Limnologipäivät 2013 Ovatko vesistötutkimuksen ja -hoidon menetelmät ajan tasalla?

Transkriptio

1 Limnologipäivät 2013 Ovatko vesistötutkimuksen ja -hoidon menetelmät ajan tasalla? Säätytalo, Helsinki Ohjelma Keskiviikko Vesistötutkimustiedon käyttö hallinnossa ja päätöksenteossa Puheenjohtaja: Professori Jukka Horppila, Helsingin yliopisto 10:00 Ilmoittautuminen ja aamukahvi Seminaarin avaus 10:30 Avaussanat Professori Jukka Horppila, Helsingin yliopisto 10:40 Vesistöjä koskevan tutkimustiedon näkyminen Korkeimman hallinto-oikeuden päätöksissä Hallintoneuvos Kari Kuusiniemi, Korkein hallinto-oikeus 11:10 Tutkimustiedosta päätöksentekoon Tutkijatohtori Nina Tynkkynen, Tampereen yliopisto Tutkimuksen ja päätöksenteon ajankohtaisia haasteita 11:40 Vapon ympäristösitoumukset ja niiden toteutuminen Viestintäjohtaja Ahti Martikainen, VAPO 12:00 Talvivaaran vesienkäsittely ja vesistövaikutukset Tuotevastuupäällikkö Tuomas Vanhanen, Talvivaara 12:20 Kommenttipuheenvuoro Talvivaaran vesistövaikutuksiin Erikoistutkija Jaakko Mannio, Suomen ympäristökeskus 1

2 12:30 Itämeren kuormitustietojen ajantasaisuus ja luotettavuus Erikoistutkija Seppo Knuuttila, Suomen ympäristökeskus 13:00 Lounas (omakustanteinen) New monitoring tools Chair: Leena Nurminen, University Lecturer, University of Helsinki Language of the session: English 14:00 KEYNOTE Monitoring aquatic biodiversity using environmental DNA Post-doctoral researcher Philip Francis Thomsen, University of Copenhagen 14:30 Phytoplankton counting using ribosomal RNA barcodes future trends Academy Researcher Marja Tiirola, University of Jyväskylä 14:50 Multiples lines of evidence approach in characterizing the ecotoxicological risks of river estuaries affected by acidity and metals leached from acid sulphate soils Senior researcher Anna Karjalainen, Finnish Environment Institute 15:10 Coffee break, presentation of posters Data collection and the use of data Language of the session: English 15:30 KEYNOTE Aquatic sensors as tools for lake monitoring experiences from GLEON network Associate research professor Paul C. Hanson, University of Wisconsin 16:00 Continuous measurement of water quality in lake and coastal stations - data reliability and the use of data in various applications Senior Researcher Kari Kallio, Finnish Environment Institute 16:20 Nutrient losses from arable land versus natural background A case study using on line monitoring Researcher Pasi Valkama, The Water Protection Association of the River Vantaa and Helsinki Region 16:40 Continuous measurements of carbon gases and related biological processes in a boreal lake University Lecturer Anne Ojala, University of Helsinki 17:00 Wrap-up and closure of the first day of the seminar, presentation of posters 19:00 Dinner Hotel Arthur (Juhlasali) 2

3 Torstai :00 Aamukahvi Vesien tilan seuranta Puheenjohtaja: Kari-Matti Vuori, Johtava tutkija, Suomen ympäristökeskus 9:30 Seminaarin toisen päivän avaus Johtava tutkija Kari-Matti Vuori, Suomen ympäristökeskus 09:40 Suomen sisävesien ekologisen tilan päivitetyt arviointiperusteet ja niiden tulevaisuuden kehitystarpeet Erikoistutkija Jukka Aroviita, Suomen ympäristökeskus 10:00 Suuren järven pilaantuminen ja toipumiskehitys - ekologisen tilan muutokset ja luokituksen relevanssi Tutkijatohtori Kimmo Tolonen, Jyväskylän yliopisto 10:20 Sisävesien biologinen seuranta murrosiässä mihin suuntaan menee vesikasviseuranta? Yksikönpäällikkö Seppo Hellsten, Suomen ympäristökeskus 10:40 Vesienhoidon kalastoseurannat tietoa vesien tilan arviointiin, vesistökunnostuksiin, kalavesien hoitoon ja tutkimukseen Erikoistutkija Martti Rask, Riista- ja kalatalouden tutkimuslaitos 11:00 Tauko 11:20 Seuranta tarkentuu eri mittausmenetelmien tuloksia yhdistäen Erikoistutkija Pirkko Kauppila, Suomen ympäristökeskus 11:40 Ympäristölaatunormit vesien kemiallisen tilan arvioimisessa Ongelmia ja ratkaisuja Erikoistutkija Matti Leppänen, Suomen ympäristökeskus 12:00 Sisä- ja ulkovedet kohtaavat - kuinka tulisi yhdentää direktiivien (VPD, MSFD) haitallisten aineiden seurannat? Erikoistutkija Jaakko Mannio, Suomen ympäristökeskus 12:20 Lounas (omakustanteinen) 3

4 Vesistöjen kunnostus ja sen menetelmät Puheenjohtaja: Anne Ojala, Yliopiston lehtori, Helsingin yliopisto 13:20 Ovatko vesistöjen kunnostushankkeet ja hajakuormitusta vähentävät toimenpiteet lisääntyneet vesienhoitosuunnitelmien valmistumisen jälkeen? Johtava asiantuntija Antton Keto, Suomen ympäristökeskus 13:40 Sekoitushapetuksen vaikutuksia Vesijärven Enonselällä - kolmen vuoden kokemukset Tohtorikoulutettava Pauliina Salmi, Helsingin yliopisto 14:00 Pilaantuneiden sedimenttien kunnostus haitta-aineita sitovilla materiaaleilla Ympäristötoksikologian dosentti Jarkko Akkanen, Itä-Suomen yliopisto 14:20 Kahvitauko ja postereihin tutustuminen Soiden ja metsien vaikutus vesistöjen tilaan 15:20 Soiden ennallistaminen vesistöjen kuormittajana sekä potentiaalisena vesistökuormituksen vähentäjänä Vanhempi tutkija Tapani Sallantaus, Suomen ympäristökeskus 15:40 Metsätalouden ja turvetuotannon vedenlaadun seuranta TASO-hankkeessa Suunnittelija Pia Högmander, Keski-Suomen ELY-keskus 16:00 Yhteenveto ja seminaarin päätös Tilaisuutta ovat tukeneet Tieteellisten seurain valtuuskunta ja Helsingin yliopiston Ympäristötieteen laitos Esitelmien abstraktit (Oral presentation abstracts) sivut (pages) 5-23 Postereiden abstraktit (Poster abstracts) sivut (pages 24-41) 4

