Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

18 Laskennassa käytetyt jäätiedot asetettiin suoraan edellä esitettyjen mittausten perusteella. Jäätiedot olivat saatavilla 1 x 1 km ruutuina, jossa jokaisessa ruudussa on tiedot jään paksuudesta ja jään kattavuudesta. - tiedon perusteella. Karttoja on saatavilla lähes joka päivälle, mutta tilanne rannikon lähellä ei jään osalta muutu kovinkaan nopeasti, joten jäätilanne päivitettiin malliin viiden päivän välein. Talvisäilytyspaikan lähialueen jään paksuus pisteestä P1 aikasarjana lasketuille talvijaksoille on esitetty kuvassa 8. Pisteen P1 sijainti löytyy kuvasta Jään paksuus, P päivämäärä Kuva 8: Jääpeitteen paksuus talvina , ja , piste P Lasketut virtaukset Kuvissa 5 ja 6 on esitetty keskimääräiset veden virtausnopeudet kahdelta eri tuulen suuntaa edustavalta jaksolta yhden vuorokauden ajalta. Lounaistuulia edustaa jakso klo klo 12, ja koillistuulia jakso klo klo 12. Virtaukset on esitetty 0-1 m pintakerroksesta ja 2-3 m kerroksesta kuvissa 9 ja 10. Tuulen suunnan ja nopeuden keski-, minimi- ja maksimiarvot on esitetty taulukossa 4. Taulukko 4: Virtauskuvien laskentajaksojen tuulet (k.a.=keskiarvo, std=keskihajonta, min=jakson minimi, max=jakson maksimi). Jakso k.a. std min max Lounaistuulet nopeus (m/s) Lounaistuulet suunta ( ) Koillistuulet nopeus (m/s) Koillistuulet suunta ( ) Lasketussa lounaistuulitilanteessa virtaus on pääosin lounaasta koilliseen rannikon suuntaa seuraten. Päävirtaus ohjautuu Isomaan eteläpuolella luoteeseen. Isomaan ja Iso-Lampoorin välistä kulkee kaksi pienempää virtausta, toinen seuraa rannikon suuntaa ja jatkaa sitten pääosin veneväylän suuntaisena koilliseen Isomaan ja Iso-Lampoorin välistä. Toinen virtaus seuraa Isomaan etelärantaa länteen, ja kiertyy sitten Isomaan itäpään kautta ja luoteeseen. Virtaukset näkyvät hyvin 2-3 m syvyyskerroksen kuvasta. Lasketussa luoteistuulitilanteessa virtaus pinnalla on lounaistuuliin nähden suunnaltaan päinvastainen. Pohjoisen suunnasta päävirtaus on rikkonaisempi ja ohjautuu osittain saariston sisälle, mistä johtuen veden vaihtuminen Isomaan ja Iso-Lapoorin välisellä aluella näyttäisi tässä tilanteessa olevan jonkin verran tehokkaampaa kuin lounaistuulitilanteessa. Tässä lasketussa koillistuulitilanteessa tuulennopeus on jonkin verran suurempi kuin lounaistuulilla, joten tilanteet eivät ole täysin vertailukelpoisia. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

19 Kuva 9: Laskettu virtaus 0-1 m ja 2-3m kerroksessa, lounaistuulet, , keskinopeus 11.6 m/s Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

20 Kuva 10: Laskettu virtaus 0-1 m ja 2-3m kerroksessa, koillistuulet, , keskinopeus 13.8 m/s Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

21 3.6. Virtausnopeudet sijoituspaikalla Talvisäilytyspaikan lähimaastoon sijoitettiin muutama aikasarjapiste, joiden paikat on esitetty kuvassa 11. Pisteiden P0 ja P2 kohdalta lasketut virtausnopeuden aikasarjat lasketuilta talvijaksoilta on esitetty kuvissa Vastaavat keskimääräiset virtausnopeudet on esitetty taulukossa 5. Kuva 11: Talvisäilytyspaikan lähialueen aikasarjapisteiden sijainti. Taulukko 5: Keskimääräinen virtausnopeus talvisäilytyspaikan lähellä, jakso , ja jakso Piste P0, syvyys 0,5 m (cm/s) Piste P0, syvyys 2,5 m (cm/s) Talvi ka sd min max ka sd min max k.a Piste P2, syvyys 0,5 m (cm/s) Piste P2, syvyys 1,5 m (cm/s) k.a Piste P0, syvyys 0,5 m (cm/s) Piste P0, syvyys 2,5 m (cm/s) Jakso ka sd min max ka sd min max 02/ / / k.a Piste P2, syvyys 0,5 m (cm/s) Piste P2, syvyys 1,5 m (cm/s) 02/ / / k.a Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

22 Virtausnopeudet talvisäilytyspaikalla vaihtelevat Selkämeren jääpeitteestä riippuen. Rannikon jäätyessä virtausnopeudet putoavat pintakerroksessa pisteessä P0 tasolle 0,4-0,7 cm/s, ja pisteessä P2 tasolle 1,1 1,7 cm/s. Hitaimmat nopeudet ilmenevät tilanteessa jossa jääpeite on kattavin, ts. talvella Pisteen P2 pintakerroksen suuntajakauma on piirretty kuvaan 15. Jakaumien perusteella jääpeitteisen aikana virtaama on pääosin etelästä pohjoiseen P0, talvi /12 01/01 01/02 01/03 01/04 01/05 P2, talvi m 0.5m 1.5m 0.5m 0 01/12 01/01 01/02 01/03 01/04 01/05 Kuva 12: Lasketut virtausnopeudet pisteissä P0 ja P2 0,5 ja 2,5 m syvyyksiltä talven ajalta P0, talvi /12 01/01 01/02 01/03 01/04 01/05 P2, talvi /12 01/01 01/02 01/03 01/04 01/05 2.5m 0.5m 1.5m 0.5m Kuva 13: Lasketut virtausnopeudet pisteissä P0 ja P2 0,5 ja 2,5 m syvyyksiltä talven ajalta. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

23 P0, talvi /12 01/01 01/02 01/03 01/04 01/05 P2, talvi m 0.5m 1.5m 0.5m 0 01/12 01/01 01/02 01/03 01/04 01/05 Kuva 14: Lasketut virtausnopeudet pisteissä P0 ja P2 0,5 ja 2,5 m syvyyksiltä talven ajalta. 2011/ / / Kuva 15: Virtausten suuntajakauma (tulosuunta, %) helmikuussa 2011,2011 ja 2013, piste P2 pintakerros. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

