HORMAJÄRVEN MIXOX-HAPETUKSEN VUOSIRAPORTTI 2018

Transkriptio

1 Hormajärvi yhdistys ry HORMAJÄRVEN MIXOX-HAPETUKSEN VUOSIRAPORTTI Eeva Kauppinen Yrittäjäntie 1, 715 KUOPIO Puh Kotipaikka: Kuopio, Y-59- tiedustelut@vesieko.fi

2 Sisällys HORMAJÄRVEN MIXOX-HAPETUKSEN VUOSIRAPORTTI Johdanto 3. Hapettimien toiminta 3. Sääolot 5. Tulokset.1. Talvi 1.. Avovesikausi Hormajärven rehevyys 1 5. Johtopäätökset 1 Mixox-hapetusmenetelmä 13

3 3 1. Johdanto Hormajärvi (5 ha) on karuhko, kirkasvetinen ja pitkäviipymäinen järvi Lohjanjärven pohjoispuolella. Järven vedenpintaa on laskettu 1,5 m 1-luvun loppupuolella (Anttila 197). Hormajärvi jakaantuu kahteen kynnysmatalikkojen erottamaan pääaltaaseen: matalampaan itäiseen altaaseen (suurin syvyys 11 m) ja syvempään läntiseen altaaseen (suurin syvyys n. m). Läntisen altaan osuus kokonaispinta-alasta on noin 75%. Valuma-alueesta (1,7 km ) noin puolet on metsää, peltojen osuuden ollessa vain 1 %. Talvella 9 valmistunut Helsinki-Turku moottoritie kulkee Hormajärven koillispuolelta. (Hormajärven huoltokirja). Hormajärven tilaa on seurattu vuosittain 197-luvun lopulta alkaen, satunnaisia mittauksia on tehty jo tätä ennen. Seurannan avulla voitiinkin jo 199 luvun alussa havaita alusveden kesäaikaisen happitilanteen heikentyminen niin, että vuoden 1991 jälkeen elokuisissa näytteenotoissa pohjanläheinen vesikerros oli lähes poikkeuksetta hapeton. Samalla alusveden fosforipitoisuudet nousivat ja järvellä havaittiin sinileväkukintoja. 199-luvun alussa perustettu Hormajärvi-yhdistys ry toteutti heti perustamisensa jälkeen toimenpiteitä, joilla järven vedenlaatu pyrittiin parantamanaan: hapetuskokeilu ( ), hoitokalastusta ja vesikasvillisuuden poistoa. Vuonna laadittiin ensimmäinen hoitosuunnitelma jaksolle Tavoitteena oli vähentää ulkoista kuormitusta merkittävästi, estää uusien kuormituslähteiden synty ja vähentää sisäistä kuormitusta, sekä vähentää leväkukintoja. Järvellä toteutettiin mm. hoitokalastusta (7,, 9 ja 11, yht.,3 t, pääosa saaliista särkeä) ja ojien kautta järveen kohdistuvan kiintoaine- ja ravinnekuormituksen vähentämistä hidastusaltailla sekä vesikasvillisuuden rajallista poistoa. Osana ensimmäistä kunnostus- ja hoitosuunnitelmaa laadittiin arvio Hormajärven hapetusmahdollisuuksista (Saarijärvi ), jonka perusteella järven läntistä pääsyvännettä (havaintosyvänne Hormajärvi 15) päädyttiin hapettamaan kahdella Mixox MC 75-laitteella. Hapetushoito aloitettiin toukokuussa. Hapetinlaitteiden yhteenlaskettu pumppauskapasiteetti on noin 7 m 3 /d ja hapetusteho 5 kg päivässä. Hormajärven toinen hoitosuunnitelma kattoi vuodet 1-1: hoitokalastus (1, 13 ja 1, yht. 1, t), hapetuksen jatkaminen läntisessä syvänteessä, viemäriverkoston rakentaminen, jätevesien käsittely asetuksen mukaisesti viemäriverkoston ulkopuolisilla alueilla, rakennetaan ja kunnostetaan ojien hidastealtaita, vesikasvien niitto ja aliveden nosto pohjapadon avulla. Kunnostustoimia on sittemmin jatkettu, mm. syksyllä 1 aloitettiin Koivulan kosteikon rakentaminen. Loppuvuodesta 1 valmistui uusi kunnostus- ja hoitosuunnitelma vuosille Tässä raportissa tarkastellaan hapetuksen vaikutuksia Hormajärven tilaan vuonna 1. Raportti perustuu ympäristöhallinnon Oiva-tietokannasta haetun Hormajärvi syvänne 15 -havaintopaikan vedenlaatutietoihin (liite ).