5 Esitelmät (Oral presentations) Pilaantuneiden sedimenttien kunnostus haitta-aineita sitovilla materiaaleilla Jarkko Akkanen ja Inna Nybom, Itä-Suomen yliopisto, Biologian laitos, Joensuu Haitta-aineilla pilaantuneiden sedimenttien kunnostus on monin tavoin haasteellista vesiympäristön dynaamisuuden, syvyyden tai esimerkiksi kunnostettavan alueen suuren pintaalan vuoksi. Lisäksi kunnostusmenetelmiä on rajallinen määrä eikä mikään niistä sovellu kaikkiin kohteisiin. Yleisimmät kunnostusmenetelmät ovat ruoppaus ja läjittäminen, peittäminen sekä monitoroitu luonnollinen palautuminen (monitored natural recovery, MNR). Menetelmät ovat usein kalliita ja ympäristöä rasittavia eivätkä välttämättä johda haluttuun lopputulokseen. Tätä taustaa vasten uusien menetelmien kehittäminen on tervetullutta. Yksi tällainen uusi menetelmä on erilaisten haitta-aineita sitovien materiaalien lisääminen pilaantuneisiin sedimentteihin paikan päällä (Ghosh et al. 2011). Menetelmän ajatuksena on lisätä sedimenttiin materiaaleja, jotka stabiloisivat haitta-aineet niin, että niiden kulkeutuminen ja kertyminen eliöihin vähenisi oleellisesti haittaamatta muutoin ekosysteemin toimintaa. Menetelmää on tutkittu laboratoriossa ja jo sovellettukin pilottihankkeissa USA:ssa ja Norjassa. Tutkimukset ovat keskittyneet hiilipohjaisiin materiaaleihin kuten aktiivihiili eri lähtömateriaaleista sekä biohiili. Pääasiallisena tarkoituksena on ollut tutkia niiden tehoa alentaa haitta-aineiden kertymiseen. Vähemmälle huomiolle on jätetty hiilimateriaalien muut ekologiset vaikutukset. Olemme tutkineet laboratoriokokein erilaisten hiilimateriaalien tehoa alentaa PCByhdisteiden kertyvyyttä pohjaeläimiin pilaantuneista sedimenteistä sekä mm. vaikutuksia pohjaeläinten ravinnonkäyttöön, selviytymiseen ja kasvuun. Koe-eliöinä on käytetty pääasiassa harvasukamatoa (Lumbriculus variegatus), mutta myös surviaissääsken (Chironomus riparius) toukkaa. Tulokset ovat osoittaneet, että hiilipartikkelien koko ja laatu määrittelevät niiden tehon sitoa haitta-aineita sedimentissä. Lisäksi sedimentin laatu voi vaikuttaa tehokkuuteen. Hiilipartikkelien on myös havaittu haittaavan mm. koe-eläinten ravinnonkäyttöä ja kasvua (Nybom et al. 2012). Tähänastiset tulokset viittaavat siihen, että mitä tehokkaampaa materiaali on sitomaan haitta-aineita, sitä voimakkaammat ovat myös haittavaikutukset. Näin ollen paikallisten olosuhteiden ja eliöstön tunteminen sekä hyötyjen ja haittojen arviointi on tärkeää myös tämän kunnostusmenetelmän kohdalla. Ghosh U, Luthy RG, Cornelissen G, Werner D, Menzie CA In-situ sorbent amendments: A new direction in contaminated sediment management. Environ. Sci. Technol. 45: Nybom I, Werner D, Leppänen MT, Siavalas G, Christanis K, Karapanagioti H, Kukkonen JVK, Akkanen J. Responses of Lumbriculus variegatus to different activated carbon doses and particle sizes in two sediments. Environ. Sci. Technol. 46:

6 Suomen sisävesien ekologisen tilan päivitetyt arviointiperusteet ja niiden tulevaisuuden kehitystarpeet (Updated criteria and future development needs of ecological status assessment of Finnish inland surface waters) Jukka Aroviita, Suomen ympäristökeskus, Vesikeskus, sisävesiyksikkö, Oulun yliopisto EU:n vesipolitiikan puitedirektiivin (VPD) ja Suomen vesienhoitolain edellyttämä pintavesien ekologisen ja kemiallisen tilan arviointijärjestelmä valmistui vuonna 2008 vesienhoidon 1. suunnittelukautta ( ) varten. Vesien tilaa tulee arvioida ensisijaisesti eliöstön perusteella ja suhteessa luonnontilaan, eli suhteessa vesimuodostumatyypeille ominaisiksi määriteltyihin biologisiin vertailuoloihin. Mitä enemmän biologisten laatutekijöiden (kasviplankton, vesikasvillisuus ja päällyslevästö, pohjaeläimistö, kalasto) ominaisuudet eroavat niille määritellyistä vertailuoloista, sitä heikommaksi vesistön ekologinen tila luokitellaan (viisiportaisella asteikolla erinomainen, hyvä, tyydyttävä, välttävä ja huono). VPD:n tavoite on tilaluokka hyvä kaikille paitsi voimakkaasti muutetuiksi erikseen nimetyille vesimuodostumille. Tilaluokassa hyvä vain vähäiset muutokset vertailuoloista eli erinomaisesta tilasta ovat sallittuja. Lisäksi erinomaisessa tilassa olevien vesimuodostumien tila ei VPD:n mukaan saa heiketä. Luokittelujärjestelmän arviointiperusteet julkaistiin vuonna 2009 ympäristöhallinnon ohjeita - sarjassa (OH 3/2009) ja arvioinnin tulokset on esitetty www-sivuilla ( Tämä ensimmäinen tila-arviointi tehtiin monin osin puutteellisilla laskennallisilla kriteereillä ja biologisilla aineistoilla. Vain 14 % rajatuista vesimuodostumista arvioitiin jonkin biologisen laatutekijän (yleensä kasviplanktonin klorofyllin) ja vain 3 % vähintään kahden biologisen laatutekijän perusteella. Tarve sekä biologiselle seurantatiedolle että ekologisen tilan arviointijärjestelmän kehittämiselle onkin hyvin suuri niin Suomessa kuin muualla EU:ssa. Vuosina Syke ja RKTL kehittivät vesien tilan arviointijärjestelmää vesienhoidon 2. suunnittelukautta varten. Työssä arviointijärjestelmästä pyrittiin saamaan kattavampi ja luotettavampi. Etenkin järjestelmään kehitettiin uusia luokittelumuuttujia viimeaikaisten tutkimusten tulosten perusteella, päivitettiin vertailuoloja perusseurannan tuottamien uusien aineistojen perusteella, sekä otettiin huomioon VPD:n interkalibrointi eli jäsenvaltioiden tilan arviointiperusteiden yhteismitallistaminen (OH 7/2012). Tänä vuonna alueelliset ELY-keskukset arvioivat vesiensä tilaa näiden uusien kriteerien ja pääsääntöisesti vuosien seurantatulosten perusteella. Tässä esityksessä esittelen nykyisen sisävesien ekologisen tilan laskennallisen arviointijärjestelmän perusteita ja pohdin niiden tulevaisuuden jatkokehitystarpeita viimeaikaisen tutkimustiedon ja perusseurannan tuottaman biologisen tiedon määrän valossa. Arvioinnissa vertailuolot on perustettu pääsääntöisesti vertailupaikkojen kategorisen tyypittelyn avulla. VPD:n mukaan tyypeille ominaiset biologiset vertailuolot voivat kuitenkin perustua joko vertailualueisiin tai mallintamiseen tai näiden menetelmien yhdistelmään ja että mallintamiseen perustuvat tyypille ominaiset biologiset vertailuolot voidaan määritellä käyttäen ennustavaa mallinnusta tai takautuvia menetelmiä. Luonteeltaan jatkuvan biologisen vaihtelun huomioiminen onnistuukin viimeaikaisten tutkimusten perusteella paremmin ennustavan mallinnuksen ja jatkuvien ympäristömuuttujien avulla kuin kategorisen tyypittelyn avulla. Vertailuolojen tarkempi määrittely mallinnuksen keinoin mahdollistaisi ihmistoiminnan aiheuttamien muutosten herkemmän havaitsemisen ja näin virheettömämmät tila-arviot, kenties tyypittelyperustaista lähestymistapaa pienemmällä vertailupaikkojen määrällä. Kaiken kaikkiaan tila-arvioinnin tarkkuuden parantaminen palvelee suoraan kustannustehokasta vesienhoitoa 6

7 vertailuolojen tarkan määrittelyn ja kattavan biologisen tiedon avulla vesistöjen virheluokitukset vähenevät ja niiden kunnostustoimet voidaan suunnata tehokkaammin. Aquatic sensors as tools for lake monitoring experiences from GLEON Paul C. Hanson, Research Professor, University of Wisconsin, Center for Limnology, USA Lake ecosystems around the globe are experiencing rapid change due to multiple stressors. Demands placed on the services that lakes provide will intensify as the human population increases and changes occur in land use and climate. Our capacity to understand and adapt to change depends on our basic understanding of lake ecosystems, the broad availability of observational data, and the development of analytical frameworks that enable us to answer critical questions and make informed projections about the future state of lakes. In response to these needs, an international community of limnologists, ecologists, information technology experts, and engineers have formed GLEON (the Global Lake Ecological Observatory Network) with a common goal of building a scalable, persistent network of lake ecology observatories. By pooling resources, including expertise, data from sensor networks, and modeling and cyberinfrastructure, GLEON has increased scientific capacity for the global community in a number of ways: formation of new international collaborations that provide diverse perspectives and knowledge; development of analytical tools for lake modeling and simulation; creation of data sets spanning broad spatio-temporal scales and ecosystem gradients; an educational framework for training graduate students in international team science. This increased capacity has led to new discoveries about lakes and has emphasized the value of lake observatories in advancing knowledge of the natural world. Sisävesien biologinen seuranta murrosiässä mihin suuntaan menee vesikasviseuranta? Seppo Hellsten 1), Janne Alahuhta 2) ja Antti Kanninen 3). 1) Suomen ympäristökeskus, Oulu, 2) Oulun yliopisto, Maantieteen laitos, Oulu, 3) Pohjois-Savon Ely-keskus, Kuopio seppo.hellsten@ymparisto.fi Suomen sisävesien biologista seurantaa on kehitetty merkittävästi vesipolitiikan puitedirektiivin voimaantulon jälkeen 2000-luvulla. Seurannan kehittäminen on ollut suurelta osin menetelmäkehitystä. Maastomenetelmiä ja näytteenottoa on kehitetty yhtenäisemmäksi, lajintuntemusta ja siihen liittyviä määritysmenetelmiä on parannettu, tietokantoja on kehitetty ja ennen kaikkea aineistosta laskettaviin muuttujiin on panostettu paljon. Toisaalta uudet kansainväliset seurantavelvoitteet luovat uusia haasteita biologisen seurannan kehittämiselle ja valtiohallinnon supistuvat voimavarat pakottavat miettimään käytäntöjen uudistamista. Makrofyyttiset vesikasvit ovat tyypillinen esimerkki suhteellisen hyvin tunnetusta vähälajisesta lajiryhmästä, jonka käyttö seurannassa on kehittynyt vasta viime vuosina. Seuranta koostuu maastohavainnoista, lajimäärityksistä ja muuttujien laskennasta. Kaikkiin edellä mainittuihin osatehtäviin sisältyy runsaasti virhetekijöitä ja seurannan eri vaiheet voidaan tehdä monella tavalla. Maastomenetelmät voidaan jakaa linja-, ruutu- tai aluemenetelmiin, jotka täyttävät periaatteessa kansainvälisen CEN-standardin vaateet. Liian vähäinen havaintoaineisto pienentää lajilukumäärää, mutta toisaalta keskittyminen suojaisiin lahtiin vääristää tilamääritystä kuormittuneeseen suuntaa. Havaintojen keskittyminen rannan tuntumaan muuttaa myös 7