24 4. Vedenlaadun laskenta Talvisäilytyspaikan kuormitusten leviäminen ympäröivälle vesialueella arvioitiin vedenlaatumallilla. Kuormituksia oli kaksi, Kalavaltasen talvisäilytyksen kuormitus (KV), ja Offshore Fish Finlandtalvisäilytyksen kuormitus (OFF). KV- kuormitus on olemassa oleva kuormitus, ja OFF kuormitus on uusi arvioitava kuormitus. Mallilla laskettiin talvisäilytysjaksot talville , ja kuormitukselle KV ja KV+OFF. Laskentamuuttujina käytettiin kokonaisfosforia (PTOT) ja kokonaistyppeä (NTOT), joista kokonaisfosfori jaettiin liukoiseen osaan (PO4P) ja kolmeen eri nopeudella laskeutuvaan partikkeleihin sitoutuneeseen fraktioon (PPA0, PPA1,PPA2). Tuloksissa esitetty kokonaisfosfori on aina liukoisen osan ja partikkeleihin sitoutuneiden osioiden summa (ts. PTOT = PO4P+PPA0+PPA1+PPA2). Laskennan tuloksena saatiin pitoisuusaikasarjoja valituista tulostuspisteistä sekä kuukausittaiset keskipitoisuuskentät. Aikasarjatulostuspisteistä saatiin pitoisuuden vaihtelu kyseisessä pisteessä ajan suhteen 3h välein. Keskipitoisuuskenttiin on laskettu kunkin kuukauden hetkellisten ravinnepitoisuuksien keskiarvo Vesistökuormitukset Kuormitusmäärät on saatu tutkimuksen tilaajalta. Ne on arvioitu massataseesta laskemalla ruokinnalla kasvatuskasseihin tuotu ravinnemäärä, mistä on vähennetty kalojen lisäkasvun sisältämä ravinnemäärä. Säilytyspaikan kuormitus vaihteli siten, että 2/3 kuormituksesta ajoittui jaksolle , ja 1/3 jaksolle Tarkemmat kuormitusarvot on esitetty taulukossa 6. Kalankasvatuksen typpikuormitus päätyy veteen lähes kokonaan liukoisessa muodossa. Mallinnuksessa käytettiin laskeutumisnopeutta 3 cm/d, joka on aikaisemmissa havaittu hyväksi arvoksi kokonaistyppipitoisuuden kulkeutumisen arvioinnissa makean- ja murtoveden mallisovelluksissa. Kalankasvatuksen vesistöön päätyvä kokonaisfosforikuormitus voidaan jakaa kahteen osaan, liukoiseen fosforiin ja partikkeleihin sitoutuneeseen fosforiin. Jälkimmäinen jaettiin tässä vielä kolmeen eri nopeudella laskeutuvaan fraktioon. Liukoisen fosforin osuudelle kokonaisfosforikuormituksesta on kirjallisuudessa useita arvoja ja osuus riippuu käytetystä kalanrehusta. Liukoisen fosforin osuus arvioidaan tyypillisesti olevan 20% luokkaa (Lund et al. 2011) kokonaisfosforimäärästä. Sopivaa rehua käyttämällä leville käyttökelpoisen fosforin osuus voi olla kuitekin pienempi (Ekholm & Krogerus 2003, Vielma et al. 2000). Tässä laskennassa liukoisen fosforin osuutena on käytetty 20% osuutta kokonaisfosforista. Kirjallisuuden (Reid et al. 2009, Wong & Piedrahita, 2000) perusteella kokonaisfosfori jaettiin tässä neljään osaan, liukoiseen fosforiin (PO4P) ja kolmeen eri nopeudella lasketuviin partikkelihin sitoutuneeseen fraktioon (PPA0, PPA1, PPA2). Kokonaisfosforin fraktiot, vastaavat laskeutumisnopeudet ja osuudet kokonaisfosforista olivat laskennassa seuraavat: PO4P (0 cm/d, 20%), PPA0 (50 cm/d, 22%), PPA1 (0.03 cm/s, 29%), ja PPA2 (1 cm/s, 29%). PPA2 kuvaa tässä nopeiten laskeutuvaa fosforikomponenttia. Ero pohjakertymisessä verrattuna nopeammin kuin 1 cm/s laskeutuvaan ainekseen on pieni, sillä vesi on matalaa ja PPA2 painuu 1 cm/s laskeutumisnopeudella pohjaan käytännössä siinä hilaruudussa missä kuormitus sijaitsee. Pohjalle kertyvä partikkelimuotoinen aines ei tyypillisesti jää heti pohjaan vaan resuspension ja pohjakulkeutumisen seurauksena ajautuu vielä pohjaa pitkin virtausten mukana. Resuspensio ja pohjakulkeutuminen on mallissa huomioitu käyttämällä pohjalle sedimentoitumisessa laskeutumisnopeutta pienempää arvoa, joka oli neljäsosa laskeutumisnopeudesta. Itämeren olosuhteissa fosforia sisältävä kiintoaines siirtyy villikalojen ja edelleen planktonin ravinnoksi (Gyllenhammer 2005). Pohjalle kertyneestä aineksesta voi liueta ravinteita jotka joutuvat edelleen joko veteen tai pohjaeläimistön käyttöön. Näitä prosesseja ei tässä laskennassa ole huomioitu. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

25 Kuormitus mallissa Talvisäilytysalueen kuormituksien sijoitus mallihilaan on esitetty kuvassa 16. Sijoitusalueen keskipisteen koordinaatit ovat (desimaaliastetta): N 61,3311 E 21,5454. Mallihilassa molemmat kuormitukset sijoitettiin omalle 20 x 80 m alueelleen 0-4 m syvyyteen viistosti neljään hilaruutuun, ja jaettin tasan siten että kussakin pisteessä kuormitus oli 0,25 x kokonaiskuormitus (OFF tai KV). Kuormitukset vaihtelivat s.e. alkutalvesta (31.12 asti) kuormitus oli suurempi ja lopputalvesta pienempi. Kuormitusmäärät on esitetty taulukossa 5 ja sijainti kuvassa 16. Taulukko 6: Vedenlaadun laskennassa käytetyt kuormitukset Jakso Kuormittaja Vesistökuorma Fosforin fraktiot PTOT NTOT PO4P PPA0 PPA1 PPA2 kg/d kg/d kg/d kg/d kg/d kg/d Alkutalvi KV Lopputalvi KV Alkutalvi OFF Lopputalvi OFF Alkutalvi KV+OFF Lopputalvi KV+OFF Kuva 16: Talvisäilytyspaikan sijoitusalue ja tulostusaikasarjapisteiden sijanti. Pisteet P1-P6 ovat noin 0,8 km etäisyydellä kuormituspaikan keskikohdasta. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

26 Laimenemisarvio Lähtökohdaksi virtauslaskennan tulosten arviointiin on hyvä arvioida vesimäärä, joka tarvitaan talvisäilytyksen aiheuttaman kuormituksen laimentamiseksi annettuun rajapitoisuuteen. Talvisäilytyksen typpikuormitus alkutalvesta on noin 6,5 kg/d. Alla arvioidaan vesimäärä, mikä talvisäilytyspaikan alueella tarvitaan, jotta typpipitoisuus vedessä jäisi alle 30 µg/l. Tarvittava vesitilavuus lasketaan seuraavasti: V = L / c, missä L on kuormitus (g/d), c on tavoitepitoisuus (g/m 3, sama kuin mg/l), ja V tarvittu vesitilavuus (m 3 ). Jos kuormitus on 6500 g/d ja tavoitepitoisuus 0,03 mg/l on tarvittava tilavuus m 3 /d. Läpivirtausnopeutta arvioitaessa tarvitaan vielä poikkileikkaus minkä läpi virtaus kulkee. Kuormituspaikan pohjoispuolella olevan saarten välisen salmen (Kuva 11, piste P2) poikkileikkaus on mallihilasta arvioituna noin 500 m 2. Tarvittava virtausnopeus salmessa olisi tällöin m 3 /d / 500 m 2 = 434 m/d = 0,5 cm/s. Taulukon 5 tietojen mukaan virtausnopeus on salmen keskellä on luokkaa 1 cm/s, joten sen pitäisi olla riittävän suuri typpipitoisuuden nousun pitämiseksi alle 30 µg/l tasolla. Tässä laskelmassa ei oteta huomioon sitä, että virtaussuunta vaihtelee PTOT ja NTOT taustapitoisuudet Alueelle etelästä kulkeutuvia taustapitoisuuksia voi arvioida Kylmäpihlavan länsipuolelta (Vedenlaadun seurantapiste Kylmäpihlava länsi 435, Hertta 2016) mittattujen ravinnepitoisuuksien perusteella. Piste kuvaa kohdealueelle etelästä tulevaa pitoisuutta, joskin Eurajoen suu sijoituu mittauspisteen ja talvisäilytyspaikan välille ja voi nostaa pitoisuuksia pisteessä 435 mitatusta. Kokonaisfosforin keskimääräinen pitoisuus Kylmäpihlavan mittauspisteeessä 1-10 m syvyydellä oli luokkaa 15 µg/l. Helmi-maaliskuun kuukausikeskiarvot ovat jonkin verran tätä korkeampia, välillä µg/l. Kokonaistypen keskimäärinen kesäpitoisuus pisteessä oli luokkaa 250 µg/l ja maaliskuun keskipitoisuus jonkin verran tätä korkeampi 300 µg/l. Alueen pohjoispuolella on vedenlaadun mittauspiste Lankoorin länsipuolella (Vedenlaadun seurantapiste Luv122 Lankoori Länsi, Hertta 2016), joka voi katsoa edustavan pohjoisesta kohdealueelle tulevien vesien pitoisuuksia tai vaihtoehtoisesti etelätuulilla kohdealueelta poistuvia pitoisuuksia. Tässä pisteessä keskimääräinen kokonaisfosforipitoisuus oli noin 15 µg/l luokkaa, kesäkuukausina µg/l välillä ja syksyllä ja talvella µg/l välillä. Kokonaistyppipitoisuudesta oli tietoja vain 1990-luvun alkupuolelta, näiden mittausten keskiarvo oli 250 µg/l Keskipitoisuuskentät KV-kuormitukselle Talvisäilytyspaikan kuormituksen aiheuttamat keskipitoisuuden nousut laskettiin KV-kuormitukselle ja KV+OFF-kuormitukselle (taulukko 6). Molempien kuormitusvaihtoehtojen tulokset on esitetty erikseen. Pitoisuusnousut laskettiin kokonaistypelle (NTOT), kokonaisfosforille (PTOT) ja liukoiselle fosforille (PO4P). KV-kuormituksen aiheuttaman pitoisuusnousun kuukausikeskiarvot on esitetty kuvissa Kuvista 17 ja 18 löytyy kokonaistypen (NTOT), kuvista 19 ja 20 kokonaisfosforin (PTOT) ja kuvista 21 ja 22 liukoisen fosforin pitoisuuksien kuukausikeskiarvot talvijakson ajalta pintakerroksessa ja 2-3 m syvyyskerroksessa. Talville ja NTOT ja PTOT pitoisuusnousut on esitetty pintakerroksen osalta kuvissa Näille talville on esitetty vain NTOT ja PTOT pintakerroksesta. Talvi oli jääpeitteisen kauden osalta pisin lasketuista talvista, joskin talvella rannikon jääpeitteinen jakso oli lähes saman kestoinen. Pienehköstä vedenvaihdunnasta huolimatta KVkuormituksen aiheuttamat talviaikaiset ravinnepitoisuuksien kuukausikeskiarvot eivät nouse kovinkaan korkeiksi taustapitoisuuksiin verrattuna. Kuukausikeskiarvot jäävät kokonaistypen osalta alle 10 µg/l (< 5 % taustapitoisuudesta), kokonaisfosforin osalta alle 0,5 µg/l (< 3 % taustasta) ja liukoisen fosforin osalta alle 0,2 µg/l kaikkina laskettuina kuukausina aivan kuormituspaikan lähialueetta lukuunottamatta. Jääpeitteinen aika näkyy vedenvaihdunnan pienentymisenä ja vastaavasti pitoisuuksien nousemisen. Pitoisuudet kulkeutuvat pääasiassa rannan suuntaisesti. Veneväylän tasalla (kuva 16, pisteiden P3 ja P4 suuntainen linja) veden vaihtuvuus on suurempi, jolloin väylän tasolle kulkeutuvat pitoisuudet laimenevat nopeasti. Pitoisuuksia voi ajoittain kertyä talvisäilytyspaikan lähelle lahdenpohjiin, joissa vedenvaihto on pieni. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

