Nuasjärven, Jormasjärven ja Kolmisopen geokemialliset ja paleolimnologiset tutkimukset

Transkriptio

1 Yksikkö S 41/3433/2006/1 Kuopio Nuasjärven, Jormasjärven ja Kolmisopen geokemialliset ja paleolimnologiset tutkimukset Jari Mäkinen Tommi Kauppila 2006

2 SISÄLLYSLUETTELO 1 Johdanto 3 2 Tutkimuksen tavoitteet 4 3 Tutkimuskohteet, -aineisto ja -menetelmät Näytteenotto ja kemian analysointimenetelmät Sedimenttiprofiilien ajoitusmenetelmät Piilevätutkimusmenetelmät Nuasjärven kuvaus ja näytteenotto Jormasjärven kuvaus ja näytteenotto Kolmisopen kuvaus ja näytteenotto 7 4 Tutkimustulokset Sedimenttiprofiilien ajoitustulokset Järviveden laatu Nuasjärvi Jormasjärvi Kolmisoppi Järvisedimenttien kemiallinen tila Nuasjärvi Jormasjärvi Kolmisoppi Paleoekologiset tulokset Nuasjärvi Jormasjärvi Kolmisoppi Lajiston ja ympäristömuuttujien välinen yhteys 31 5 Tulosten tarkastelu Nuasjärvi Jormasjärvi Kolmisoppi 34 6 Johtopäätökset 35 7 Lisätutkimuksia 36 8 KIRJALLISUUTTA 36 9 LIITELUETTELO 37