8 tilamääritystä rehevään suuntaan, koska karun veden indikaattorit kasvavat syvemmällä. Harvinaisia lajeja on helpompi havainnoida menetelmällä, jossa käydään mahdollisimman suuri alue läpi. Lajimäärityksien suhteen oleellinen kysymys on, että mikä on eri elomuotojen merkitys ja mukanaolo havainnoinnissa. Pohjoismaiseen perinteeseen kuuluu myös ilmaversoisten havainnointi, kun taas Keski-Euroopassa tarkastellaan pääsääntöisesti rehevöitymiselle herkkiä aitoja vesikasveja. Ilmaversoisten hylkääminen vaikeuttaa veden pinnan säännöstelyn vaikutusten seurantaa ja lisäksi uusimmissa tutkimuksissa on havaittu ilmaversoisten kertovan maankäytön muutosten vaikutuksista muita paremmin. Lisäksi ilmaversoisten mukanaolo auttaa hahmottamaan järven rantavyöhykkeen merkitystä elinympäristönä ja ekosysteemipalvelujen tarjoajana. Eurooppalaisessa vesien luokittelun interkalibroinnissa on keskitytty pitkälti kuvaamaan vesikasvien suhdetta rehevöitymispaineeseen, jota on arvioitu pääasiassa veden kokonaisfosforipitoisuuden avulla. Fosforiherkkien indikaattoreiden käytössä on myös ongelmia, koska monet harvinaiset lajit ovat rehevän veden suosijoita ja virhetulkinta voi johtaa arvokkaiden luontokohteiden luokitteluun huonoksi. Suomalaiset vesikasvi-indikaattorit perustuvat pääosin yhteisöekologisiin mittareihin ja kuvaavat erittäin hyvin tilan poikkeavuutta luonnontilasta. Lisäksi yhteisöindikaattori kuvaa suoraan säännöstelyn, rehevöitymisen ja vaikkapa happamoitumisen aiheuttamaa yhteispainetta. Kaukokartoituksesta on odotettu helpotusta suhteellisen työvaltaiselle vesikasvitutkimukselle. Satelliitti- ja ilmakuvatulkinnan kautta on saatu tarkkaa tietoa näkyvästä ilmaversois- ja kelluslehtisvyöhykkeestä, mutta sameissa vesissä vedenalaisen lajiston havainnointi ei ole onnistunut. Pienoislennokeilla on pystytty kuvien resoluutiota kasvattamaan oleellisesti, mutta työmäärä on säilynyt suurena, koska maastohavaintoja täytyy tehdä miltei yhtä paljon kuin aiemminkin. Rantavyöhykkeen kasvittumisaste näyttää olevan uusi rehevöitymistä suhteellisen luotettavasti kuvaava muuttuja, joka ei tosin kerro juurikaan monimuotoisuudesta. Pohdittaessa vesikasviseurantojen tulevaisuutta tulee arvioida kriittisesti myös tulevia seurantatarpeita. Nykyinen suhteellisen työläs seurantamenetelmä tarjoaa hyvän kuvan sekä lajiston monimuotoisuudesta että rannan vyöhykkeisyydestä mukaan lukien rehevöitymistä kuvaavan suurimman kasvusyvyyden. Siirtyminen yksinkertaisen ja todennäköisesti halvemman indikaattorin käyttöön voi osoittautua myöhemmin kalliiksi. Esimerkkinä voi mainita EU:n uuden suunnitelman Euroopan vesivarojen turvaamiseksi (COM/2012/0673), jossa korostetaan seurannan merkitystä ja samalla esimerkiksi ympäristövirtaamien määrittämisen tärkeyttä. Nykyisen seurantamenetelmän perusteella voidaan suhteellisen helposti arvioida myös tulvan suuruutta ja merkitystä rantavyöhykkeellä järvissä. Menetelmien työläyttä voidaan vähentää sekä koulutuksella että erityisesti tietokantojen ja niihin liittyvien työkalujen kehittämisellä. Niihin tulisi tulevaisuudessa panostaa merkittävästi. Continuous measurement of water quality in lake and coastal stations - data reliability and the use of data in various applications Kallio, K 1., Lepistö, A. 1, Räsänen, I. 2, Lindfors, A. 3, Koponen, S. 1 and Huttula, T. 1 1 Finnish Environment Institute, 2 Lappeenranta Region s Environmental Office, 3 Luode Consulting Oy kari.y.kallio@ymparisto.fi 8

9 We present results of continuous water quality measurements in Lake Pyhäjärvi (Säkylä, SW Finland), Lake Pien-Saimaa (SE Finland) and Finnish coastal waters (Gulf of Finland). In the lakes the measurement platform is an anchored raft with data logger and other electronics mounted inside a steel/aluminium case. In coastal waters three standard navigational buoys were in 2012 replaced with smart buoys (diameter 50 cm) equipped with sensors, data logger, battery and GSM modem. The sensors measure chlorophyll a and phycosyanin fluorescence, turbidity, temperature and conductivity (coastal). The lake stations also have sensors for oxygen and NO 3. Measurement depth is 1.5 m (lakes) or 2.5 m (coastal). In addition temperature and oxygen is measured at three depths in the lakes and Lake Pyhäjärvi platform includes a weather station. Sensors collect data with 1 h interval and measurements are transmitted via GSM network to a web-server typically twice a day. Optical sensors are automatically cleaned with compressed air or wiping brushes. In coastal sites fouling is also prevented by the use copper in mesh screens and sonde guards. The results show the importance of additional manual cleaning of the sensors. Control water samples are typically collected twice a month for quality control and for making the site specific correction equations. The results of Lake Pyhäjärvi clearly show that a generic chlorophyll a correction equation for the whole season requires inclusion of phycosyanin fluorescence in the correction. The correction equation varies only slightly between years, suggesting that the number of control samples could be decreased. This requires that the sensors are kept clean during the whole measurement season and annual calibration of the sensors. Continuous measurements can provide valuable information for citizens, algal reporting by authorities, routine monitoring, bio-optical modeling, remote sensing validation and algorithm development, process studies, ecosystem model testing and and data assimilation. In lake Pyhäjärvi we combined the bio-optical model developed for Finnish lakes with the sensor data to produce time series of Secchi disc transparency. The optical model also enables the calculation of spectral diffuse attenuation coefficient, which proves information of light attenuation at different wavelengths. The use of the data for remote sensing validation is demonstrated in Lake Pyhäjärvi. The main advantage for remote sensing is that temporally intensive data provide a match-up for every cloudless image. We will also discuss how continuous measurements could support process studies. Multiples lines of evidence approach in characterizing the ecotoxicological risks of river estuaries affected by acidity and metals leached from acid sulphate soils K. Karjalainen1, J. Wallin1, J. Järvistö1, E. Schultz2, T. Hovinen1, Leppänen M1, & K.-M. Vuori1, Finnish Environment Institute, SYKE Laboratory Centre, Research and Innovation laboratory 1 Jyväskylä Unit, 2 Helsinki Unit Anna.Karjalainen@ymparisto.fi Finland has the largest acid sulphate soil (ASS) area in Europe (Roos & Åström 2005). Draining of AASs for agriculture and other land use activities enhance oxidation of sulphide layers and consequent formation of sulphuric acid and leaching of metals. Acid runoff and high concentration of dissolved metals have deteriorated ecological status of water bodies for centuries along the Western coast of Finland. While ASSs effects on river ecosystems are well known, knowledge on impacts in estuaries is scarce. This study is part of a CATERMASS project aiming to specify and mitigate environmental risks of ASSs under changing climate. Estuary water resembles river water at high discharge. The river water cadmium (Cd), nickel 9