27 KV-kuormitus, NTOT talvi NTOV 2010/10 0-1m 2-3m NTOV 2010/11 0-1m 2-3m NTOV 2010/12 0-1m 2-3m NTOV 2011/1 0-1m 2-3m Kuva 17: KV-kuormitus, NTOT pitoisuuden nousun kuukausikeskiarvot, 2010/ /01 Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

28 NTOV 2011/2 0-1m 2-3m NTOV 2011/3 0-1m 2-3m NTOV 2011/4 0-1m 2-3m NTOV 2011/5 0-1m 2-3m Kuva 18: KV-kuormitus, NTOT pitoisuuden nousun kuukausikeskiarvot, 2011/ /05. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

29 KV-kuormitus, PTOT talvi PTOT 2010/10 0-1m 2-3m PTOT 2010/11 0-1m 2-3m PTOT 2010/12 0-1m 2-3m PTOT 2011/1 0-1m 2-3m Kuva 19: KV-kuormitus, PTOT pitoisuuden nousun kuukausikeskiarvot, 2010/ /01 Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

30 PTOT 2011/2 0-1m 2-3m PTOT 2011/3 0-1m 2-3m PTOT 2011/4 0-1m 2-3m PTOT 2011/5 0-1m 2-3m Kuva 20: KV-kuormitus, PTOT pitoisuuden nousun kuukausikeskiarvot, 2011/ /05. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

31 KV-kuormitus, PO4P talvi PO4P 2010/10 0-1m 2-3m PO4P 2010/11 0-1m 2-3m PO4P 2010/12 0-1m 2-3m PO4P 2011/1 0-1m 2-3m Kuva 21: KV-kuormitus, PO4P pitoisuuden nousun kuukausikeskiarvot, 2010/ /01 Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

32 PO4P 2011/2 0-1m 2-3m PO4P 2011/3 0-1m 2-3m PO4P 2011/4 0-1m 2-3m PO4P 2011/5 0-1m 2-3m Kuva 22: KV-kuormitus, PO4P pitoisuuden nousun kuukausikeskiarvot, 2011/ /05. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

33 KV-kuormitus, NTOT talvet ja NTOT 2011/10 0-1m 2012/10 0-1m NTOT 2011/11 0-1m 2012/11 0-1m NTOT 2011/12 0-1m 2012/12 0-1m NTOT 2012/1 0-1m 2013/1 0-1m Kuva 23: KV-kuormitus, NTOT pitoisuuden nousun kuukausikeskiarvot, 2011/ /01 ja 2012/ /01 pintakerroksessa. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

34 NTOT 2012/2 0-1m 2013/2 0-1m NTOT 2012/3 0-1m 2013/3 0-1m NTOT 2012/4 0-1m 2013/4 0-1m NTOT 2012/5 0-1m 2013/5 0-1m Kuva 24: KV-kuormitus, NTOT pitoisuuden nousun kuukausikeskiarvot, 2012/2 2012/05 ja 2013/2 2013/5 pintakerroksessa. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

35 KV-kuormitus, PTOT talvet ja PTOT 2011/10 0-1m 2012/10 0-1m PTOT 2011/11 0-1m 2012/11 0-1m PTOT 2011/12 0-1m 2012/12 0-1m PTOT 2012/1 0-1m 2013/1 0-1m Kuva 25: KV-kuormitus, PTOT pitoisuuden nousun kuukausikeskiarvot, 2011/ /01 ja 2012/ /01 pintakerroksessa. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

36 PTOT 2012/2 0-1m 2013/2 0-1m PTOT 2012/3 0-1m 2013/3 0-1m PTOT 2012/4 0-1m 2013/4 0-1m PTOT 2012/5 0-1m 2013/5 0-1m Kuva 26: KV-kuormitus, PTOT pitoisuuden nousun kuukausikeskiarvot, 2012/2 2012/05 ja 2013/2 2013/5 pintakerroksessa. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

37 4.3. Keskipitoisuuskentät KV+OFF -kuormitukselle KV+OFF-kuormituksen aiheuttama pitoisuusnousu on esitetty kuvissa Kuvista 27 ja 28 löytyy kokonaistypen (NTOT), kuvista 29 ja 30 kokonaisfosforin (PTOT) ja kuvista 31 ja 32 liukoisen fosforin pitoisuuksien kk-keskiarvot talvijakson ajalta pintakerroksessa ja 2-3 m syvyyskerroksessa. Talville ja NTOT ja PTOT pitoisuusnousut on esitetty pintakerroksen osalta kuvissa Näille kahdelle talvelle on esitetty vain NTOT ja PTOT pintakerroksesta. KV+OFF kuormitus on lähes nelinkertainen KV-kuormitukseen verrattuna. Noin 500 m säteen ulkopuolella kuormituspaikasta talviaikaiset ravinnepitoisuuksien kuukausikeskiarvot pysyvät yhteiskuormituksella kokonaistypen osalta alle 20 µg/l (< 10 % taustapitoisuudesta), kokonaisfosforin osalta alle 1 µg/l (< 7 % taustasta) ja liukoisen fosforin osalta alle 0,5 µg/l. Suurimmat pitoisuusnousut ovat helmi-maaliskuussa Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

38 KV+OFF -kuormitus, NTOT talvi NTOT 2010/10 0-1m 2-3m NTOT 2010/11 0-1m 2-3m NTOT 2010/12 0-1m 2-3m NTOT 2011/1 0-1m 2-3m Kuva 27: KV+OFF-kuormitus, NTOT pitoisuuden nousun kuukausikeskiarvot, 2010/ /01 Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

