Pohjois-Savon ELY-keskuksen piilevänäytteiden määritykset 2016

Transkriptio

1 Raportti Juha Miettinen Pohjois-Savon ELY-keskuksen piilevänäytteiden määritykset 2016 sivu 1 / 14

2 Raportti Juha Miettinen Piilevämääritykset 2016 Ecomonitor Oy Länsikatu JOENSUU puh Tekijä: Juha Miettinen, FT Tilaaja: Pohjois-Savon elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus Antti Kanninen PL KUOPIO sivu 2 / 14

3 SISÄLTÖ JOHDANTO... 4 MENETELMÄT... 5 TULOKSET... 7 TULOSTEN TARKASTELU KIRJALLISUUS MÄÄRITYSKIRJALLISUUS sivu 3 / 14

4 JOHDANTO Osana vesienhoitoon liittyvää vesistöjen biologista seurantaa kerätään näytteitä päällysleväyhteisöistä (vedessä erilaisilla pinnoilla kasvavat levät). Piikuoriset piilevät muodostavat huomattavan osan päällyslevien yhteisöstä useimmissa vesiympäristöissä Suomen oloissa, ja niitä käytetään standardien mukaisesti kuvaamaan päällyslevien ekologista tilaa. Tässä työssä tutkittiin 16 kappaletta Ramboll Oy:n syksyllä 2016 keräämää virtavesien ja järvilitoraalien piilevänäytettä (Taulukko 1). Tavoitteena on seurata vesistöjen ekologista tilaa Pohjois-Savon alueella, ja luokitella tutkittujen vesimuodostumien ekologinen tila päällyslevien osalta. Kaikki määritykset on tehnyt FT Juha Miettinen. Määritysaineisto on saatavissa digitaalisessa muodossa taulukkoina sekä Omnidia-ohjelmiston siirtotiedostona. Taulukko 1. Tutkitut näytteet. Paikka ETRS (Y) ETRS (X) pvm Keyritynjoki Pitkäkoski Puntinjoki Hyppyrinkoski Tiilikanjoki Tervakoski Vaaksjoki Haluna Haluna Haluna Kakkisenjärvi Kakkisenjärvi Kakkisenjärvi Pieni-Myhi Pieni-Myhi Pieni-Myhi Sälevä Sälevä Sälevä sivu 4 / 14

5 MENETELMÄT Näytteistä poistettiin orgaaninen aines vetyperoksidimenetelmällä, ja valmistettiin kolme kappaletta kestopreparaatteja kustakin näytteestä. Preparaatit lähetetään Suomen Ympäristökeskuksen piileväarkistoon. Preparaattien valmistus ja piilevien määritykset tehtiin kansallisten ohjeiden (Eloranta ym. 2007) ja eurooppalaisen standardin (CEN 2004) mukaisesti. Määritykset tehtiin käyttäen LeicaDM2000 tutkimusmikroskooppia faasikontrastilla, 10 okulaarilla ja 100 objektiivilla (1000 suurennos). Meneillään olevalla vesienhoitokaudella päällyslevä-laatumuuttujan luokittelu perustuu kahteen piileväyhteisön rakenteesta laskettuun muuttujaan, tyypille ominaisten taksonien esiintymiseen (TT) ja piileväyhteisön prosenttiseen mallinkaltaisuuteen (PMA). Luokkarajat perustuvat tyyppikohtaisiin vertailuarvoihin. Piilevien omat jokityypit perustuvat yleisistä jokityypeistä poiketen näytepisteiden yläpuolisen valuma-alueen kokoon. Epävarmat määritykset jätetään TT- ja PMA-laskujen ulkopuolelle. Virallisten luokittelumuuttujien lisäksi laskettiin pitkään käytössä olleet indeksit ja ekologiset jakaumat. Määritystulosten pohjalta laskettiin Omnidia v. 5.2-ohjelmistolla (päivitysversio 2015) piileväindeksien arvot (/20) kullekin näytteelle, sekä erilaisiin ekologisiin ryhmiin kuuluvien piilevien osuuksia (ekologiset jakaumat). IPS-indeksille (Indice de polluo-sensitivité, Cemagref 1982) on määritelty luokkarajat (taulukko 2), minkä lisäksi muita indeksejä voidaan käyttää apuna ekologisen laadun luokituksessa erityisesti humuspitoisissa vesissä. IPS-indeksin virhemarginaalina kokeneella määrittäjällä pidetään ±0,5 IPS-yksikköä, kun IPS>12, ja ±1 IPS-yksikkö, kun IPS<12 (Kahlert ym. 2009). Taulukko 2. Ekologisten laatuluokkien luokkarajat päällysleville Suomen ympäristökeskuksen ja Riista- ja kalatalouden tutkimuslaitoksen luokitteluoppaan Pintavesien ekologisen luokittelun vertailuolot ja luokan määrittäminen, , mukaan. Laatuluokka Erinomainen Hyvä Tyydyttävä Välttävä Heikko IPS-indeksin arvo IPS-tulosten lisäksi esitetään Suomessa käytettyjen TDI:n ja %PTV:n arvot. TDI (Trophic Diatom Index; Kelly 1998) on Britanniassa jätevesipuhdistamojen seurantaan kehitetty indeksi, joka korreloi lähinnä veden fosforitason kanssa. Tässä TDI:stä esitetään versio, jossa maksimiarvo on 20 (vähäravinteinen) ja minimiarvo 1 (fosforipitoisuus erittäin korkea; yksikkönä mg/l). TDI-indeksin sivu 5 / 14