10 (Ni) and lead (Pb) concentration comparisons to environmental quality standards (EQs) indicated Cd concentrations were exceeded during 3/2009 9/2010 at River Kyrönjoki, R. Maalahdenjoki and R. Närpiönjoki while the concurrent ph minima at the estuaries were 5,0, 4,3, and 5,5 respectively. Hazard quotients (HQs) for aluminium (Al), zinc (Zn) and Cd were generated using USEPA ECOTOX database, and the HQs revealed that Al seemed to be one major problem in the studied estuaries affected by ASSs. Metal concentration normalization to a standard sediment containing 10% of sediment organic material (as loss of ignition) and 25% of clay on a dry weight basis revealed 6 of the estuary sediments had negligible metal pollution levels, 8 were elevated, and 3 of the sediments were clearly contaminated according to the national criteria (2004) at the time of our sediment sampling. Ecotoxicological risk assessment in 14 Ostrobothnian river estuaries affected by ASS hotspot area is based on exposure assessment and some ecological effect profiles, and we used multiples lines of evidence approach to finally characterize the ecotoxicological risk of ASS-affected estuaries. Methodological pros and cons can be discussed. Seurantatieto tarkentuu eri mittausmenetelmien tuloksia yhdistäen Pirkko Kauppila, Jenni Attila, Sari Mitikka, Juhani Kettunen, Kari Kallio ja Seppo Kaitala, Suomen ympäristökeskus, Helsinki pirkko.kauppila@ymparisto.fi Suomen vedenlaadun seurannalla pitkät perinteet: kansallisesti vedenlaatua on seurattu aina 1960-luvulta lähtien. Tällä hetkellä seuranta perustuu paljolti kiinteiltä havaintopaikoilta otettuihin ja laboratoriossa analysoituihin vesinäytteisiin. Asemien sijainnissa on huomioitu vesialueen ominaispiirteet ja kuormituslähteet. Järvien havaintoasema on sijoitettu yleensä syvänteen kohdalle, ja näytteenotto ajoitettu siten, että kerrostuneisuuskausien ja täyskierron aikaisesta tilasta saadaan selkeä kuva. Viime vuosikymmenen aikana perinteinen seuranta on kuitenkin joutunut haasteiden eteen taloudellisten resurssien vähentyessä ja kansainvälisiin velvoitteiden samanaikaisesti kasvaessa. Esimerkiksi EU direktiivit ja HELCOM:n puitteissa tapahtuva Itämeri-yhteistyö edellyttävät sekä alueellisesti että ajallisesti kattavaa seurantatietoa, jota ei nykyiselläkään seurantaverkolla ole mahdollista saada laatuvaatimuksista tinkimättä. Siten vesiensuojelun suunnittelun pohjana toimiva ekologinen luokittelu on niukan aineiston vuoksi osittain epäluotettavaa. Satelliittikuvat, reittialuksiin ja mittausasemille asennetut anturit ja näytteenottimet ovat kuitenkin nopeassa tahdissa tulossa perinteisten menetelmien rinnalle vedenlaadun seurannassa. Erityisesti merialueiden ja suurten järvien laadun vaihtelusta on mahdollista saada alueellisesti ja ajallisesti aiempaa kokonaisvaltaisempi käsitys. SYKEssä on 1990-luvulta lähtien kehitetty satelliittikuviin perustuvia kaukokartoitusmenetelmiä, joiden avulla on arvioitu kasviplanktonin a-klorofylliä, sameutta ja pintalämpötilaa. Kehityksen alla on myös humuksen ja näkösyvyyden arviointiin soveltuvat menetelmät. Päivittäisiä tietoja koostetaan viikoittaisiksi ja kausittaisiksi kokoomatuotteiksi. Alg@line -seuranta koskee Itämerellä liikennöivien reittilaivoja, joiden pohjiin on asennettu läpivirtausputkisto vesinäytteiden keruuta ja jatkuvatoimisten antureiden avulla tapahtuvaa vedenlaadun mittausta varten. Seuranta on tuottanut mittausaineistoa sekä rannikolta että avomereltä vuodesta 1993 lähtien. Alg@line-järjestelmään kuuluvilla laivoilla havainnoidaan lämpötilaa, sähkönjohtokykyä (suolapitoisuus), kasviplanktonin määrää kuvaavaa 10

11 klorofyllifluoresenssia ja humuksen määrää kuvaavaa CDOM-fluoresenssia. Havainnot tehdään viiden metrin syvyydeltä noin 250 m välein. Viime kesänä SYKE osallistui hankkeeseen, jossa testattiin merten väylämerkkeinä toimivien poijujen soveltuvuutta vedenlaadun jatkuvatoimiseen mittaamiseen. Kolme Suomenlahden merenkulkuviittaa korvattiin älyviitoilla, jotka varusteltiin paitsi lämpötilan ja suolaisuuden mittareilla myös optisilla antureilla sameuden, a-klorofyllin ja sinilevien fykosyaani -pigmentin mittausta varten. Mittauksia tehtiin tunnin välein mittaussyvyyden vaihdellessa kahden ja kolmen metrin välillä. Aineistojen tarkkuus arvioitiin laboratorioiden vertailukokeissa. Ympäristöhallinnon seurantaohjelmat on tarkoitus päivittää kuluvan vuoden aikana. Tehtävä on haastava ja edellyttää uudenlaista lähestymistapaa seurantaohjelman laadintaan. Tämän vuoksi viime vuoden aikana on aloitettu eri seurantalähteistä olevien aineistojen vertailu kokonaisvaltaisempien tila-arvioiden mahdollistamiseksi. Esimerkiksi kaukokartoitus- ja vedenlaatutulosten trendivertailut ovat tuottaneet lupaavia tuloksia aineistojen vastaavuuksia ja eroavaisuuksia tulkittaessa. Satelliittihavaintojen avulla on mahdollista täydentää vedenlaadun tuloksia: kaukokartoitusaineiston avulla voidaan kuvata koko vesimuodostuman keskimääräinen a-klorofylliarvo kausi- ja vuosivaihteluineen ja soveltaa tietoa myös samantyyppiselle alueelle, josta vedenlaatutietoa ei ole saatavilla. Samoin satelliitti-, älyviitta-, Alg@line- ja perinteisistä vedenlaatuaineistoista tuotetut koosteet havainnollistavat hyvin, miten eri tavoin mitattu tieto täydentää toisiaan. Aineistojen keskinäinen vertailu ei ole kuitenkaan aina suoraviivaista; samanaikaisia havaintoja ei useinkaan ole saatavilla. Vedenlaadun tulkintaan soveltuva satelliitti-instrumentti ei kykene myöskään pilvien läpi tuottamaan arviota vesialueen vedenlaadusta. Oman haasteensa kuvaan tuo mukaan myös bio-optinen malli, jolla tulkitaan vedenlaatua satelliitin havaitsemalta kuva-aineistolta. Malli kehitetään kuvaamaan veden optisia ominaisuuksia tietyntyyppisiin vedenlaatuun liittyviin alkuoletuksiin perustuen. Kansallisen seurannan uutena lähestymistapana on tarkoitus soveltaa kaikkien seuranta-aineistojen yhteistarkastelua. Tulevaisuudessa tähtäimessä on eri tietolähteistä peräisin olevien aineistojen yhdistäminen matemaattisen mallin avulla. Ovatko vesistöjen kunnostushankkeet ja hajakuormitusta vähentävät toimenpiteet lisääntyneet vesienhoitosuunnitelmien valmistumisen jälkeen Keto Antton, Suomen ympäristökeskus, Helsinki antton.keto@ymparisto.fi Valtioneuvosto hyväksyi vesienhoitosuunnitelmat vuoteen 2015 seitsemälle vesienhoitoalueelle, jotka kattavat koko Manner-Suomen. Suunnitelmat ovat osa EU:n vesipolitiikan puitedirektiivin toimenpanoa. Vesienhoidon suunnittelua varten Suomi on jaettu seitsemään (pl. Ahvenanmaa) vesienhoitoalueeseen, joille elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskukset (ELY-keskukset) ovat koonneet vesienhoitosuunnitelmat. Vesienhoidon suunnittelu on laajin Suomen vesiä koskeva kehittämishanke kautta aikojen. Vesienhoitosuunnitelmien ja toimenpideohjelmien valmisteluun osallistuivat ELYkeskuskohtaiset vesienhoidon yhteistyöryhmät, joihin on koottu mahdollisimman kattavasti alueen eri etu- ja sidosryhmien edustus. Sen lisäksi kaikilla oli mahdollisuus osallistua vesienhoidon suunnitteluun kolmessa lakisääteisessä kuulemisessa. Suunnitteluprosessin aikana on myös tehty aktiivisesti yhteistyötä sidosryhmien kanssa sekä alueellisesti että valtakunnallisesti. 11