39 NTOT 2011/2 0-1m 2-3m NTOT 2011/3 0-1m 2-3m NTOT 2011/4 0-1m 2-3m NTOT 2011/5 0-1m 2-3m Kuva 28: KV+OFF -kuormitus, NTOT pitoisuuden nousun kuukausikeskiarvot, 2011/ /05. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

40 KV+OFF -kuormitus, PTOT talvi PTOT 2010/10 0-1m 2-3m PTOT 2010/11 0-1m 2-3m PTOT 2010/12 0-1m 2-3m PTOT 2011/1 0-1m 2-3m Kuva 29: KV+OFF -kuormitus, PTOT pitoisuuden nousun kuukausikeskiarvot, 2010/ /01 Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

41 PTOT 2011/2 0-1m 2-3m PTOT 2011/3 0-1m 2-3m PTOT 2011/4 0-1m 2-3m PTOT 2011/5 0-1m 2-3m Kuva 30: KV+OFF -kuormitus, PTOT pitoisuuden nousun kuukausikeskiarvot, 2011/ /05. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

42 KV+OFF-kuormitus, PO4P talvi PO4V 2010/10 0-1m 2-3m PO4V 2010/11 0-1m 2-3m PO4V 2010/12 0-1m 2-3m PO4V 2011/1 0-1m 2-3m Kuva 31: KV+OFF -kuormitus, PO4P pitoisuuden nousun kuukausikeskiarvot, 2010/ /01. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

43 PO4V 2011/2 0-1m 2-3m PO4V 2011/3 0-1m 2-3m PO4V 2011/4 0-1m 2-3m PO4V 2011/5 0-1m 2-3m Kuva 32: KV+OFF -kuormitus, PO4P pitoisuuden nousun kuukausikeskiarvot, 2011/ /05. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

44 KV+OFF -kuormitus, NTOT talvet ja NTOT 2011/10 0-1m 2012/10 0-1m NTOT 2011/11 0-1m 2012/11 0-1m NTOT 2011/12 0-1m 2012/12 0-1m NTOT 2012/1 0-1m 2013/1 0-1m Kuva 33: KV+OFF -kuormitus, NTOT pitoisuuden nousun kuukausikeskiarvot, 2011/ /01 ja 2012/ /01 pintakerroksessa. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

45 NTOT 2012/2 0-1m 2013/2 0-1m NTOT 2012/3 0-1m 2013/3 0-1m NTOT 2012/4 0-1m 2013/4 0-1m NTOT 2012/5 0-1m 2013/5 0-1m Kuva 34: KV+OFF -kuormitus, NTOT pitoisuuden nousun kuukausikeskiarvot, 2012/2 2012/05 ja 2013/2 2013/5 pintakerroksessa. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

46 KV+OFF kuormitus, PTOT talvet ja PTOT 2011/10 0-1m 2012/10 0-1m PTOT 2011/11 0-1m 2012/11 0-1m PTOT 2011/12 0-1m 2012/12 0-1m PTOT 2012/1 0-1m 2013/1 0-1m Kuva 35: KV+OFF -kuormitus, PTOT pitoisuuden nousun kuukausikeskiarvot, 2011/ /01 ja 2012/ /01 pintakerroksessa. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

47 PTOT 2012/2 0-1m 2013/2 0-1m PTOT 2012/3 0-1m 2013/3 0-1m PTOT 2012/4 0-1m 2013/4 0-1m PTOT 2012/5 0-1m 2013/5 0-1m Kuva 36: KV+OFF -kuormitus, PTOT pitoisuuden nousun kuukausikeskiarvot, 2012/2 2012/05 ja 2013/2 2013/5 pintakerroksessa. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

48 4.4. Pitoisuuden nousu aikasarjapisteissä, KV-kuormitus Pitoisuuden nousua yksittäisissä pisteissä arvioitiin asettamalla mallialueelle aikasarjapisteitä ja tarkastelemalla näistä pisteissä laskettua ajasta riippuvaa pitoisuustietoa. Aikasarjapisteet sijoitettiin noin 0,8 km etäisyydelle kuormituspisteestä kuvan 16 esittämiin paikkoihin. Kokonaisfosfori- ja kokonaistyyppipitoisuuden nousun keskiarvot aikasarjapisteissä 0-1m syvyydeltä keskiarvoina lasketuilta talvijaksoila on esitetty kuvassa 27. Vastaavat numeeriset arvot on esitetty taulukossa 7. Kuvassa 28 on esitetty lisäksi NTOT ja PTOT pitoisuusaikasarjat pisteistä P1 ja P6. Kuva 37: KV-kuormitus,NTOT ja PTOT keskipitoisuudet KV-kuormituksella kuormituspaikkaa ympäröivissä pisteissä, jakso Taulukko 7: KV-kuormitus, NTOT ja PTOT keskipitoisuudet (µg/l) KV-kuormituksella kuormituspaikkaa ympäröivissä pisteissä, jakso Piste P1 NTOT PTOT P2 NTOT PTOT P3 NTOT PTOT P4 NTOT PTOT P5 NTOT PTOT P6 NTOT PTOT Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

49 NTOT_piste_1 11/10 12/10 01/11 02/11 03/11 04/11 05/11 NTOT_piste_6 11/10 12/10 01/11 02/11 03/11 04/11 05/11 PTOT_piste_ /10 12/10 01/11 02/11 03/11 04/11 05/11 PTOT_piste_ /10 12/10 01/11 02/11 03/11 04/11 05/11 Kuva 38: KV-kuormitus, NTOT ja PTOT päivittäiset keskipitoisuudet pisteissä P1 ja P6, jakso Pitoisuuden keskimääräinen nousu on suurin pohjois- ja eteläsuunnissa olevissa pisteissä P1ja P6. Kokonaisfosforin osalta keskipitoisuuden nousu jäi näissä pisteissä enimmäkseen alle 0,4 µg/l, ja kokonaistypen osalta alle 10 µg/l. Selkein pitoisuusnousu molemmilla kokonaisravinteilla tapahtuu keväällä 2013 pisteessä P1. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

50 4.5. Pitoisuuden nousu aikasarjapisteissä, KV+OFF - kuormitus Pitoisuuden nousua yksittäisissä pisteissä arvioitiin asettamalla mallialuelle aikasarjapisteitä ja tarkastelemalla nissä laskettua ajasta riippuvaa pitoisuustietoa. Aikasarjapisteet sijoitettiin noin 0,8 km etäisyydelle kuormituspisteestä kuvan 16 esittämiin paikkoihin. Kokonaisfosfori- ja kokonaistyyppipitoisuuden nousun keskiarvot aikasarjapisteissä 0-1m syvyydeltä keskiarvoina lasketuilta talvijaksoila on esitetty kuvassa 39. Vastaavat numeeriset arvot on esitetty taulukossa 8. Kuvassa 40 on esitetty lisäksi NTOT ja PTOT pitoisuusaikasarjat pisteistä P1 ja P6. Kuva 39: NTOT ja PTOT keskipitoisuudet kuormituspaikkaa ympäröivissä pisteissä, jakso Taulukko 8: NTOT ja PTOT keskipitoisuudet (µg/l) kuormituspaikkaa ympäröivissä pisteissä, jakso Piste P1 NTOT PTOT P2 NTOT PTOT P3 NTOT PTOT P4 NTOT PTOT P5 NTOT PTOT P6 NTOT PTOT Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

51 NTOT_piste_ /10 12/10 01/11 02/11 03/11 04/11 05/11 NTOT_piste_ /10 12/10 01/11 02/11 03/11 04/11 05/11 PTOT_piste_ /10 12/10 01/11 02/11 03/11 04/11 05/11 PTOT_piste_ /10 12/10 01/11 02/11 03/11 04/11 05/11 Kuva 40: NTOT ja PTOT päivittäiset keskipitoisuudet pisteissä P1 ja P6, jakso Pitoisuuden keskimääräinen nousu on suurin pohjois- ja eteläsuunnissa olevissa pisteissä P1ja P6. Kokonaisfosforin osalta keskipitoisuuden nousu jäi näissä pisteissä enimmäkseen alle 2 µg/l, ja kokonaistypen osalta alle 50 µg/l. Selkein pitoisuusnousu molemmilla kokonaisravinteilla tapahtuu keväällä 2013 pisteessä P1. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