4 Mitattu virta-arvo, A Hormajärvi syvänne 15 Hormajärvi Hiidenlahti Kuva 1. Hapetinlaitteiden sijainti Hormajärvellä sekä sähkökeskuksen paikat. Maanmittauslaitos 1.. Hapettimien toiminta Hormajärven hapettimet pysäytettiin syystäyskierron ajaksi ja käynnistettiin talveksi Laitteet olivat toiminnassa koko kesän 1. Syksyllä laitteet pysäytettiin.1.1 ja käynnistettiin Hormajärven jäätymisen jälkeen taas talviajaksi.1.19.,5 1,5 1,5 Syystauko Syystauko Hormaj1 Hormaj Kuva. Hormajärven hapettimien toiminta vuonna 1 (virrankulutukseen perustuva seuranta).

5 Vuoden keskilämpötila, Vuoden sadesumma (mm) Hki-Vantaa tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu Kuukauden keskilämpötila, o C Kuukauden sademäärä, mm 5 3. Sääolot Kesä 17 oli touko-heinäkuun osalta tavanomaista viileämpi ja kesäkuun osalta sateinen. Syksy oli loka-joulukuun osalta sateinen, sekä marras- ja joulukuun osalta tavanomaista hieman lämpimämpi. Alkuvuosi 1 oli tammikuun osalta, o C keskimääräistä lämpimämpi. Helmi- ja maaliskuu olivat puolestaan,7-, o C tavanomaista kylmempiä ja vähäsateisia. Huhtikuusta lokakuuhun kuukausikeskilämpötilat olivat pitkänajan vastaaviin keskiarvoihin verrattuna tavanomaista korkeampia. Erityisen lämpimiä olivat toukokuu (+,9 o C) ja heinäkuu (+3,5 o C). Toukokuussa järviveden lämpötilat nousivatkin paikoin ajankohdan ennätyslukemiin erityisesti maan eteläosissa. Kevät, kesä ja syksy olivat heinäkuuta lukuun ottamatta kuivia, sademäärien jäädessä 7,7-3, mm (ka.-, mm) tavanomaista pienemmiksi. Vähäsateisen ja lämpimän kesän jäljiltä pohjavedet sekä jokien ja järvien pinnat ovat monin paikoin hyvin alhaalla etenkin maan länsi- ja keskiosassa. Lähde: Suomen Ilmatieteen laitoksen ilmastokatsaukset. Lämpötila- ja sadantatietoja on verrattu kauden keskiarvoon o C Hki-Vantaa Kuva 3. Kuukausikeskilämpötilat ja kk-sademäärät (Hki-Vantaa) 1-1, sekä vuosien 1-1 keskilämpötilat ja sademäärät.

6 Nitriitti-nitraattityppi, µg/l Fosfaattifosfori, µg/l Ammoniumtyppi, µg/l Kokonaisfosfori, µg/l Kokonaistyppi, µg/l Lämpötila o C Happi, mg/l. Tulokset Vuonna 1 Hormajärven hapetussyvänteen havaintopaikalta (Hormajärvi syvänne 15, kokonaissyvyys m) haettiin vesinäytteet 9.3.,.7., 3.9. ja Näytteenotosta vastasi Eurofins Environment Testing Finland Oy m m 1m 15 m 5 1m 3 1 m 1 p-1m (1-19 m) 1m 5m 1 m 15 m p-1m (1-19 ) 1m 1 m p-1m (1-19) m5 1 3 m p-1m ( m) 1m 1 m p-1m (1-19) m 1 m p-1m (1-19) Kuva. Hormajärven pääsyvänteen (Hormajärvi syvänne 15) vedenlaatu vuonna Talvi 1 Lopputalven havaintokerralla (9.3.1) Hormajärvi oli jäässä ja havaintosyvänne Hormajärvi 15 oli kerrostunut lämpötilan suhteen (kuva ). Päällysveden lämpötila oli 1 o C ja pohjanläheisen veden o C. Happitilanne oli erinomainen pinnasta pohjaan (9,3-