12 Vesienhoitosuunnitelmissa on esitetty vesien tilatavoitteiden saavuttamiseksi tarvittavat toimenpiteet ja ohjauskeinot sekä niiden kustannukset. Valtioneuvosto antoi suunnitelmat hyväksyessään lausuman, jossa se edellytti laadittavaksi laajapohjaisena yhteistyönä mm. vesienhoidon toimenpiteiden toteutumisen seurantajärjestelmän. Vesienhoitosuunnitelmissa ehdotettiin yli 2500 toimenpidettä valuma-alueelta tulevan hajakuormituksen vähentämiseksi ja yli 600 toimenpidettä vesistöjen kunnostussektorille. Toimenpiteet kuvattiin vesienhoidon toimenpideohjelmiin ja ne tallennettiin toimenpideohjelmien lisäksi ympäristöhallinnon HERTTA-tietojärjestelmään. Ensimmäisissä vesienhoitosuunnitelmissa ehdotettujen toimenpiteiden toteutumisesta tehtiin arvio joulukuussa 2012, kolme vuotta suunnitelmien valmistumisen jälkeen. ELY-keskukset tekivät ensin arvion omalla alueellaan, jonka jälkeen tieto yhdistettiin vesienhoitoaluekohtaisesti ja lopuksi valtakunnalliseksi kokonaisarvioksi, joka raportoitiin EU-komissiolle. Vaikka kokonaisuutena vesienhoitosuunnitelmissa esitetyt hajakuormitusta vähentävät toimenpiteet ovat käynnistyneet monilla toimialoilla, ollaan suunnitellusta aikataulusta reilusti myöhässä. Monet metsätalouden toimenpiteet kuten eroosiohaittojen torjunta ja kunnostussektorin toimenpiteistä rehevöityneiden järvien kunnostukset ja säännöstelyjen kehittämishankkeet ovat käynnistyneet hyvin. Maataloudessa peltojen talviaikainen kasvipeitteisyys ja neuvonta ovat lisääntyneet lähes toivotulla tavalla. Parantamisen varaa luonnollisesti vielä löytyy usealta toimialalta. Haja-asutuksen toimenpiteistä on toteutunut varsin pieni osa johtuen mm. hajajätevesisäännösten muuttamisesta, joka hidastutti merkittävästi jätevesien käsittelyn tehostamistoimia. Samoin useissa maatalouden vesiensuojelua edistävissä toimenpiteissä, kuten suojavyöhykkeissä ja optimaalisessa lannoituksessa, ei ole tapahtunut toivottavaa edistystä. Vesistöjen ekologista luokittelua ollaan parhaillaan päivittämässä. Uusi ajantasainen tila-arvio, joka valmistuu keväällä 2013, antaa mahdollisuuden arvioida toimenpiteille aikaansaatua vaikutusta. Vaikka arvio tulee olemaan varsin yleispiirteinen, se tarjoaa silti mielenkiintoisen mahdollisuuden pohtia vesiensuojelun vaikuttavuutta Suomessa. Ympäristölaatunormit vesien kemiallisen tilan arvioimisessa Ongelmia ja ratkaisuja (Environmental Quality Standards for assessing chemical status of waterbodies Problems and solutions) Leppänen, M.T., Suomen ympäristökeskus, SYKE, Tutkimus- ja innovaatiolaboratorio, Jyväskylä (Finnish Environment Institute, Jyväskylä) Article 16 of the Water Framework Directive (WFD) (EC 2000) sets out the strategy against chemical pollution of surface waterbodies. The chemical status assessment is used alongside the ecological status assessment to determine the overall quality of a waterbody. Environmental Quality Standards (EQSs) are tools used for assessing the chemical status of waterbodies. The EQS Directive (EC 2008) establishes the maximum acceptable concentration and/or annual average concentration for 33 priority substances and 8 other pollutants which, if met, allows the chemical status of the waterbody to be described as good. Currently, there are no EQS for sediment phase and only three chemicals proposed for the biota EQS. The determination of the whole EU wide EQS values is based on data from ecotoxicity tests generated in laboratories with variable number of standard test species and endpoints. Assessment factors are used to deal with an uncertainty arising when extrapolating between laboratory and real world. 12

13 Many of the priority chemicals are hydrophobic and their distribution and fate is greatly affected by water quality. As the laboratory tests are mainly conducted in standard artificial water only, the characteristics of the monitored water bodies make the application of the EQS values unreliable. The main player is the dissolved organic carbon (DOC) that will reduce the concentration of active chemical fraction in a media. In contrast, artificial standard test waters are basically free of organic carbon and the whole concentration is practically active, freely available. For example, freely dissolved fraction of benzo[a]pyrene can vary from 80 % to 10 % in natural Finnish lake waters ranging from 2 to 20 mg/l in DOC. Speciation of metals is influenced by many water variables that can form ligands turning a large fraction of metal unavailable for biota. This was witnessed in the River Kyrönjoki data where speciation of cadmium was estimated with a Biotic Ligand Model (BLM). Clearly, the application of EQSs needs a revision in a site-specific risk assessment. There are several approaches that could be applied to improve standard monitoring. 1) Priority chemicals could be tested in a range of typical Finnish waters and a relationship between major water variables and chemical toxicity could be established, 2) Passive samplers could be applied to detect freely dissolved concentrations, 3) BLM model could be used to calculate free, active metal as well as the concentration inducing toxicity. Suspected hot spots, especially sediments, may require additional work like toxicity testing, Effect-Directed-Analysis, Toxicity- Identification-Evaluation, ecological survey and high-resolution chemical analyses. A sound application of the EQS concept is based on the understanding of bioavailability issue and the determination of local factors influencing on it. By this way, different geographical areas in EU member states could apply WFD with better confidence on successful chemical status assessment. Makeaa ja suolaista - kuinka tulisi yhdentää direktiivien (VPD, MSFD) haitallisten aineiden seurannat? Jaakko Mannio, Suomen ympäristökeskus SYKE, Haitallisten aineiden yksikkö jaakko.mannio@ymparisto.fi Vesipuitedirektiivin näkökulma on pääsääntöisesti viritetty Keski-Euroopan jokivesille. Siellä haitallisten aineiden (kuten ravinteidenkin) vuo kulkee paikasta ja maasta toiseen vesifaasin ja suspendoituneen aineksen mukana. Päästölähteet ovat helminauhana jokivarsilla. Syntejä on sedimenteissäkin, mutta ne liikkuvat eikä syyllisiä voida tai haluta enää nimetä. Näillä lähtökohdilla VPD keskittyi arvioimaan haitallisten aineiden merkitystä vain vedessä. Toisin on merellä, ja toisin on pohjoisissa järvissä. Pahimmat ongelmat liittyvät laajaan aineryhmään, jolle on monta nimeä: POPs, PHS, ja vaaralliset aineet. Kaikki ovat P,B, tai T eli pysyviä, biokertyviä tai toksisia. Niiden päästölähteet ovat usein diffuuseja, vanhoja tai kaukana. Elohopea, TBT, dioksiinit ja muut organohalogeenit: useimmat ovat jo kielletty mitä VPD sille enää voi? Merialueiden sopimukset (OSPAR, HELCOM, MEDPOL) ovat painineet jo kauan näiden ongelma-aineiden kanssa, ja kokemusta ja manuaalia löytyy moneen tarpeeseen. Siksipä EU komissionkin piirissä alkoivat päät yhdentyä kun Meristrategiadirektiiviä alettiin konkretisoimaan. Huomattiin, että aineita olisikin tehokkainta seurata siinä matriisista missä ne esiintyvät (!). VPD:n puitteissa on tällä hetkellä laatunormi kolmelle aineelle biotassa (meillä ahven), mutta lisää on tulossa (palonestoaineita PBDE ja HCBD sekä pintakäsittelyaine PFOS). Nämä aineet ovat jo vuosia olleet Itämeren toimintaohjelmassa (BSAP). Eräs vielä ratkaisematon 13