52 5. Yhteenveto Tässä raportissa on arvioitu Luvian edustalle Iso-Lampoorin niemeen sijoitettavan kalankasvatuslaitoksen talvisäilytyspaikan aiheuttaman fosfori- ja typpikuormituksen leviämistä ympäröivälle vesialueelle. Aluetta kuvattiin 3-dimensioisella virtaus- ja kulkeutumismallilla, jonka hilatarkkuus suunnitellun laitoksen lähialueella oli 20m. Laskenta suoritettiin kolmelle talvijaksolle vuosien ajalta. Talvien jäätilanne vaihteli ankarasta lyhyeen. Kuormituksia aluella oli kaksi, KalaValtasen jo olemassa oleva kuormitus (KV), ja tämän lisäksi samalle aluelle suunniteltu Offshore Fish Finland talvisäilytyspaikan kuromitus (OFF). Talvisäilytyspaikan aiheuttama ravinnekuormitus arvioitiin KV-kuormituksen osalta olemassa olevan vesiluvan perusteella ja OFF-kuormituksen perusteena ruokintamäärän 20tn/talvi perusteella. Yhteiskuormitus oli alkutalvesta (1.1 asti) 0,7 kg/d fosforia ja 6,6 kg/d typpeä, ja lopputalvesta (1.1 eteenpäin) 0.23 kg/d fosforia ja 2,2 kg/d typpeä. Talvisäilytyksen aiheuttama ravinnepitoisuuden nousu laskettiin sijoittamalla arvioitu kuormitus suunnitellulle sijoituspaikalle ja laskemalla kuormituksen aiheuttama pitoisuus ympäröivällä vesialueella. Tuloksista laskettiin ravinnepitoisuuksille kuukausikeskiarvot ja näiden lisäksi hetkelliset pitoisuudet muutamille tulostuspisteille. Talvisäilytyspaikka sijoittuu suojaiselle saarten ympäröimälle vesialueelle. Jäättömänä aikana läpivirtaus alueella on suojaisuudesta huolimatta kohtalaisen hyvä. Jääpeitteisenä aikana säilytyspaikan läpivirtaus on luokkaa cm/s, ja pääosin (2/3 ajasta) etelästä pohjoiseen. Veden vaihtuminen alueella on mallilaskentojen perusteella riittävä pitämään talvisäilytyksen aiheuttaman pitoisuusnousun kuukausikeskiarvon 500m säteen ulkopuolella kuormituspaikasta kokonaisfosforin osalta alle 1µg/l tasolla (7% taustapitoisuudesta, taustapitoisuus 15 µg/l) ja typen osalta alle 20 µg/l tasolla (10 % taustapitoisuudesta, taustapitoisuus 250 µg/l). Talvisäilytyspaikalta kuormitukset kulkeutuvat pääasiassa pohjoiseen tai etelään. Lännessä kulkevan veneväylän tasolla on suurempi läpivirtaus, joka pitää pitoisuudet talvisäilytyspaikasta länteen matalalla tasolla. Ravinnekuormitusta kertyy ajoittain sijoituspaikan välittömällä lähialueella oleviin lahdenpohjukoihin. Talvisäilytyksen aiheuttama pitoisuuden päiväkeskiarvojen nousu 0,8 km etäisyydellä kuormituspaikasta olevissa mittauspisteissä oli kokonaisfosforin osalta alle 2 µg/l ja kokonaistypen osalta pääosin alle alle 50 µg/l. Mainittujen enimmäispitoisuuksien esiintyminen oli pääasiassa lyhytkestoista ja keskipitoisuudet jäivät näitä enimmäisarvoja selvästi pienemmiksi. Korkeimpien pitoisuuksien esiintyminen riippui pääasiassa jääpeitteisen ajan pituudesta. Mitä pidempään jääpeitteinen jakso kesti, sen korkeammaksi pitoisuudet pääsevät nousemaan. Mallilaskennassa ei huomiotu pohjakuormitusta, eli pitkän aikajakson aikana pohjaan kertyvien ja sieltä mahdollisesti takaisin ravinnekiertoon joutuvien ravinteiden osuutta. Olkiluodon ydinvoimalaitoksen jäähdytysvesikierron vaikutus alueen virtauksiin avovesiaikana on tässä arvioitu pieneksi, eikä sitä ole laskennassa otettu huomioon. Jääpeitteen ahtautumista ei ole pystytty mallissa huomioimaan, mikäli jää ahtautuu salmiin, voi läpivirtaus alueella olla tässä arvioitua pienempi. Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

53 6. Lähdeluettelo Berrisford P, Dee D, Poli P, Brugge R, Fielding K, Fuentes M, Kallberg P, Kobayashi S, Uppala S and Simmons A, 2011, The ERA-Interim archive Version 2.0, ERA report series no 1, November 2011, ECMWF CMEMS, 2016a, Copernicus Marine Service, Baltic Sea Physics Reanalysis from SMHI , (BALTICSEA_REANALYSIS_PHYS_003_008), accessed 09/2016 CMEMS, 2016b, Copernicus Marine Service, Baltic Sea Sea-Ice concentrations and thickness charts (SEAICE_BAL_SEAICE_L4_NRT_OBSERVATIONS_011_004), Ilmatieteen laitos (FMI), accessed 09/2016 Ekholm P, Krogerus K, 2003, Determining algal-available phosphorus of differing origin, routine phosphorus analysis versus algae assays, Hydrobiologia 492, pp Etopo 2006, ETOPO2v2, 2-Minute Gridded Global Relief Data, 2006, US National Geophysical Data Center (NGDD), Gyllenhammar A, Håkanson L, 2005, Environmental consequence analyses of fish farm emissions related to different scales and exemplified by data from the Baltic a review, Marine Environmental Research 60 (2005) Hertta, 2016, Suomen Ympäristökeskuksen HERTTA-tietokanta, tiedot haettu 09/2016. Ilmatieteen laitos, 2015, avoin data, haettu 02/2015. Ilmatieteen laitos, 2016, jäätalvet, tiedot haettu 09/2016. Liikennevirasto 2014, Liikenneviraston merikarttatietokannan aineistoa, haettu 12/2014. Lisenssitiedot: Lund I, Dalsgaard J, Rasmussen H, Holm J, Jokumsen A, 2011, Replacement of fish meal with a matrix of organic plant proteins in organic trout (Oncorhynchus mykiss) feed, and the effects on nutrient utilization and fish performance, Aquaculture, Vol 321,Issues 3 4, pp Maanmittauslaitos 2014, Maanmittauslaitoksen Maastokartta 1: aineistoa, haettua 12/2014. Lisenssiehdot NOAA 2014, NOAA National Geophysical Data Center, GSHHG coastline data, Extracted 07/2007, Reid G, Liutkus M, Robinson S, Chopin T, Blair T, Lander T, Mullen J, Page F, Moccia RD, 2009, A review of the biophysical properties of salmonid faeces: implications for aquaculture waste dispersal models and integrated multi-trophic aquaculture, Aquaculture Research, 2009, Vol 40, pp Vielma J, Mäkinen T, Ekholm P, Koskela J, 2000, Influence of dietary soy and phytase levels on performance and body composition of large rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) and algal availability of phosphorus load, Aquaculture, 183 (3-4), Wong K, Piedrahita R, 2000, Settling velocity characterization of aquacultural solids, Aquacultural Engineering Vol 21, pp Virtausmalli Luvian edustalle kalankasvatuksen talvisäilytyksen vaikutusten arviointiin

54

55

56

57 SISÄLTÖ 1. JOHDANTO SEURANTA- JA TARKKAILUVELVOITE TARKKAILUKOHTEET TARKKAILUALUEEN YLEISKUVAUS AIKAISEMPI TARKKAILU TARKKAILUOHJELMA PÄÄLLYSLEVÄSTÖ VEDENLAATU KASVIPLANKTONTUTKIMUS POHJAELÄINTUTKIMUS MUUTOKSET TARKKAILUASEMISSA TARKKAILUOHJELMAN KEHITTÄMINEN RAPORTOINTI... 8 VIITTEET LIITTEET: Liite 1. Kalankasvatuslaitosten sekä vesistö- ja pohjaeläintarkkailuasemien sijaintikartta