7 7 1,3 mg/l). Happitilanne oli yhtä hyvä kuin vuotta aiemmin vastaavaan aikaan, vaikka tuolloin vesimassa olikin tasalämpöistä. Vesirungon kokonaisfosforipitoisuus (suodattamaton) oli 1-1 µg/l, pitoisuuden ollessa korkein 1 m havaintosyvyydellä. Fosforista huomattava osa (-7 %, ka. 55 %) oli fosfaattifosforina (suodattamaton). Kokonaistyppeä vedessä oli 37- µg/l, josta noin kolmannes oli nitriitti-nitraattityppeä... Avovesikausi 1 Heinäkuun alun havaintokerralla (.7.1) Hormajärven syvännehavaintopaikka 15 oli lämpötilakerrosteinen (kuva ). Syvyyksillä 1-5 m veden lämpötila oli 1,7-17,3 o C ja alusvedessä (>5 m),-9, o C. Happitilanne oli hyvä, sillä pohjan lähellä oli happea 7,5 mg/l. Happitilanne vastasi vuoden 17 tasoa. Hyvästä happitilanteesta huolimatta alusveden kokonaisfosforipitoisuudet olivat koholla päällysveteen verrattuna (1m 1µg/l, alusvesi 1- µg/l). Kokonaistyppeä vedessä oli vähän, päällysvedessä µg/l ja alusvedessä 3-3 µg/l. Päällysveden kokonaisravinnesuhde heinäkuun alussa oli, fosforin ollessa perustuotantoa säätelevä minimiravinne. Heinäkuun alussa päällysvesikerroksen (- m) perustuotannon määrää kuvaava klorofylli-a:n pitoisuus oli karujen järvien tasoa, 1,7 µg/l. Pitoisuus oli samaa tasoa kuin heinäkuun alussa 17 (1,5 µg/l). Syyskuun alun havaintokerralla (.9.1) Hormajärvi oli vielä tiukasti kerrostunut. Alusveden lämpötila oli noussut hapetuspumppauksesta johtuen. 15 metrin syvyydellä veden lämpötila oli 1,5 o C ja päällysveden 19, o C. Pohjanläheisen veden (19, m) lämpötilatulos puuttui. Alusveden happitilanne oli heikentynyt kesän aikana. Pohjan lähellä oli kuitenkin happea jopa, mg/l, kun taas 1-15 m syvyydellä selvästi vähemmän,,3 mg/l. Syyskuun alun havaintokerralla päällysveden kokonaisfosforipitoisuus oli 1 µg/l, samaa tasoa kuin vuotta aiemmin vastaavaan aikaan (17: 1m 1 µg/l), edustaen rehevyysluokituksen mukaan lievästi rehevien vesistöjen tasoa. Pohjanläheisen veden fosforipitoisuus oli noussut, ollen nyt kaksinkertainen heinäkuun alussa vallinneeseen tasoon verrattuna (7 µg/l) ja lähes kolminkertainen päällysveteen verrattuna. Happitilanne oli ilmeisesti ollut pohjan lähellä välillä heikompi, aiheuttaen fosforin vapautumista. Kokonaistypen osalta pitoisuuksissa ei ollut juuri havaittavissa muutosta heinäkuuhun verrattuna (33-37 µg/l). Kokonaisravinnesuhde oli nyt, fosforin ollessa edelleen minimiravinne. Havaintohetkellä päällysveden klorofylli-a pitoisuus oli 3,3 µg/l, vastaten lievästi rehevien vesistöjen tasoa. Pitoisuus oli hieman pienempi kuin syyskuun alussa 17 (, µg/l). Lokakuun havaintokerralla (3.1.1) Hormajärvi oli tasalämpöinen (1,1 o C) ja lähes täyskierrossa. Happitilanne hyvä (7,-,3 mg/l). Pohjan lähellä oli happea,1 mg/l. Päällysveden kokonaisfosforipitoisuus oli noussut µg/l syyskuun alun tasosta,