14 ongelma on kuitenkin eri aineiden seurantafrekvenssien määrittely kustannustehokkaaksi. Esimerkki: mikäli aineen pitoisuus ei enää heijasta kuormituksen muutosta, kannattaako sitä seurata vuosittain? Yhdentämisen luonnollinen ja myös pakollinen paikka on rannikkoalueet. Siellä molemmat direktiivit ovat voimassa ja kansallinen vesien- ja merenhoito kohtaavat. Näille alueille myös Suomessa kohdistuu monipuolisin haitallisten aineiden kuormituskirjo. Tämän vuoksi näille alueille kannattaa myös seurannassa ja sen kehittämisessä panostaa monipuolisesti. Esimerkiksi MSFD ottaa aineiden vaikutusten seuraamisen paremmin huomioon kuin VPD, jolla olisi tässäkin opittavaa. Muitakin työkaluja tilanteen arvioimiseksi tulisi kehittää kuten passiivikeräimiä ja sedimenttiprofiilien tulkintaa. SYKE on valmistellut ohjeistusta vaarallisten ja haitallisten aineiden seurannasta ja kokonaisvaltaisemmasta huomioimisesta pinta- ja rannikkovesien hoidossa. Seurannan järjestelyt ovat vielä valmisteilla ja vaativat lähivuosina tiivistä yhteistyötä SYKEn, ELY-keskusten ja muiden tutkimuslaitosten (RKTL, GTK, STUK, Evira, THL) välillä. Continuous measurements of carbon gases and related biological processes in a boreal lake Anne Ojala 1, 1 Jukka Pumpanen 2, Jaana Bäck 3, Ivan Mammarella 4 and Timo Vesala 4, 1 University of Helsinki, Department of Environmental Sciences, Lahti, 2 University of Helsinki, Department of Forest Sciences, Helsinki, 3 Department of Forest Sciences, University of Helsinki, Helsinki, 4 Department of Physics, Division of Atmospheric Sciences, Helsinki anne.ojala@helsinki.fi For a multidisciplinary integration of limnology, forest ecology and atmospheric physics we have constructed a floating platform on a typical boreal humic lake for high precision continuous measurements of carbon gases and related biological processes. Besides the lake itself, we monitor the main inflow and the outflow. Lake Kuivajärvi (max depth ca. 14 m, length ca. 2 km, width ca. 300 m) is strongly affected by the surrounding managed coniferous forests through allochthonous loading of organic and inorganic compounds originating from the catchment. Thus, also the catchment is intensively monitored and forms a SMEAR II station for measuring ecosystem atmosphere relations, especially material and energy fluxes. The site also belongs as a full ecosystem station to the European Integrated Carbon Observation Systems (ICOS). On the lake (Lake-SMEAR station) we have since 2010 measured continuously fluxes of carbon dioxide, energy and momentum using the eddy covariance system. In summer 2012 we installed an eddy covariance system for methane flux measurements. Photosynthesis and carbon mineralization through community respiration are monitored with carbon dioxide probes connected to gas collection units submerged to appropriate depths in the water column. The carbon dioxide probes are also used in the streams to monitor carbon dioxide concentrations. To monitor the stability of water column, important for biology and gas exchange, we use an extensive thermistor chain. The continuous measurements are supplemented with regular, discrete sampling of water column gas (CO 2, CH 4, N 2 O, O 2 ) and nutrient concentrations. For carbon, we also sample DOC and POC and for primary producers, chlorophyll and phytoplankton community composition. On campaign basis we have studied lacustrine VOC fluxes and surface water turbulence. The array of these state-of-the-art measurements is now changing our perception on functioning of boreal lake ecosystems and has shown that these ecosystems are far more dynamic than anticipated on the basis of the traditional weekly/monthly samplings. The continuous measurements have also unequivocally revealed the crucial importance of physics for the lacustrine processes. Thus 14

15 although casting a shadow over traditional monitoring programmes these approaches open up an avenue for new scientific findings in limnology. Vesienhoidon kalastoseurannat tietoa vesien tilan arviointiin, vesistökunnostuksiin, kalavesien hoitoon ja tutkimukseen Martti Rask, Mikko Olin, Teppo Vehanen, Tapio Sutela ja Jukka Ruuhijärvi, Riista- ja kalatalouden tutkimuslaitos Jukka.Ruuhijarvi@rktl.fi Vesipuitedirektiivillä (VPD, 2000/60 EY) asetettiin yhteiset vesiensuojelun ja -hoidon tavoitteet koko EU:n alueelle. Tavoitteena on vesien hyvä tila vuoteen 2015 mennessä. Tavoitteen toteutumista seurataan kuuden vuoden välein biologisten tekijöiden perusteella tehtävällä ekologisen tilan luokituksella. Toki veden laatu ja kemiallinen tila eli myrkkypitoisuudet vaikuttavat myös luokitteluun. Vesienhoidon suunnittelujärjestelmä edellyttää kattavaa tiedonhankintaa luokitteluun käytettävistä eliöryhmistä, kasviplanktonista, vesikasvillisuudesta, pohjaeläimistöstä ja kalastosta. Vesienhoidon seurantaohjelmat käynnistettiin vuonna 2007, ja ensimmäinen vesien ekologisen tilan luokittelu valmistui vuonna Ennen VHS-seurantaa Suomessa ei systemaattisesti seurattu jokikalastoa, joskin tärkeimpien lohijokien poikastuotannosta Riista- ja kalatalouden tutkimuslaitoksella (RKTL) on vuosikymmenten mittaiset aikasarjat. Nykyisin kalastoseuranta kattaa maantieteellisesti varsin hyvin Suomen jokivesistöt. Jokikalaston näytteenotossa keskitytään virtajaksoihin, koska nämä ovat avainelinympäristöjä, jotka kuvaavat koko joen tilaa. Näytteenottomenetelmänä on sähkökoekalastus, jossa noudatetaan Eurooppalaista CEN-standardia (Water quality-sampling Fish with Electricity, SFS-EN 14011). Tarkoituksena on saada mahdollisimman tarkka tieto kaikista alueella esiintyvistä kalalajeista ja niiden runsaussuhteista. Kalastettavan alueen koko on vähintään 300 m 2 ja sähkökalastus tehdään yhtä poistopyyntiä käyttäen. Sähkökalastusten ajankohta on elokuun alusta lokakuun loppuun. Alle 5 C vedessä ei enää sähkökalasteta, koska sekä kalojen aktiivisuus että laitteiden teho vähenee merkittävästi. Ennen vesienhoidon seurantaohjelmaa verkkokoekalastuksia oli tehty tutkimushankkeiden yhteydessä muutamasta kymmenestä järvestä ja lisäksi vaihtelevin menetelmin ja pyyntiponnistuksin velvoitetarkkailuissa. Nykyisin verkkokoekalastukset tehdään NORDICyleiskatsausverkoilla ositetulla satunnaisotannalla (CEN-standardi SFS-EN Water quality. Sampling fish with multi-mesh gillnets). Vuoteen 2012 mennessä koekalastuksia oli tehty lähes 400 järvessä ja säännöllisessä kalastoseurannassa järviä on noin 250. Virtavesien kalastoluokitteluun käytetään FiFI-indeksiä. Indeksi koostuu viidestä muuttujasta: kalalajien lukumäärä saaliissa, ympäristömuutoksille herkkien sekä niitä kestävien lajien osuudet, lohikalojen näytteenottovuotena syntyneiden poikasten tiheys ja särkikalaryhmän tiheys kalastetulla alueella. Menetelmällä voidaan havaita hyvin ihmistoiminnan aiheuttamien muutosten vaikutuksia kalastoon. Järvien kalastoluokittelumenetelmä on EQR4, jossa on neljä muuttujaa: painoyksikkösaalis g /verkko, lukumääräyksikkösaalis kpl /verkko, särkikalojen painososuus koekalastussaaliissa sekä herkkien indikaattorilajien esiintyminen. Menetelmän on todettu toimivan hyvin mm. maatalouden hajakuormittamien järvien tilan arvioinnissa. Säännösteltyjen järvien kalastoluokitteluun on kehitetty kivikkorantojen sähkökoekalastukseen perustuva menetelmä. FiFi- ja EQR4-luokittelumenetelmät on interkalibroitu vastaavien eurooppalaisten menetelmien kanssa. 15