58

59 Vesiosasto/HA Kirjenumero 915/15 VARSINAIS-SUOMEN ELY-KESKUKSEN PÄÄTÖKSEN (7/2015) MUKAINEN LUVIAN EDUSTAN KALAN- KASVATUSLAITOSTEN VESISTÖVAIKUTUSTEN TARKKAILUOHJELMA 1. JOHDANTO Varsinais-Suomen ELY-keskus hyväksyi Kokemäenjoen vesistön vesiensuojeluyhdistyksen laatiman Luvian edustan kalankasvatuslaitosten vesistövaikutusten tarkkailuohjelman (Dnro VARE- LY/833/07.00/2011) tietyin muutoksin. Edellytetyt muutokset on päivitetty tähän tarkkailuohjelmaan. 2. SEURANTA- JA TARKKAILUVELVOITE Luvialla toimivien kalankasvatuslaitosten velvoitetarkkailu perustuu voimassa oleviin lupapäätöksiin (Taulukko 2.1). KalaValtanen Oy:n uusi ympäristölupahakemus saatettiin vireille vuoden 2013 lopulla. Alueen kalankasvatuslaitosten velvoitetarkkailu on toteutettu yhteistarkkailuna kolmen vuoden välein. Tarkkailu suoritettiin edellisen kerran vuonna 2014 ja se toteutettiin Varsinais-Suomen ELYkeskuksen hyväksymällä tavalla. Taulukko 2.1. Vuonna 2014 Luvian saariston alueella kalaa kasvattaneiden kalankasvatuslaitosten kasvatusluvat. Laitos Kasvatusyksikkö Voimassa Altaiden Rehu Rehu Ominaisoleva pinta-ala lupapäätös m 2 kg N kg P g N/kg g P/kg KalaValtanen Oy 214, Iso Lampoori VHO 09/0502/2, 2920 *) KalaValtanen Oy 217, Haavasten Pitkäkari VHO 09/0502/2, KalaValtanen Oy 218, Santakari VHO 09/0502/2, Hampin Kala ja Merikuljetus Oy**) 205, Orskeri ESAV I 199/2012/ kuormitus , , ,5 *) Iso Lampoorin alueella talvivarastointipaikka: 2700 m 2 ( ) sekä myyntivarasto 220 m 2 **) Hampin Kala ja Merikuljetus Oy:n Orskerin kasvatusyksikkö on vuokrattu KalaValtanen Oy:lle etunimi.sukunimi@kvvy.fi ( 03 ) PL 265, Tampere

60 2 3. TARKKAILUKOHTEET Luvian saaristossa kasvatettiin kalaa vuonna 2014 yhteensä 3 eri yksikössä (liite 1). Kaikkien yksiköiden kalankasvatuksesta vastasi KalaValtanen Oy (Taulukko 3.1). KalaValtanen Oy on vuokrannut Hampin Kala ja Merikuljetus Oy:n Orskerin kasvatusyksikön ja vastaa sen toiminnasta. KalaValtanen Oy:n Iso Lampoorin yksikössä on talvivarastointipaikka ja myyntivarasto. Taulukko 3.1. Luvian kalankasvatuslaitosten kassien koordinaatit. Koodi Kalalaitos Yksikkö Kassien GPS-koordinaatit 205 Hampin Kala ja Merikuljetus Oy Orskeri (Orskeri vuokrattu KalaValtanen Oy:lle) 217 KalaValtanen Oy Haavasten Pitkäkari KalaValtanen Oy Santakari Kalaa kasvatettiin Luvian merialueella vuonna 2014 yhteensä kg vuotuisena lisäkasvuna ilmaistuna. Tähän käytettiin kuivarehua yhteensä kg (Taulukko 3.2). Kalankasvatus oli vuoteen 2011 verrattuna tehokkaampaa, sillä alueen rehukertoimeksi muodostui vuonna ,12. Luvian saaristossa kasvatetun kalan määrä vähentyi vuosituhannen vaihteessa selvästi laitosten määrän sekä myös kasvatuslupien pienenemisen myötä. Kasvatuksen tuotantotehokkuus on sen sijaan vastaavasti parantunut rehujen sekä kalojen laadun kehittyessä. Taulukko 3.2. Kalankasvatuslaitosten tuotanto Luvian saaristossa vuonna 2014 sekä kokonaistuotannon kehitys vuosina Ka i kki vuonna 2014 toimi ne e t l a i toks e t Kuiva re hu Lis ä kasvu Re hukg kg ke rroi n 205, Ha mp i n Ka l a ja Me ri kul jetus Oy, Ors ke ri ,13 214, Ka l a Va l ta ne n Oy, Iso La mpoori ,12 217, Ka l a Va l ta ne n Oy, Ha a va s te n Pi tkä ka ri ,13 218, Ka l a Va l ta ne n Oy, Sa nta ka ri ,12 Yhte e ns ä /kes ki a rvo ,12 Yhte e ns ä (kai kki ko. vuode n la i toks et) , , , , , , , , , , , , , , , , ,12

61 3 Kalankasvatuksen aiheuttama vesistökuormitus on ollut vuosina aiempaa vähäisempää (Taulukko 3.3). Kuormitus on pudonnut alle puoleen 1990-luvun loppupuolen tasoon verrattuna. Kuormitusluvut kuvaavat maksimikuormitusta altaista ympäristöön. Esitetystä kuormituksesta osa mahdollisesti sedimentoituu pohjaan ulosteiden mukana. Taulukko 3.3. Kalalaitosten vesistökuormitus vuonna 2014 sekä kokonaiskuormituksen kehitys vuosina Kuormitus on laskettu vähentämällä rehun sisältämistä fosfori- ja typpimääristä kalojen lisäkasvuun sitoutuneet fosfori- (0,4 % lisäkasvusta) ja typpimäärät (2,75 % lisäkasvusta). Rehun fosforipitoisuutena on käytetty vuonna ,65 % ja typpipitoisuutena 6,5 %. Kokona i s kuormi tus / Kokona is kuormi tus /vuosi Ka i kki vuonna 2014 toimi ne et l a i toks e t kg P kg N 205, Ha mpi n Ka l a ja Me ri kul je tus Oy, Ors ke ri 109,0 893,8 214, Ka l a Va l ta ne n Oy, Iso La mpoori 30,7 252,3 217, Ka l a Va l ta ne n Oy, Ha a va s te n Pi tkä ka ri 226,2 1857,0 218, Ka l a Va l ta ne n Oy, Sa nta ka ri 311,5 2555,0 Yhte e ns ä Yhte e ns ä (ka i kki ko. vuode n l a i toks e t) TARKKAILUALUEEN YLEISKUVAUS Luvian edustan merialue on tyypillistä Selkämeren rannikkoaluetta. Sisäsaaristo on sokkeloinen saarten ja karien rikkoma varsin matala merialue. Syvyys on suurella osalla aluetta 5 metriä tai vähemmän. Luvian saariston eteläosassa sijaitsevan Iso Lampoorin pohjoispuolella mereen laskee Harjajuopa, joka virtaa peltovaltaisten alueiden läpi. Lisäksi Harjajuopaan johdetaan Luvian kunnan jätevedet. Verkkolahden alueella mereen laskevat Taalinlahdenoja ja Sassilanjuopa kulkevat myös peltovaltais-