8 Kok. N µg/l Kok. P µg/l O mg/l Lämpötila o C ollen 1 µg/l. Pohjanläheisen veden pitoisuus oli edelleen lähes kaksinkertainen päällysveteen verrattuna (p-1m 35 µg/l). Kokonaistyppeä vedessä oli 3-3 µg/l. Kokonaisravinnesuhde oli nyt noin 17, jolloin sekä typpeä että fosforia voidaan pitää minimiravinteena, lisäten sinileväkukintariskiä. Havaintohetkellä perustuotannon määrää kuvaava klorofylli-a -pitoisuus oli, µg/l. Pitkällä aikajänteellä tarkasteltuna Hormajärvellä toukokuussa aloitetun hapetushoidon jälkeen pohjanläheisen veden happitilanne on ollut aiempaa parempi niin lopputalvella kuin loppukesälläkin, vähentäen pohjalta vapautuvien ravinteiden määrää (kokonaisfosfori, kokonaistyppi, ammoniumtyppi) (kuvat 5, ja 7).,5 3,5 3,5 1,5 1,5 Lämpötila 1m Lämpötila 1 m Lämpötila p-1 m Happi, liuk 1m Happi, liuk. 1 m Happi, liuk. p-1 m Kok.P 1m Kok.P 1m Kok.P p Kok.N 1m Kok.N1m Kok.N p-1m Kuva 5. Hormajärven pääsyvänteen (Hormajärvi syvänne 15) lopputalviaikainen vedenlaatu 199 alk.. Sininen katkoviiva kuvaa hapetuksen aloitusta toukokuussa. Maaliskuussa 15 ei otettu vesinäytteitä.

9 Kok.N µg/l Kok.P µg/l Kok.P µg/l Happi mg/l Lämpötila o C Lämpötila 1m Lämpötila 1m Lämpötila p Happi, liuk 1m Happi, liuk. 1m Happi, liuk. p-1 m Kok.P 1m Kok.P 1m Kok.P p-1 1 Kok.P 1m Kok.P 1m Kok.P p Kok.N 1m Kok.N 1m Kok.N p-1m Kuva. Hormajärven pääsyvänteen (Hormajärvi syvänne 15) loppukesän aikaiset (elokuu/syyskuun alku) lämpötilat sekä happi-, kokonaisfosfori- ja kokonaistyppipitoisuudet vuosina 199 alk.. Sininen katkoviiva kuvaa hapetuksen aloitusta toukokuussa. Huom! Kokonaisfosforia (Kok.P) esittävät kuvat kuvaavat samaa asiaa, mutta kuvien pitoisuusakselin asteikko on eri.

10 O mg/l Lopputalvi Loppukesä Kuva 7. Happipitoisuus pohjan lähellä ja 1 metrin syvyydellä lopputalvella ja loppukesällä 197 alk. Hapetus aloitettiin toukokuussa (sininen katkoviiva). Kevättalvella 15 ei otettu vesinäytteitä..3. Hormajärven rehevyys Päällysveden avovesikauden aikaisten kokonaisfosforin keskipitoisuuksien perusteella tarkasteltuna Hormajärven tila oli heikkenevä Hapetuksen aloittamisen jälkeen () heikkenemiskehitys pysähtyi ja keskipitoisuudet jäivät vallinneelle tasolle. Perustuottajien määrää kuvaavan klorofylli-a:n keskipitoisuuksien perusteella tarkasteltuna Hormajärvi oli hieman rehevämpi (1,7-, µg/l, ka., µg/l) kuin (1,-5, µg/l, ka. 3, µg/l). Hapetuksen aloittamisen jälkeen klorofylli-a:n keskipitoisuudet ovat olleet 1,9-5,5 g/l (ka. 3, µg/l), eli samaa tasoa kuin Hormajärven tila vaikuttaa varsin vakaalta hydrologialtaan ja lämpötilaolosuhteiltaan vaihtelevista kesistä huolimatta. Vakautta ilmentää myös kokonaisfosfori-klorofyllisuhde, jonka mukaan kalaston merkitys Hormajärven sinileväkukintariskiä ajatellen vaikuttaisi varsin pieneltä.