6 tulkinnassa käytetään apuna kuormitusta sietävien lajien osuutta (%PT; Pollution Tolerant valves), joka kertoo orgaanisesta likaantumisesta. Happamissa vesissä Omnidian laskemat indeksit pyrkivät antamaan aina erinomaisia tuloksia, joten lisäksi käytettiin Ruotsissa kehitettyä ACID-indeksiä (Andrén & Jarlman 2008), joka mallittaa vesistön happamuutta (Taulukko 3). Jos ACID sijoittuu luokkaan E, vesistössä on happamuutta siinä määrin, että IPS ei ole käyttökelpoinen. Taulukko 3. ACID-indeksin luokkarajat. Luokat C, D, ja E osoittavat happamuutta. Luokka A B C D E ACID >7,5 5,8-7,5 4,2-5,8 2,2-4,2 <2,2 Omnidia-ohjelmisto luokittaa piilevätaksonit erilaisten ympäristövaatimusten suhteen (Taulukko 4). Luokittelu eri tekijöiden mukaan perustuu julkaisuun Van Dam ym. (1994). Lajiston jakautuminen eri luokkiin esitetään ns. ekologisina jakaumina (luokkien osuudet näytteen koostumuksesta), jotka havainnollistavat lajiston vaatimia olosuhteita. Ekologisista jakaumista käytetään määritystulosten tulkinnassa tähän seurantaan soveltuvina ph-, saprobia- ja trofiavaatimuksia. Taulukko 4. Ekologisiin jakaumiin käytetyt piilevätaksonien indikaattoriarvojen luokittelut. Lisäksi trofiataso jaetaan luokkiin: oligotrofit, oligo-mesotrofit, mesotrofit, meso-eutrofit, eutrofit, hypertrofit, sekä laaja-alaiset (oligo-eutrofit). ph-luokka ph-alue 1 asidobiontit <5.5 2 asidofiilit <7 3 neutrofiilit lähellä 7 4 alkalifiilit pääasiassa >7 5 alkalibiontit aina >7 6 indifferentit ei selvää optimia Typenkäyttömuodot Vaatimukset 1 autotrofit herkät sietävät vain pieniä orgaanisen typen pitoisuuksia 2 autotrofit kestävät sietävät kohonneita orgaanisen typen pitoisuuksia 3 heterotrofit fakult. voivat käyttää vaihtoehtoisesti orgaanista typpeä 4 heterotrofit tarvitsevat org. typpeä Hapenkulutus Saprobia BOD 5 (mg O 2 /l) oligosaprobit <2 beta-mesosaprobit 2-4 alfa-mesosaprobit 4-13 meso-polysaprobit polysaprobit >22 sivu 6 / 14