16 Kalastoseurannan ja ekologisen luokittelun tuloksia voidaan ja pitääkin käyttää myös muihin tarkoituksiin, esimerkiksi vesiensuojelutoimien suuntaamiseen ja niiden vaikutusten arviointiin. Seuranta tuottaa tietoa vesistökuormituksen- ja rakentamisen vaikutuksista kalastoon ja niiden korjaamiseksi toteutettujen toimenpiteiden menestyksestä. Kalavesien hoidon suunnitteluun, kalastuksen vaikutusten arvioimiseen sekä kalastusalueitten käyttö- ja hoitosuunnitelmien tekemiseen saadaan myös käyttökelpoista tietoa samoin kuin rehevöityneiden vesien kunnostustarpeen arviointiin ja hoitokalastuksen saalistavoitteen asettamiseen. Koekalastusrekisteriin kertyvää laajaa tietopankkia voidaan myös käyttää tausta-aineistona vesi-, kala- ja ekologiseen tutkimukseen sekä varsinaisena tutkimusaineistona yhteisöekologiassa ja ympäristötutkimuksessa. Kalaston kuten muunkin vesieliöstön seurannan haasteena on valtion supistamisinnossa pienenevä rahoitus ja harveneva henkilöstö. Vesien tilassa ei direktiiveistä huolimatta näy ainakaan vielä selvää paranemista, joten seurantaa tarvittaisiin vähintään nykyisessä mitassa. Kalaseurannan menetelmistä sähkökalastus sopii huonosti seurannan tulevaisuudeksi kaavailtuun kansalaisavusteiseen havainnointiin, sähköllä kalastaminen kun on lailla kiellettyä ja vaatii erikoisluvan ja koulutetut kalastajat. Verkkokoekalastuksia on tehty talkootöinäkin, mutta niissäkin vaaditaan vähintään asiantuntijan ohjausta. Toiminnanharjoittajille asetetun tarkkailuvelvoitteen ulottaminen myös hajakuormittaviin elinkeinoihin voisi tuoda uusia resursseja seurantaan, tosin kalastoseurantaa on rahoitettu jo vuosia suurelta osin maatalouden ympäristötuella. Metsätalouden ja turvetuotannon vedenlaadun seuranta TASO-hankkeessa Saari, Päivi & Högmander, Pia, Ympäristö ja luonnonvarat vastuualue, Ympäristönsuojeluyksikkö Keski-Suomen elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus Metsätaloudesta ja turvetuotannosta aiheutuu kiintoaine-, humus- ja ravinnekuormitusta. Metsätalouden kuormitus on hajakuormitusta, kun taas turvetuotannon kuormitus katsotaan pistemäiseksi kuormitukseksi. Metsätalouden ja turvetuotannon vesiensuojelun tason parantamiseksi käynnistettiin Keski-Suomessa pääosin kolmen eri ministeriön (YM, MMM ja TEM) rahoittama valtakunnallinen TASO-hanke. Pilottialueeksi valittiin Saarijärven reitti, jossa on runsaasti metsätaloutta ja turvetuotantoa, ja jonka vesistöistä pääosa on luokiteltu ekologiselta tilaltaan hyvää huonompaan tilaluokkaan. TASO-hankkeessa seurataan jatkuvatoimisesti ja vesinäyttein virtaamaa ja veden laatua metsätalouden ja turvetuotannon kohteilla. Vesiensuojelurakenteiden tehoa seurataan metsätalouden kunnostusojituskohteella (kosteikko, asema ylä- ja alapuolella, kunnostusojitus ja kosteikko toteutettu 09/2012) ja kolmella turvetuotantoalueella (ojittamaton pintavalutuskenttä, jonka ylä- ja alapuolella asemat sekä kaksi kasvillisuuskenttää, joista toisen alapuolella asema ja toisella jatkuvatoiminen virtaamanmittaus sulan maan aikaan). Jatkuvatoimisessa seurannassa virtaama mitataan pinnankorkeuteen perustuvalla paineanturilla tai ultraääneen ja EHP-mittausputken käyttöön perustuvalla EHP-USF-ratkaisulla. Pinnankorkeustieto muutetaan virtaamaksi purkautumiskäyrän avulla. Sameutta mitataan optisella anturilla, ja kiintoainepitoisuus tuotetaan laskennallisesti sameudesta. Sameuden ja kiintoainepitoisuuden välinen riippuvuus mittausasemilla ei kaikilla paikoilla ole kovin hyvä ( kalibroinnin mukaan R 2 = 0,227 0,776), joten jatkuvatoimisiin sameusmittauksiin perustuviin kiintoainepitoisuusarvioihin liittyy vielä epävarmuutta. Vesinäytteistä analysoitiin 16

17 mm. sameus, kiintoaine (0,45 µm:n suodatin), liukoinen orgaaninen hiili (DOC), kemiallinen hapenkulutus (COD) sekä kokonaisfosfori- ja typpi. Alustavien tulosten perusteella kunnostusojitus lisäsi keskimääräisiä kiintoaine- ja ravinnepitoisuuksia (taulukko 1 ja 2), mutta vähensi DOC-pitoisuutta. Kosteikko vähensi kiintoainepitoisuutta, mutta lisäsi hieman DOC- ja ravinnepitoisuuksia. Turvetuotannon pintavalutuskenttä vähensi keskimääräisiä kiintoaine- ja ravinnepitoisuuksia huomattavasti, mutta DOC-pitoisuus lisääntyi hieman, joskin valumavesiä on virrannut pintavalutuskentän ohi ja ohijuoksutusajat, virtaama ja veden laatu näiltä ajoilta eivät ole tiedossa. Kasvillisuuskentätkin vähensivät kiintoaine- ja ravinnepitoisuuksia, joskaan alenema ei ollut yhtä suuri kuin pintavalutuskentällä. Kasvillisuuskentilläkin DOC-pitoisuudet keskimäärin kasvoivat. Taulukko 1. Vesinäyteanalyyseistä (11/ /2012) lasketut keskiarvot kiintoaine-, DOC- ja ravinnepitoisuuksille yhdellä metsätalouden ja kolmella turvetuotannon seurantakohteella ennen ja jälkeen viimeisimmän ja tehokkaimman vesiensuojelurakenteen. Alle määritysrajan olleet kiintoainetulokset on laskennassa huomioitu arvona 0,25 mg/l, n on vesinäytteiden lukumäärä. Ennen kunnostusojitusta Kunnostusojituks en jälkeen Turvetuotannon pintavalutuskentt ä Turvetuotannon kasvillisuuskenttä A Turvetuotannon kasvillisuuskenttä B Vanhalta ojitusalueelta lähtevä vesi (piste A) Vanhalta ojitusalueelta lähtevä vesi (piste B) Kunnostusojitusalueel ta lähtevä vesi (piste A) Vesiensuojelukosteiko lta lähtevä vesi (piste B) Kiintoain e, mg/l DOC, mg/l N TOT, µg/l P TOT, µg/l 2,0 40, ,1 39, ,9 35, ,1 44, Kentälle tuleva vesi 13,2 41, Kentältä lähtevä vesi 3,4 42, Kentälle tuleva vesi 15,7 25, Kentältä lähtevä vesi 10,8 29, Kentälle tuleva vesi 23,4 30, Kentältä lähtevä vesi 18,8 33, n 17