3 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Tekijät Jari Mäkinen ja Tommi Kauppila KUVAILULEHTI Päivämäärä Raportin laji Arkistoraportti Toimeksiantaja GTK Raportin nimi Nuasjärven, Jormasjärven ja Kolmisopen geokemialliset ja paleolimnologiset tutkimukset Tiivistelmä Tutkimuksessa selvitettiin luontaisten ja antropogeenisten (ihmisperäisten) tekijöiden suhdetta Nuasjärven, Jormasjärven ja Kolmisopen kuormitukseen geokemiallisin ja paleoekologisin menetelmin. Vedestä ja sedimenteistä tehdyillä geokemiallisilla koostumusmäärityksillä selvitettiin alkuaineiden kulkeutumista alueella ja paleoekologisilla menetelmillä järvien ravinteisuuskehitystä sekä lajistomuutoksia yleisesti. Tutkimus keskittyi Nuasjärven alueelle, missä arvioitiin Lahnaslammen kaivoksen vaikutusta järven ominaisuuksiin. Valuma-alueen ominaisuuksista johtuen luontaiset nikkeli (Ni)-pitoisuudet sedimenteissä olivat keskimääräistä suuremmat, kun taas As-pitoisuudet olivat keskimääräistä pienemmät verrattuna sedimenttien koostumukseen koko maassa. Nuasjärven luonnontilaisten sedimenttikerrosten arseeni (As)-pitoisuus oli keskimäärin 3,5 mg/kg ja ja Ni-pitoisuus 39 mg/kg, Jormasjärven vastaavien kerrosten As-pitoisuus 6 mg/kg ja Ni-pitoisuus 48 mg/kg sekä Kolmisopen As-pitoisuus 4 mg/kg ja Ni-pitoisuus 49 mg/kg. Piilevälajiston mukaan mallinnettu luontainen fosfori (P)-pitoisuus Nuasjärven vedessä vaihteli välillä µg/l, Jormasjärvessä 9 12 µg/l ja Kolmisopessa µg/l. Ihmistoiminnan vaikutuksesta metallipitoisuudet ovat lisääntyneet Nuasjärven, Jormasjärven ja Kolmisopen sedimentin pintaosassa mutta myös järvien rehevyys on lisääntynyt. Järvien tila on muuttunut ihmistoiminnan vaikutuksesta pääpiirteissään kahdessa eri vaiheessa: 1) Ensivaiheen ihmistoiminta alkaen vähintään 1800-luvulta näkyy mm. minerogeenisen aineksen eroosiona ja kertymisenä maa-alueelta järviin. Aines on peräisin vanhoista hienorakeisista jääjärvisedimenteistä, minkä seurauksena As- ja Ni-pitoisuudet ovat kohonneet Nuasjärvellä tasolle 9 mg/kg ja 45 mg/kg sekä Jormasjärvellä 5 mg/kg ja 60 mg/kg. Tapahtuma näkyy järvisedimenttien koostumuksen ja ekologisen tilan muutoksina. Merkittävää rehevöitymistä ei tässä vaiheessa ole kuitenkaan esiintynyt. Nuasjärven alueella suurimmat minerogeenisen aineksen kertymät ajoittuvat 1800-luvun lopulle, jonka jälkeen maa-aineksen eroosio ja kulkeutuminen on vähentynyt ja tilanne on palautumassa näiltä osin normaaliksi. Myöskään Nuasjärven säännöstelyn alkamisajankohtaan ei osu merkittäviä geokemiallisia eikä paleoekologisia muutoksia. Näinollen säännöstely ei ole lisännyt minerogeenisen aineksen kertymistä eikä rehevöitymistä. 2) Viimeaikainen ihmistoiminta 1970-luvun puolivälin jälkeen Jormasjärvessä ja Kolmisopessa sekä 1980-luvun jälkeen Nuasjärvessä on aiheuttanut vesistöjen rehevöitymistä. Piilevälajiston mukaan mallinnettu P-pitoisuus vedessä nousee Nuasjärvellä tasolle 25 µg/l, Jormasjärvessä 14 µg/l ja Kolmisopessa 22 µg/l. Rehevöityminen näyttää siten olevan osa laajempaa kokonaisuutta, johon kaivostoiminta kuuluu vain yhtenä osana. Minerogeenisen aineksen kulkeutumisella ja rehevöitymisellä ei ole välitöntä syy-seuraus suhdetta, koska mallinnettu veden ravinnepitoisuus ei seuraile sedimentin mineraaliaineksen määrää. Viimeaikaisen ihmistoiminnan seurauksena sedimentin As-pitoisuus on keskimäärin Nuasjärvellä 30 mg/kg ja Ni-pitoisuus 100 mg/kg. Paikoin pitoisuudet Nuasjärvellä ovat suurempia kuin pilaantuneen maan raja-arvot (As max = 92 mg/kg, Ni max = 373 mg/kg; As samase = 50 mg/kg, Ni samase = 200 mg/kg). Jormasjärvessä ja Kolmisopessa As-pitoisuus on nuorimmissa sedimenttikerroksissa keskimäärin 5 mg/kg ja Ni-pitoisuus Jormasjärvessä 70 mg/kg ja Kolmisopessa 60 mg/kg. Pitoisuudet eivät ylitä saastuneelle maalle asetettuja raja-arvoja. Alusveden enimmäisarseeni- ja Ni-pitoisuudet Nuasjärvellä olivat 3,3 µg/l ja 27 µg/l, Jormasjärvellä 0,6 µg/l ja 15 µg/l sekä Kolmisopessa 0,6 µg/l ja 18 µg/l. Talousvedelle asetettu Ni-rajaarvo ylittyi vain Nuasjärven huhtikuun 2005 alusvesinäytteessä. Vesi ei ollut missään järvessä täysin hapetonta. Nuasjärven kokonaistilanne on ollut huonoin luvuilla, jolloin nikkeli- ja rikki (S)-pitoisuudet ovat olleet korkeimmillaan koko järven alueella. Sen jälkeen pitoisuudet ovat laskeneet muualla paitsi Jormas- ja Lahnasjokien suualueen edustalla. Nikkelipitoisuuksien kohoaminen Jormasjokisuun edustalla saattaa johtua suistoalueella olevien kontaminoituneiden sedimenttien uudelleenkerrostumisesta. Osa nikkelistä on tullut kaivosalueen vesipäästöistä (Lahnasjoen kautta) ja osa ilmeisesti myös Jormasjoen kautta Jormasjärven luontaisista päästölähteistä (maanmuokkaus, ojitus).