7 TULOKSET Taulukossa 5 on esitetty aineiston perustiedot ja tärkeimmät Omnidia-ohjelmiston laskemat muuttujat. Taulukossa 6 listataan yhteisömuuttujat, joiden perusteella päällyslevästön tila luokitellaan ympäristöhallinnon seurannoissa. Taulukko 5. Näytteistä laskettujen leväyksikköjen (piileväkuorien) määrä ja taksonien lukumäärä, ACID-arvot, sekä tärkeimpien Omnidia-ohjelmiston indeksien arvot. Tyyppi Paikka TT40 TT luokka PMA PMA luokka Taksonit Yksiköt Kt_E Keyritynjoki 8 Tyydyttävä 0,14206 Välttävä StESt_E Puntinjoki 12 Tyydyttävä 0,18808 Tyydyttävä Kt_E Tiilikanjoki 7 Tyydyttävä 0,17133 Tyydyttävä Ksa Vaaksjoki 10 Hyvä 0,36162 Erinomainen Vh_p Haluna 1 12 Hyvä 0,14543 Välttävä Vh_p Haluna 2 15 Erinomainen 0,17031 Tyydyttävä Vh_p Haluna 3 9 Tyydyttävä 0,14595 Välttävä Mh_p Kakkisenjärvi 1 15 Erinomainen 0,37817 Erinomainen Mh_p Kakkisenjärvi 2 17 Erinomainen 0,38572 Erinomainen Mh_p Kakkisenjärvi 3 14 Hyvä 0,37626 Erinomainen Ph Pieni-Myhi 1 17 Erinomainen 0,38043 Erinomainen Ph Pieni-Myhi 2 18 Erinomainen 0,36132 Erinomainen Ph Pieni-Myhi 3 16 Erinomainen 0,33989 Hyvä Rh_k Sälevä 1 23 Erinomainen 0,37974 Erinomainen Rh_k Sälevä 2 22 Erinomainen 0,5656 Erinomainen Rh_k Sälevä 3 23 Erinomainen 0,38708 Erinomainen ACID-arvojen perusteella Keyritynjoen, Puntinjoen ja Tiilikanjoen näytteet, sekä Kakkisenjärven näytteet 1 ja 2 edustavat voimakkaasti happamia vesiä. IPS-, TDI- ja %PT-arvot viittaavat rehevöittävään kuormitukseen Vaaksjoessa, jossa IPS-arvo sijoittuu hyvän ja tyydyttävän luokan rajalle. Halunan IPS-arvot sijoittuvat hyvään luokkaan tai erinomaisen luokan rajalle. Kakkisenjärven IPS-arvo sijoittuu erinomaisen luokan rajalle, ja muiden järvien IPS-arvot selkeästi erinomaiseen luokkaan. sivu 7 / 14