18 Taulukko 2. Jatkuvatoimisesti (11/2011 1/2013) seuratusta sameudesta ja siitä laskennallisesti tuotetusta kiintoainepitoisuudesta lasketut keskiarvot yhdellä metsätalouden ja kahdella turvetuotannon seurantakohteella. n on mittausten lukumäärä. Turvetuotannon pintavalutuskentän osalta ei ole poistettu ohijuoksutusaikoja, koska ne eivät ole tiedossa. Ennen kunnostusojitusta Kunnostusojituks en jälkeen Turvetuotannon pintavalutuskentt ä Turvetuotannon kasvillisuuskenttä B Vanhalta ojitusalueelta lähtevä vesi (piste A) Vanhalta ojitusalueelta lähtevä vesi (piste B) Kunnostusojitusalueel ta lähtevä vesi (piste A) Vesiensuojelukosteiko lta lähtevä vesi (piste B) Sameus, NTU Kiintoain e, mg/l 0,7 1, ,6 2,9 7910/7592 1,9 3, ,6 2,8 4412/3930 Kentälle tuleva vesi 4,3 14, Kentältä lähtevä vesi 1,7 3, Kentältä lähtevä vesi 32,0 23, n Soiden ennallistaminen vesistöjen kuormittajana sekä potentiaalisena vesistökuormituksen vähentäjänä Tapani Sallantaus, Suomen ympäristökeskus tapani.sallantaus@ymparisto.fi Suo ovat luonnontilassa tärkeä veden laatua muokkaava tekijä. Orgaanisen hiilen kertymisen ohella suot kerrostavat merkittäviä määriä typpeä, fosforia, rikkiä, eri metalleja. Minerogeenisilla soilla valuma-alue on näiden alkuaineiden tärkeä lähde; suot poistavat niitä läpivirtaavista vesistä erilaisten biologisten, kemiallisten ja fysikaalisten prosessien kautta. Suoluonnon tila on kuitenkin kehno etenkin Suomen eteläpuoliskossa, jossa alkuperäisestä n. 4 miljoonasta hehtaarista ojittamatta on 0,7 miljoonaa ha. Suot ovat suuressa määrin menettäneet 18

19 kykynsä toimittaa niille luontaisia veden laatuun ja myös määrään ja sen vaihteluun liittyviä toimintoja, joita myös ekosysteemipalveluiksi kutsutaan. Soita on ennallistettu Suomessa vajaa 0,02 milj. ha, pääosin viimeisten 15 v aikana, lähes yksinomaan suojelualueilla ja tarkoituksena palauttaa soiden luonnonarvoja. Vaikka ennallistamisella odotettiin olevan pitkällä aikajaksolla positiivisia vedenlaatuvaikutuksia, varauduttiin jo varhaisissa hankkeissa myös vesistöhaittoihin ennallistaminen voi olla lyhyellä aikavälillä merkittävä häiriötila. Ennallistamisen yhteydessä esim. puustoa käsitellään joissain tapauksissa lähes päätehakkuun tavoin. Kauan ojitettuna olleilla alueilla alkuperäinen suokasvillisuus on usein lähes täysin korvautunut metsäkasvillisuudella ja merkittävä osa kasvillisuudesta sekä hajottajista kuolee vedenpinnan nousun seurauksena. Kuivatus on myös muuttanut turpeen ominaisuuksia, hajotustoiminta on mobilisoinut turpeen ravinnevaroja. Ennallistamisen aiheuttaman vesistökuormituksen määrä kuitenkin jossain määrin yllätti; esimerkiksi Seitsemisen kansallispuistossa seuratuilla 5 valuma-alueella fosforin ylimäärähuuhtouma ennallistetulta hehtaarilta, ominaiskuormitus, vaihteli 1,5-3,9 kiloon, ollen keskimäärin 3 kiloa. Viimeistään 10 vuotta ennallistamisesta huuhtoumat palasivat lähtötasolle (n. 0,08 kg/hav) (Koskinen ym. 2011, Sallantaus & Koskinen 2012). Eteläisimmän Suomen korpien ennallistaminen lisäsi niin ikään fosforin huuhtoumia, mutta Seitsemistä voimakkaampia vaikutuksia oli myös epäorgaanisen typen sekä orgaanisen hiilen huuhtoumiin sekä valumavesien happamuuteen. Kaikkiaan 12 valuma-alueelta on jo mahdollista tehdä kohtuullisen tarkka arvio ennallistamisen ominaiskuormista. Arvoissa on suurta vaihtelua, pohjoisessa huuhtoumalisäykset ovat etelää vähäisempiä, ja suon ominaisuudet, todennäköisesti esim. raudan pitoisuudet sekä lannoitushistoria, vaikuttavat kuormituksen suuruuteen. Seuratut valuma-alueet olivat pääosin kokonaan ojitettuja soita. Ennallistettava ojitusalue on kuitenkin usein ojittamattoman suoalueen reunaosilla. Silloin, kun ennallistettava alue on suoaltaan yläosassa ja ennallistamisen seurauksena vedet päätyvät ojittamattomalle suonosalle minne ne ennen ojituksia olivat virranneetkin, palautetaan suon luontainen ekohydrologia ja suon luontaiset vedenlaatuun liittyvät ekosysteemipalvelut. Vesistökuormitusta ei välttämättä synny lainkaan ja esim. ravinteiden huuhtoumat saattavat vähentyä. Etelä-Suomen ojittamattomista soista suuri osa on ojin valuma-alueestaan irrotettuja torsoja, jotka eivät suorita niille kuuluvia vedenlaatua muuttavia ekosysteemipalveluja, vaan suodattavat pelkkää sadevettä (Tahvanainen 2011). Näiden soiden hydrologian palauttaminen luonnontilaisen kaltaiseksi olisi kustannustehokkainta suoluonnon elvytystoimintaa, joka voisi toimia myös merkittävänä vesistöjen tilaa parantavana tekijänä. Koskinen, M., Sallantaus, T. & Vasander, H Post-restoration development of organic carbon and nutrient leaching from two ecohydrologically different peatland sites. Ecological Engineering 37: Sallantaus, T. & Koskinen, M Impacts of peatland restoration on nutrient leaching in western and southern Finland. In: Lindholm, Tapio & Heikkilä, Raimo (eds.). Mires from pole to pole. The Finnish Environment 38/2012: Tahvanainen T Abrupt ombrotrophication of a boreal aapa mire triggered by hydrological disturbance in the catchment. J. Ecol. 99 (2):

20 Effects of basin wide mechanical mixing on temperature, oxygen and nutrients in Lake Vesijärvi recovering from eutrophication Pauliina Salmi 1, Kalevi Salonen 2 & Ismo Malin 3, 1 Lammi Biological Station, University of Helsinki, 2 Department of Biological and Environmental Science, University of Jyväskylä, 3 Lahti Region Environmental Services pauliina.salmi@helsinki.fi Since winter 2009 mechanical mixing has been applied on eutrophic Enonselkä basin of Lake Vesijärvi, which suffers from frequent oxygen depletion in deep water both in winter and summer. Effects of mixing on temperature as well as on oxygen and nutrient concentrations were studied by comparing the results from three mixing years with those of ten pre-treatment years. Under the ice cover, mixing decreased temperature in the deepest water and kept oxygen concentration high ( 7.5 g m -3 ). Along with that inorganic and total phosphorus and ammonium and total nitrogen concentrations were radically reduced. In summer mixing elevated temperature in the hypolimnion from C up to 17 C. This can double hypolimnetic respiration and therefore probably explains why mixing only delayed the development of anoxia in the deepest water. The rise in temperature also virtually destroyed the cool metalimnion important for smelt fish population. Ammonium and total N were notably reduced and nitrate was present in the deepest water, most likely via enhanced nitrification-denitrification processes. Thus, nitrate respiration was available in the hypolimnion throughout the mixing summers. Inorganic and total P concentrations were not reduced as much as in winter but their concentrations remained at the lowest range of 10 pre-treatment years. Even though the quantitative movements of N and P between water and the sediment with and without mixing are not known, the results suggest that mixing might have been useful in limiting harmful mass occurrences of cyanobacteria and other algae and have allowed recovery of some benthic animals. Monitoring aquatic biodiversity using environmental DNA Philip Francis Thomsen, Center for GeoGenetics, Natural History Museum of Denmark, University of Copenhagen, Denmark. pfthomsen@snm.ku.dk Aquatic ecosystems across the globe are under significant threat, suffering from various forms of anthropogenic disturbances, which is greatly impacting global biodiversity, economy and human health. Reliable monitoring of species is crucial for data-driven conservation actions in this context but remains a challenge owing to non-standardized and selective methods that depend on practical and taxonomic expertise, which is steadily declining. Here we show that a diversity of rare and threatened European freshwater animals - representing amphibians, fish, mammals, insects and crustaceans - can be detected and quantified based on environmental DNA (edna) obtained directly from small water samples of lakes, ponds and streams. We successfully validate our findings in a controlled mesocosm experiment and show that edna becomes undetectable within 2 weeks after removal of animals, indicating that edna traces are near contemporary with species presence. We also demonstrate the potential of the method to detect entire assemblages of amphibians and fish by high-throughput sequencing of edna from a few small water samples in individual ponds. Our findings underpin the ubiquitous nature of edna traces in the environment and support the use of edna as a tool for monitoring rare and threatened species across a wide range of taxonomic groups. 20