62 4 ten alueiden läpi. Hajakuormitus painottunee kevät- ja syysylivalumakausiin, kun taas kalankasvatuksen vesistövaikutukset ovat voimakkaimmillaan kesäaikana ja alkusyksyllä. Luvian sisäsaaristoa voidaan pitää lievästi rehevänä rehevyystason ollessa ulkosaaristoa korkeampi. Päällysveden fosforipitoisuus on vaihdellut Luvian saaristossa keskimäärin 6-30 µg/l. Vedet ovat ajoin hyvin sameita, mikä heikentää veden laatua. Matalan merialueen kyseessä ollessa yksi vaihtelua aiheuttava tekijä on tuuliolot. Kovan tuulen vallitessa vesi sekoaa voimakkaasti ja fosforipitoisuudet kohoavat. Ajoittain myös ulkosaariston vesi saattaa samentua ja näkösyvyydet laskevat 1 metrin tasolle. Merialueen ekologinen tila on Luvian sisäsaariston alueella Varsinais-Suomen ELY-keskuksen päätöksen mukaan tyydyttävä ja ulkosaariston alueella hyvä. Päällysveden keskimääräisen fosforipitoisuuden perusteella Luvian sisäsaaristossa sijaitseva Huhtmaa-Kolmihaara-Hyviluoto alue voidaan luokitella reheväksi. Pitoisuudet vaihtelevat kuitenkin varsin paljon, sillä parhaimmillaan fosforipitoisuus on ollut karuille vesille ominainen ja suurimmillaan pitoisuudet ovat reheville vesille ominaisia, yli 30 µg/l. Kalankasvatuksen kokonaismäärä ja vesistökuormitus on vähentynyt Huhtmaa-Kolmihaara-Hyviluoto alueella viime vuosina ja kalankasvatustoiminta loppui kokonaan vuoden 2009 lopussa. Hampin Kala ja Merikuljetus Oy:n Orskerin yksikkö sijaitsee Hyviluodon lounaispuolella, jossa keskimääräinen fosforipitoisuus on vaihdellut lievästi rehevästä rehevään. Alueelta ei ole kuitenkaan käytettävissä kovin pitkältä ajalta vedenlaatutuloksia. Etelämpänä sisäsaaristoa sijaitsevan KalaValtanen Oy:n Iso Lampoorin yksikön ympäristössä keskimääräinen fosforipitoisuus kuvastaa vain lievää rehevyyttä. Iso Lampoorin yksikössä ei ole kasvatettu kalaa enää vuoden 2001 jälkeen. Vuodesta 2002 lähtien KalaValtanen Oy:n kalankasvatus on tapahtunut Haavasten Pitkäkarin ja Santakarin yksiköissä, jotka sijaitsevat ulommassa saaristovyöhykkeessä, josta lounaaseen aukeava merialue on varsin avoin, minkä seurauksena veden vaihtuvuus on sisäsaaristoa tehokkaampaa. Ulommassa saaristovyöhykkeessä keskimääräinen fosforitaso on ollut lievästi reheville vesille ominainen ja alimmillaan fosforipitoisuudet ovat olleet karujen vesien tasoa. Vedet ovat sisäsaaristoon verrattuna lisäksi selvästi kirkkaampia ja näkösyvyydet ovat parhaimmillaan useiden metrien luokkaa. Alueella ei yleensä esiinny termistä kerrostumista kuten ei sisäsaaristossakaan. Planktonlevien määrää kuvaava klorofylli a -pitoisuus on vaihdellut Porin merialueen yhteistarkkailuasemalla 122 vuosina tasolla 0,8-5,8 mg/m 3. Arvot vaihtelevat karun ja lievästi rehevän veden välillä. Luvian saariston kalankasvatukseen liittyvien tarkkailuasemien klorofylli a -pitoisuudet mitattiin vuonna 2011 kaksi kertaa kesän aikana. Taso vaihteli välillä 1,1-4 mg/m 3, eli karun veden tason ja lievästi rehevän veden tasolla. Rehevän veden raja-arvoa 10 µg/l ei lähestytty yhdelläkään tarkkailuasemalla. 5. AIKAISEMPI TARKKAILU Luvian edustan merialueella toimivien kalalaitosten velvoitetarkkailu on muotoutunut yhteistyössä Lounais-Suomen ympäristökeskuksen (nyk. Varsinais-Suomen ELY-keskus) kanssa. Tarkkailun piirissä ovat aiemmin olleet Hampin Kala ja Merikuljetus Oy:n, Meranon ja KalaValtanen Oy:n kalankasvatuslaitokset, joista viime vuosina kalankasvatusta on tapahtunut enää ainoastaan KalaValtanen Oy:llä. Tarkkailu on perustunut kaikkien kalankasvatuslaitoksen osalta voimassa oleviin lupapäätöksiin.

63 5 Vesistötarkkailua on suorittanut alusta lähtien Kokemäenjoen vesistön vesiensuojeluyhdistys ry. Ohjelman sisältöä on tarkistettu tarvittaessa Lounais-Suomen ympäristökeskuksen hyväksymällä tavalla. Viimeksi tarkkailuun on tehty muutoksia vuonna 2008 (Paakkinen 2008). Tarkkailuasemia oli vuonna 2014 yhteensä 17 (Taulukko 5.1). Lisäksi Harjajuovan edustalla tarkkailua suoritettiin 2 tarkkailuasemalla Luvian kunnan toimeksiannosta. Tarkkailuasemilla tutkittiin rehevyystasoa perifytontutkimusten eli päällyslevästötutkimusten avulla kalojen kasvatuskaudella kahdella inkubointijaksolla. Päällyslevästötutkimuksen lisäksi tarkkailtiin päällysveden (1 m) vedenlaatua. Tarkkailuasemilta otettiin vesinäytteet molempien inkubointijaksojen alussa. Näytteistä määritettiin kokonaisfosforipitoisuus ja klorofyllipitoisuus. Inkubointijaksojen alussa ja lopussa tarkkailuasemilta mitattiin veden lämpötila ja määritettiin näkösyvyys. Tarkkailuohjelman mukaisesti havaintopaikoilta 7D ja 8B otettiin lisäksi 1 m pohjan yläpuolelta näytteet, joista määritettiin kokonaisfosforin ja hapen pitoisuudet sekä lämpötila. Taulukko 5.1. Luvian kalankasvatuslaitosten tarkkailuasemat ja niiden koordinaatit sekä näytteenottoajankohdat vuonna Koodi Asemakuvaus GPS-koordinaatit Näytteenotto Asema 20 Orskeri, eteläpuoli x x Asema 21C Orskeri, lounaispuoli x x Asema 22C Iso Huilkrunni, pohjoispuoli x x Asema V11 Vähäkallionkari, itäpuoli x x Asema 7 Isomaa, eteläpuoli x x Asema 7C Vähä-Haavanen, länsipuoli x x Asema K1 Iso Lampoorin perkaamon edusta x x Asema P9B Iso Lampoori, kvl edusta x x Asema 8B Haavasten Pitkäkari, koillispuoli x x Asema 17A Haavasten Pitkäkari, kaakkoispuoli x x Asema 17C Haavasten Pitkäkari, itäpuoli x x Asema 18 Iso Haavanen, eteläpuoli x x Asema 19A Santakari, koillispuoli x x Asema 19D Santakari, kaakkoispuoli x x Asema 19E Santakari, eteläpuoli x x Asema 22D Iso Matiskari x x Asema 7D Katavakari, luoteispuoli x x Luvian merialueelta otettiin kasviplanktonnäytteet Vähäkallionkarin havaintopaikalta (V11) vuosina 2008, 2011 ja Näytteistä määritettiin kasviplanktonlajiston koostumus ja biomassa laajaa kvantitatiivista menetelmää käyttäen. Näytteet määritti Sanna Kankainen. Pohjaeläintarkkailua on suoritettu alueella vuosina 2005, 2010 ja 2013 neljältä näyteasemalta, jotka sijaitsevat 150 m ja 500 m etäisyydellä kasvatusasemista (Liite 2). Näiden lisäksi vertailunäyteasemia on kolme kappaletta.