11 CHL-a µg l Klorofylli-a, µg/l m Kok.P µg/l, avovesikauden keskipitoisuus (touko-lokakuu) Lin. (193-7) Lin. (-1) Lin. (9-1) Lin. (1-1) Klorofylli-a keskipitoisuus (touko-lokakuu) Lin. (197-7) Lin. (-1) Vesikirput pieniä 191 Hormajärvi Kok.P µg l-1 Vesikirput suuria Hormajärvi CHL yläraja CHL alaraja ,,7,,5,,3,,1 Hormajärvi 15 Chl-a/Kok.P-suhde Lin. (Chl-a/Kok.P-suhde) >, sinileväkukintariski kasvaa <, sinileväkukintariski pienenee Kuva. Hormajärven avovesikauden aikaiset päällysveden kokonaisfosforin ja klorofyllin keskipitoisuudet. Alimmissa kuvissa on kuvattu kalaston vaikutusta rehevyyteen ja sinileväkukintariskiä Kok.P-Chl-a-suhteen avulla.

12 1 5. Johtopäätökset Hormajärven syvännealueiden happitilanne heikkeni hiljalleen 197-luvulla alkaneen tarkkailun aikana. Vuoden 199 tienoilla hapettomat jaksot muuttuivat toistuviksi ja hapettomuuden seurauksena alusveden kokonaisfosforipitoisuudet kohosivat jopa 1 -kertaisiksi päällysveteen verrattuna. Järven tila oli kuitenkin päällisin puolin edelleen hyvä, sillä kokonaisfosforipitoisuuden perusteella luokitus oli lievästi rehevä ja klorofylli-a -pitoisuuden perusteella hyvä. Alusveden hapettaminen aloitettiin kuitenkin ennakoivasti toukokuussa. Käytössä olevien kahden Mixox MC 75 -hapetinlaitteen teho vaikuttaa riittävältä, vaikkakin kesällä teho on niukempi. Hapetushoito on parantanut Hormajärven pääsyvänteen alusveden talvi- ja kesäaikaista tilaa: happitilanne on kohentunut ja sedimentistä vapautuvien ravinteiden määrä vähentynyt. Ravinteita vapautuu kuitenkin edelleen, pohjanläheisen veden fosforipitoisuuden kohotessa loppukesäisin -3-kertaiseksi päällysveteen verrattuna. Lisäksi alusvedessä on merkittäviä määriä liukoista fosforia. Järven rehevyystason vaihtelu on kuitenkin tasaantunut ja vaikuttaa vakaalta. Pysyvämmät vaikutukset saadaan aikaan pidemmän hapetushoitojakson avulla, edellyttäen myös muiden hoitotoimien onnistumista, mm. ulkoisen kuormituksen vähentämistä. Koska Hormajärven tila vaikuttaa vakaalta, voidaan kunnostustoimien vähentämistä testata mm. koeluonteisen hapetuskatkoksen avulla, tarkkaillen samalla vedenlaadussa tapahtuvia muutoksia. Kuopiossa Erkki Saarijärvi Toimitusjohtaja, limnologi Lähteet: Anttila, V Järvenlaskuyhtiöt Suomessa. Kansatieteellinen Arkisto 19.P.3. German summary: Die Seesenkungsgenossenschaften in Finnland. Suomen muinaismuistoyhdistys. Hormajärven huoltokirja. Ladattu Kauppinen, E. 7: Lohjan Hormajärven sisäisen kuormituksen vähentäminen eri kunnostusvaihtoehdot. Vesi-Eko Oy. 1 s. Saarijärvi, E. : Hormajärven happitilanne ja sen parantaminen. Vesi-Eko Oy. 5 s. Valjus, J. 3: Hormajärven kuormitusselvitys. Lohjan ympäristönsuojelulautakunta Valjus, J. 5: Hormajärven tila, kehitys ja kunnostus. Hormajärvi yhdistys ry.