8 Taulukko 6. Yhteisömuuttujien TT40 ja PMA arvot sekä niistä määräytyvät laatuluokat vuoden 2016 näytteille. Taksoni- ja yksilömäärät on tähän taulukkoon otettu muuttujien laskemista varten muokatusta aineistosta. Tyyppi Paikka TT40 TT luokka PMA PMA luokka Taksonit Yksiköt Kt_E Keyritynjoki Pitkäkoski 8 Tyydyttävä 0,142 Välttävä StESt_E Puntinjoki Hyppyrinkoski 12 Tyydyttävä 0,188 Tyydyttävä Kt_E Tiilikanjoki Tervakoski 7 Tyydyttävä 0,171 Tyydyttävä Ksa Vaaksjoki 10 Hyvä 0,362 Erinomainen Vh_p Haluna 1 12 Hyvä 0,145 Välttävä Vh_p Haluna 2 15 Erinomainen 0,170 Tyydyttävä Vh_p Haluna 3 9 Tyydyttävä 0,146 Välttävä Mh_p Kakkisenjärvi 1 15 Erinomainen 0,378 Erinomainen Mh_p Kakkisenjärvi 2 17 Erinomainen 0,386 Erinomainen Mh_p Kakkisenjärvi 3 14 Hyvä 0,376 Erinomainen Ph Pieni-Myhi 1 17 Erinomainen 0,380 Erinomainen Ph Pieni-Myhi 2 18 Erinomainen 0,361 Erinomainen Ph Pieni-Myhi 3 16 Erinomainen 0,340 Hyvä Rh_k Sälevä 1 23 Erinomainen 0,380 Erinomainen Rh_k Sälevä 2 22 Erinomainen 0,570 Erinomainen Rh_k Sälevä 3 23 Erinomainen 0,387 Erinomainen Yhteisömuuttujien arvot sijoittuvat jokinäytteille pääosin tyydyttävään luokkaan, paitsi Vaaksjoen näytteelle hyvään/erinomaiseen luokkaan. Järvinäytteiden arvot taas sijoittuvat lähinnä erinomaiseen luokkaan, paitsi Halunan osalta. Tarkasteltaessa näytteiden ekologisia jakaumia, nähdään että Halunan lajistot osoittavat eniten alkalifiilisia olosuhteita, josta happamuutta suosivat asidofiilit puuttuvat lähes kokonaan. Tiilikanjoen näyte taas edustaa eniten happamia olosuhteita, joissa viihtyy lähes pelkästään asidofiileja lajeja (Kuva 1). Muiden näytteiden jakaumat osoittavat lähes neutraalia, lievästi hapanta, veden ph-tasoa. sivu 8 / 14

9 Kuva 1. Määritettyjen piileväkuorien jakautuminen ( ) eri ph-tasoja suosiviin lajeihin näytteissä. Kuva 2. Määritettyjen piileväkuorien jakautuminen ( ) eri saprobiatasoja suosiviin taksoneihin näytteissä. Saprobiatasot kertovat biologisesta hajotustoiminnasta ja veden kemiallisesta hapenkulutuksesta. Saprobiatasot ovat melko matalia, ja korkeampaa saprobiatasoa (meso-polysaprobit) edustavia taksoneita havaitaan vain pienillä osuuksilla, lähinnä Vaaksjoen ja Halunan näytteissä (Kuva 2). sivu 9 / 14

10 Kuva 3. Määritettyjen piileväkuorien jakautuminen ( ) eri trofia-tasoja suosiviin lajeihin näytteissä. Rehevöityminen näkyy alhaisia ravinnetasoja suosivien lajien (oligo- ja oligo-mesotrofit) ja korkeita ravinnetasoja suosivien (eutrofit ja meso-eutrofit) lajien suhteena. Ainoastaan Halunan näytteissä suhde on selkeästi runsasravinteisella puolella (Kuva 3). Tiilikanjoen näytteessä ei havaita ollenkaan rehevyyttä suosivia piileviä. TULOSTEN TARKASTELU (aakkosjärjestyksessä, joet ensin) Keyritynjoki (keskisuuri turvemaiden joki) Keyritynjoen Pitkäkosken näytteessä havaitaan happaman humusveden lajisto, jossa esiintyy lähinnä happamuutta kestäviä lajeja. Runsaimmat taksonit ovat Karayevia oblongella ja Eunotia- sivu 10 / 14