64 6 6. TARKKAILUOHJELMA 6.1 PÄÄLLYSLEVÄSTÖ Tarkkailualueen rehevyystasoa tarkkaillaan päällyslevästötutkimusten avulla yhteensä 14 tarkkailuasemalla (Taulukko 6.1, liite 1). Päällyslevästötutkimus tehdään kaksi kertaa kalojen kasvatuskauden aikana heinä-elokuussa kolmen vuoden välein, alkaen vuodesta Päällyslevästötutkimuksen inkubointijakson pituus on kolme viikkoa. Biologisten näytteiden otossa noudatetaan vesi- ja ympäristöhallituksen näytteenotto-ohjeita. Päällyslevästötutkimus tehdään siten, että 10 x 15 cm kokoiset pleksilevyt ripustetaan poijun ja ankkurin varassa veteen niin, että levyt ovat 1 m:n syvyydessä pystyasennossa. Kullakin tarkkailuasemalla on neljä rinnakkaista levyä. Levyjä pidetään vedessä 21 vrk, minkä jälkeen levyt viedään laboratorioon, jossa ne pakastetaan. Määritykset tehdään kolmesta rinnakkaisesta levystä ja yksi jätetään pakastimeen mahdollista mikroskopointia varten. Levylle kertyneen päällyslevästön sisältämä klorofylli-a määritetään kuten veden klorofyllipitoisuus. Taulukko 6.1. Luvian edustan kalankasvatuslaitosten yhteistarkkailun havaintopaikat ja havaintoajankohdat. Havaintoasema 1. jakso 2. jakso LUVILO/21C Orskeri, lounaispuoli x x LUVILO/22C Iso Huilkrunni, pohjoispuoli x x LUVILO/22D Iso Matiskari x x LUVILO/V11 Vähäkallionkaru, itäpuoli x x LUVILO/7 Isomaa, eteläpuoli x x LUVILO/7C Vähä-Haavanen, länsipuoli x x LUVILO/7D Katavakari, luoteispuoli x x LUVILO/K1 Iso Lampoorin entisen perkaamon edusta x x LUVILO/P9B Iso Lampoori, kvl edusta x x LUVILO/17A Haavasten Pitkäkari, kaakkoispuoli x x LUVILO/17C Haavasten Pitkäkari, itäpuoli x x LUVILO/18 Iso Haavanen, eteläpuoli x x LUVILO/19D Santakari, kaakkoispuoli x x LUVILO/19E Santakari, eteläpuoli x x 6.2 VEDENLAATU Vedenlaadun tarkkailua tehdään samoilla tarkkailuasemilla kuin päällyslevästön tarkkailu (Taulukko 6.1, liite 1). Tarkkailu tehdään joka vuosi 1-2 kertaa, siten että kaksi kertaa kesässä (elo- ja syyskuun lopussa) toteutettava näytteenotto tehdään kolmen vuoden välein, seuraavan kerran vuonna Muutoin näytteet otetaan kerran elokuun lopussa.

65 7 Vesinäytteistä määritetään kokonaisfosfori- ja kokonaistyppipitoisuus sekä klorofylli a -pitoisuus. Lisäksi mitataan veden lämpötila ja määritetään näkösyvyys. Vesinäytteet otetaan 1 m:n syvyydestä lukuun ottamatta klorofyllipitoisuutta, joka otetaan kokoomanäytteenä (Taulukko 6.2). Lisäksi havaintopaikoilta 22C, 17C, 19D ja 18 otetaan 1 m pohjan yläpuolelta näytteet, joista määritetään kokonaisfosforin ja hapen pitoisuudet sekä lämpötila. Näytteenotto toteutetaan paikan syvimmästä kohdasta. Pohjan läheisyydestä otettavista näytteistä määritetään kokonaisfosfori- ja fosfaattifosforipitoisuus, kokonaistyppi-, ammoniumtyppi-, ja nitraatti-nitriittityppipitoisuus sekä happipitoisuus ja hapen kyllästysaste. Näytteenottosyvyyden lämpötila mitataan näytteenoton yhteydessä. Taulukko 6.2. Koontanäytteen syvyyden määräytyminen. Näkösyvyys (m) Koontanäytteen ottosyvyys (m) 0-1, ,1-2, ,1 3, ,1-4,0 0-8 > 4, Vesianalyysit tehdään akkreditoidussa laboratoriossa soveltuvien, pääasiassa FINAS-akkreditoitujen SFS-standardien mukaisesti. Vesinäytteiden otossa noudatetaan vesi- ja ympäristöhallituksen näytteenotto-ohjeita. 6.3 KASVIPLANKTONTUTKIMUS Kasviplanktontutkimus tehdään joka kolmas vuosi alkaen vuodesta Tutkimus toteutetaan siis samoina vuosina laajemman vesinäytteenoton kanssa. Asemalta V11 ja 17C otetaan kasviplanktonnäyte tuotantokerroksen koontanäytteestä kerran elokuun lopussa. Näytteestä määritetään kasviplanktonin biomassa ja lajisto laajaa kvantitatiivista menetelmää käyttäen. Tutkimuksessa noudatetaan Järvinen ym päivitettyä ohjeistusta. Tulokset viedään ympäristöhallinnon ylläpitämään kasviplanktonrekisteriin vuosiraportin valmistumiseen mennessä. 6.4 POHJAELÄINTUTKIMUS Pohjaeläintutkimus tehdään joka kolmas vuosi, alkaen vuodesta Pohjaeläintarkkailuun kuuluu neljä näyteasemaa, jotka sijaitsevat noin 150 m ja 500 m etäisyydellä kasvatusasemista (Liite 1). Näiden lisäksi vertailunäyteasemia on kolme kappaletta. Näytteenottoajankohta on loppusyksyllä. Näytteenotossa ja näytteiden käsittelyssä noudatetaan ympäristökeskuksen laatimaa ohjetta (Kantola ym. 2001) sekä näytteenottostandardia SFS 5076 (Anon. 1989). Näytteet otetaan Van Veen näytteenottimella, jonka näytepinta-ala on 310 cm 2. Kultakin asemalta otetaan kolmesta nostosta koostuva kokoomanäyte. Näyte seulotaan 0,50 mm ja 1,0 mm seulakoolla ja seulafraktiot käsitellään erillisinä. Pohjaeläimet poimitaan ja punnitaan tuoreena laboratoriossa valkealta alustalta suurennus-

66 8 lamppua hyödyntäen. Määritys pyritään ulottamaan tärkeimpien ryhmien osalta lajitasolle asti. Pohjaeläimistä lasketaan BBI-indeksit ja tulokset viedään ympäristöhallinnon ylläpitämään pohjaeläinrekisteriin vuosiraportin valmistumiseen mennessä. 6.5 MUUTOKSET TARKKAILUASEMISSA Asema 19A, 8B ja 20 lakkautetaan. Havaintoasema 21C siirretään Orskerin laitoksen pohjoispuolelle, samalle etäisyydelle laitoksesta kuin asema 22C. 7. TARKKAILUOHJELMAN KEHITTÄMINEN Tarkkailuohjelmaa muutetaan ilmenevien tarpeiden mukaisesti Varsinais-Suomen ELY-keskuksen hyväksymällä tavalla. 8. RAPORTOINTI Tarkkailussa saatuja tuloksia verrataan vesienhoidon ekologisessa luokittelussa käytettäviin kyseisen pintavesityypin luokkarajoihin. Raportoinnissa pyritään erottamaan hajakuormituksen ja kalankasvatuksen vaikutukset toisistaan. Tätä varten raportoinnissa huomioidaan myös Eurajoen ja Eurajoensalmen tarkkailuissa saadut tulokset. Tarkkailutulokset toimitetaan tarkkailuvuoden jälkeisen huhtikuun loppuun mennessä Varsinais- Suomen ELY-keskukselle ja Luvian kunnan ympäristönsuojeluviranomaiselle. KOKEMÄENJOEN VESISTÖN VESIENSUOJELUYHDISTYS RY Laatinut: Vesistötutkija Hanna Alajoki Hyväksynyt: Vesiosaston johtaja Jukka Lammentausta

67 9 VIITTEET Anon SFS : Vesitutkimukset. Pohjaeläinnäytteenotto Ekman-noutimella pehmeiltä pohjilta. - Suomen standardoimisliitto SFS ry., 7s. Järvinen M., Forsström L., Huttunen M., Hällfors S, Jokipii R, Niemelä M, Palomäki A Kasviplanktonin laskentamenetelmät Kantola L., Koskenniemi E., Paavola R. ja Heikkinen, M Ohjeita järvien ja jokien pohjaeläimistöseurannan näytteenottoon ja raportointiin Ympäristöopas 87. Pohjois-Pohjanmaan ympäristökeskus, Oulu. 30 s. + liitteet

68

69