13 13 LIITE 1. Mixox-hapetusmenetelmä Hapettamisen tarkoituksena on ylläpitää pohjanläheisen veden happipitoisuutta tarpeeksi korkeana, jotta hapettomuudesta johtuvan ns. sisäisen kuormituksen seurauksena sedimentistä veteen vapautuvien ravinteiden määrä vähenisi. Pohjan pysyessä hapellisena, viihtyvät siellä myös järven kannalta tärkeät pohjaeläimet, jotka pohjaa pöyhiessään kuljettavat happea syvemmälle sedimenttiin, parantaen siten edelleen pohjan tilaa. Hapetuksen avulla pyritään myös elvyttämään pohjan aerobista (hapellinen) hajotustoimintaa, ja sitä kautta estämään anaerobisissa prosesseissa syntyvien haitallisten aineiden syntymistä (rikkivety, metaani, ammonium). Sedimentin metaanin tuotannon vähentyessä kaasukuplien aiheuttama sedimentin resuspensio vähenee, vähentäen samalla sedimentistä veteen vapautuvien ravinteiden määrää. Järvissä alusveden ja päällysveden lämpötilaerot aiheuttavat kesällä ja talvella voimakkaan tiheyseron vesikerrosten välille, estäen siten hapen luonnollisen siirtymisen pinnalta pohjalle. Mixox-hapetusmenetelmä perustuu hapekkaan ja kevyemmän päällysveden pumppaamiseen pohjan lähelle (kuva ) kerrosteisuuskausien aikana. Syksyllä ja keväällä, kun järven vesi on tasalämpöistä ja tuulet pääsevät sekoittamaan sitä, Mixox-hapetuspumppu voi olla pysähdyksissä. Pohjalle pumpattavaan päällysveteen ei lisätä ilmaa tai happea kuten ilmastimissa, joten laitteen energiantarve on pienempi (Mixox MC 75 11,3 kgo /kwh (päällysveden happipitoisuuden ollessa,5 mg/l), ilmastin yleensä 1 kg/1 kwh). Menetelmän luonteesta johtuen Mixox-hapetus ei sovellu talviaikaiseen käyttöön sellaisissa järvissä, joista happi saattaa loppua kokonaan ennen kevättä. Kun hapekasta päällysvettä johdetaan vähähappiseen tai hapettomaan alusveteen, happea siirtyy virtauksen ja päällysveden happipitoisuuden tulon mukainen määrä. Alusveteen pumpattu päällysvesi sekoittuu tiheyserojen vuoksi tehokkaasti (kuva). Kevyemmän ja raskaamman veden seos nousee väliveteen ja kääntyy horisontaalisesti aiheuttaen alusveden kiertovirtauksen. Lopputuloksen alusveden tilavuus kasvaa ja sen lämpötila laskee talvella ja nousee kesällä. Kuva. Mixox-hapetusmenetelmä.

14 pvm Hormajärvi syvänne 15, ID nro 119 Kok. syv m Näytesyv, m Näkösyv m Lämpötila C Hapen kyll.% Happi, liuk mg/l NH-N,ei suod µg/l Kem. hapen kulutus mg/l Alkaliniteetti mmol/l Levärunsaus / ,-, 1,3 3, Klorof.- a µg/l PO-P, ei suod µg/l PO-P, suodatus polykarb., µm µg/l Kok.P, ei suod µg/l Kok.N, ei suod µg/l Nitriittinitraatti N, ei suod µg/l ,3,,5,5, , 1, , 7 1, , 7 9,3 3,, ,5 13 1,7, ,9 9, ,3 3,, , 1, ,-, 1, , 17,3 97 9,3 5 3,7,3, , 1, ,7 9 9, , 75, 19 3,7,, ,1 5 1,, , 75, ,3 1,3, 7,5 3,, ,, ,-, 3, , 19, 1 9,3 3,,5 1, ,7,,5 7 1, ,5 3, , 5,3 3,7, ,, ,5 3, , 19,, 11 3,7, ,, ,-, 1,1, ,1 1,1 77,3 3,9,3 5,, ,3 1,, ,1 7 7, , ,,3, , 1,7, ,1 73 7, ,7 1,7 1,1 75,1 3,9, 9,, , 5,,3 1 ph Rauta, hajotus µg/l Sameus FNU Sähk joht. ms/m Väriluku mg/l Pt Kiintoaine, hieno, suod. polykarb., µm mg/l