11 suvun lajit. Reheviä vesiä suosiviksi luokiteltuja taksoneita ei havaita, mutta Karayevia oblongella muiden havaintojen perusteella suosii humuskuormitettuja (esim. metsätalous) vesiä. ACID-arvo on erittäin matala kuvastaen voimakasta happamuutta. Yhteisömuuttujista tyypille ominaisten taksonien määrä on tyydyttävä ja mallinkaltaisuus välttävä. Aiemmin Keyritynjoen päällyslevästön luokitus on ollut erinomainen/hyvä. Yksipuolisen lajiston vuoksi luokitus on epätarkka, mutta tyydyttävä/välttävä luokitus voi kuvastaa myös todellista ekologista tilaa johtuen humuksen tuottamasta kiintoainekuormasta. Puntinjoki (suuri turvemaiden joki) Hyppyrinkosken näytteessä havaitaan happaman ja keskirehevän humusveden lajisto. Runsaimpia taksoneita ovat planktiset Aulacoseira-suvun lajit, jotka suosivat hieman reheviä ja happamia (ph 5-6) vesiä, sekä happamien vesien Frustulia erifuga ja Eunotia-lajit. ACID-arvo on alhainen, joten Omnidian tuottamat indeksit eivät toimi. Yhteisömuuttujien arvot ovat tyydyttävällä tasolla. Tiilikanjoki (keskisuuri turvemaiden joki) Tervakosken näytteessä havaitaan yksipuolinen, erittäin hyvin happamuutta kestävä piilevälajisto, joka muodostuu pääosin Eunotia-suvun lajeista. ACID-arvo on erittäin alhainen, jonka mukaan minimi-ph on selvästi alle 5. Yhteisömuuttujien arvot sijoittuvat tyydyttävään luokkaan. Tyydyttävä luokitus on perusteltu, mikäli voidaan katsoa että happamuus ei kokonaisuudessaan ole luontaista. Vaaksjoki (keskisuuri savimaiden joki) Tutkitussa näytteessä havaitaan suurelta osin rehevyyttä suosiva lajisto. Lisäksi havaitaan savimaiden joelle epätyypillisesti jonkin verran happamuutta suosivia piileviä (Eunotia minor, Frustulia crassinervia). sivu 11 / 14

12 IPS-arvo sijoittuu hyvän ja tyydyttävän luokan rajalle. TDI-arvo on matala, kuvastaen suurta fosforipitoisuutta. Myös voimakasta orgaanista kuormitusta kestävien taksonien osuus on koholla (n. 17 %). Yhteisömuuttujista TT on hyvällä tasolla, ja PMA erinomaisella tasolla. Rehevöitymistä osoittavan lajiston perusteella päällyslevästön laatuluokka voidaan katsoa enintään hyväksi. Haluna, 3 näytettä (runsaskalkkinen, toissijainen tyyppi vähähumuksinen pieni järvi) Kaikissa kolmessa näytteessä havaitaan samankaltainen lajisto: runsain taksoni on Achnanthidium minutissimum, jonka lisäksi havaitaan runsaasti Fragilaria- ja Staurosira-sukujen piileviä. Rehevyyden indikaattoreita havaitaan pienempiä määriä: Eolimna minima, Fragilaria crotonensis. Järven veden laatu on päällyslevästöjen perusteella neutraalia ja keskiravinteista. IPS-arvo on näytteelle 1 hyvällä tasolla (lähellä tyydyttävän rajaa), ja näytteille 2 ja 3 erinomaisen luokan rajalla. TDI-arvo on runsasravinteisella tasolla näytteelle 1, ja keskiravinteisella tasolla näytteille 2 ja 3. Yhteisömuuttujien arvot ovat vaihtelevia: tyypille ominaisten taksonien määrä on hyvä, erinomainen ja tyydyttävä, vastaavasti näytteille 1, 2 ja 3. Mallinkaltaisuus taas on välttävä näytteille 1 ja 3, ja tyydyttävä näytteelle 2. Yhteisömuuttujien arvioinnissa on otettava huomioon että vertailuaineistossa ei ole runsaskalkkisia järviä. Toisaalta piilevien koostumuksen perusteella järven veden laatu ei ole erityisen alkaalinen. Yhteisömuuttujien keskiarvona päällyslevästön laatuluokka on tyydyttävä. Kakkisenjärvi, 3 näytettä (matala pieni humusjärvi) Kaikissa näytteissä havaitaan runsaasti planktisia Aulacoseira-suvun piileviä, happamuutta hyvin kestäviä Brachysira-suvun piileviä, sekä laaja-alaisia Staurosira-suvun piileviä. Järvi on lajistojen perusteella keskirehevä, mutta kärsii ajoittaisesta happamuudesta. ACID-arvot ovat matalia näytteille 1 ja 2. IPS-arvo näytteelle 3 on erinomaisen luokan rajalla. Yhteisömuuttujien arvot ovat erinomaisella tasolla, paitsi TT näytteelle 3 hyvällä tasolla. Luokitus on tavallista epätarkempi. sivu 12 / 14

13 Pieni-Myhi, 3 näytettä (pieni humusjärvi) Kaikissa näytteissä havaitaan lievästi humuksiselle järvelle tyypillinen lajisto, jossa runsaina esiintyvät mm. Achnanthidium minutissimum, Aulacoseira subarctica f. subborealis, Tabellaria flocculosa. Rehevyyden indikaattoreita ei havaita, lisäksi voimakasta happamuutta kestäviä piileviä on suhteellisen vähän, joten veden laatu on melko neutraalia ja vähäravinteista. IPS-arvot ja yhteisömuuttujien arvot sijoittuvat erinomaiseen luokkaan, paitsi näytteen 3 mallinkaltaisuus hyvään luokkaan. Päällyslevästön laatuluokka järvelle on selkeästi erinomainen. Sälevä,3 näytettä (runsashumuksinen keskisuuri järvi) Näytteissä 1 ja 3 runsain taksoni on Tabellaria flocculosa, ja näytteessä 2 Achnanthidium minutissimum. Kaikissa näytteissä havaitaan runsaana keskiravinteisia humusvesiä suosiva, planktinen Aulacoseira subarctica f. subborealis. Piilevien koostumuksen perusteella humuksisuus on kohtuullisella tasolla runsashumuksen tyypin järvelle, ja ravinteisuus on mesotrofisella tasolla. Näytteiden piilevälajistot ovat melko monipuolisia, mutta rehevyyden indikaattoreita ei juurikaan havaita. IPS-arvot ja yhteisömuuttujien arvot sijoittuvat erinomaiseen luokkaan. Runsasravinteisuutta suosiviksi luokiteltuja piileviä esiintyy vain vähän. Päällyslevästön laatuluokka tutkittujen näytteiden perusteella on erinomainen. sivu 13 / 14

14 KIRJALLISUUS Andrén, C. and Jarlman, A. (2008). Benthic diatoms as indicators of acidity in streams. Fundamental and Applied Limnology 173/3 : Cemagref (1982). Etude des méthodes biologiques d appréciation quantitative de la qualité des eaux., Q.E. Lyon-A.F.Bassion Rhône-Méditeranée-Corse: 218. CEN/TC 230 (2004) Water quality Guidance standard for the identification, enumeration and interpretation of benthic diatom samples from running waters. European Standard EN 14407, 8/2004. Eloranta, P., Karjalainen, S.-M. & Vuori, K.-M. (2007) Piileväyhteisöt jokivesien ekologisen tilan luokittelussa ja seurannassa menetelmäohjeet. Ympäristöopas Kahlert, M. et al. (2009). "Harmonization is more important than experience - results of the first Nordic-Baltic diatom intercalibration exercise 2007 (stream monitoring)." Journal of Applied Phycology 21: Kelly M.G. (1998) Use of the Trophic Diatom Index to monitor eutrophication in rivers. Wat. Res. 32: Van Dam H., Mertens A & Sinkeldam J (1994) A coded checklist and ecological indicator values of freshwater diatoms from the Netherlands, Netherlands Journal of Aquatic Ecology 28, MÄÄRITYSKIRJALLISUUS Krammer K. & Lange-Bertalot H Bacillariophyceae. Teil 1-4. Süsswasserflora von Mitteleuropa, Band 4/1-4. G. Fischer Verlag, Stuttgart. Lange-Bertalot H. (2001) Diatoms of Europe, vol. 2. Navicula sensu stricto 10 genera separated from Navicula sensu lato Frustulia. A.R.G. Gantner-Verlag K.G. Lange-Bertalot H. (ed. 2011) Diatomeen im Süsswasser-Benthos von Mitteleuropa. A.R.G. Gantner-Verlag K.G. Krammer K. (2002) Diatoms of Europe, vol. 3. Cymbella. A.R.G. Gantner Verlag K. sivu 14 / 14