4 Suurimmat As-pitoisuudet Nuasjärvellä tavataan Jormasjokisuun edustalla. Arseenipitoisuudet kasvoivat koko järven alueella kohti sedimentin pintaosaa. Tämä arseenikertymä on seurausta luonnollisesta ilmiöstä, missä arseeni on sitoutunut pintaosan Fe-Mn-oksideihin (hapettuminen). Hapettumisen ja pidättymisen seurauksena vain pieni osa arseenista on veteen liukevassa muodossa. Luontaisten alkuainejakaumien (As, Ba, Co, Fe, Mn) perusteella Lahnas- ja Jormasjoen alueelta tuleva kuormitus rajoittuu järven etelä- ja lounaisosiin. Samalta alueelta mitattiin sedimentin pintaosasta kohonneita As-, Ni- ja S- pitoisuuksia, mikä voidaan suureksi osaksi selittää kaivosalueelta tulevalla kuormituksella. Sen sijaan koko järven kattava Ni- ja S-pitoisuuksien kohoaminen ei ole todennäköisesti pelkästään kaivostoiminnan vaikutuksesta johtuvaa, koska jokien suualueelta vedet kulkeutuvat järven etelä- ja länsireunalle. Muun kuin kaivostoiminnan aiheuttamaa Ni- ja S-pitoisuuksien kohoamista esiintyy myös Jormasjärven pohjoisosan pintasedimenteissä. Voidaankin päätellä, että osa Nuasjärven Ni- ja S-kuormituslisäyksestä johtuu maankäytöstä tai muusta kaivokseen liittymättömästä ihmistoiminnasta. Tutkimustulokset siis osoittavat, että maan muokkaaminen ja raivaaminen tutkimusalueen luontaisesti metallirikkaassa ympäristössä lisää mm. arseenin ja nikkelin pitoisuuksia sedimentissä. Viimeisten vuosikymmenien tehokkaampi maankäyttö ja muu ihmistoiminta ovat aiheuttaneet tämän lisäksi rehevöitymistä kaikissa kolmessa tutkitussa järvessä (Nuasjärvi, Jormasjärvi, Kolmisoppi). Sedimentin As- ja Ni pitoisuudet ovat nousseet kaikissa järvissä edelleen viimeisten 30 vuoden aikana. Nuasjärven pohjois- ja koillisosien kohonneet As- ja Ni-pitoisuudet ovat todennäköisesti seurausta muusta ihmistoiminnasta kuin kaivostoiminnasta, koska Lahnas- ja Jormasjokisuulta vedet kulkevat luonnostaan järven etelä- ja länsireunalle. Fosforirekonstruktio osoittaa, että viimeaikaiset piilevälajiston muutokset Nuasjärvestä tutkitussa sarjassa liittyvät ravinteisuuden kasvuun, ja metallien mahdollista vaikutusta on vaikea erottaa tästä rehevöitymiskehityksestä. Aineiston perusteella ulkoinen ravinnekuormitus onkin myös tällä alueella merkittävä järvien tilaan liittyvä riski. Asiasanat (kohde, menetelmät jne.) Nuasjärvi, Jormasjärvi, Kolmisoppi, Lahnaslammen kaivos Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä) Suomi, Oulun lääni, Sotkamo Karttalehdet 3433 Muut tiedot Järvisedimenttitutkimuksia Nuasjärvestä, Jormasjärvestä ja Kolmisopesta. Arkistosarjan nimi Geokemia Kokonaissivumäärä 63 Kieli Suomi Arkistotunnus S 41/3433/2006/1 Hinta Julkisuus Julkinen Yksikkö ja vastuualue Kuopion yksikkö, Maankäyttö ja ympäristö Allekirjoitus/nimen selvennys Jari Mäkinen Hanketunnus / Allekirjoitus/nimen selvennys Maria Nikkarinen

5 GEOLOGICAL SURVEY OF FINLAND DOCUMENTATION PAGE Date Authors Jari Mäkinen and Tommi Kauppila Type of report Archival document Commissioned by GTK Title of report Geochemical and paleolimnological studies in Nuasjärvi, Jormasjärvi and Kolmisoppi Abstract The target of the present geochemical and paleoecological study was to investigate effects of natural and anthropogenic factors on loading to the Nuasjärvi, Jormasjärvi and Kolmisoppi lakes. Chemical analyses of sediment and lake water samples were used to examine the distribution of elements in the area while paleoecological methods were used to investigate eutrophication of the lakes and changes in diatom assemblages. The focus of the study was Lake Nuasjärvi and the potential influence of the Lahnaslampi Mine on its water and sediment quality. Due to the geology of the study area, Ni concentration of the lower, uncontaminated sediment layer (background, natural level) was higher than the mean of the Ni concentration in Finnish lakes while the As concentration was lower than the As mean in Finnish lakes. At Lake Nuasjärvi, background concentrations for As and Ni were 3.5 mg/kg and 39 mg/kg, respectively. At Lake Jormasjärvi the corresponding values were 6 mg/kg and 48 mg/kg and at Lake Kolmisoppi 4 mg/kg and 49 mg/kg. Diatom-inferred natural total phosphorus levels in the lake water (0-1 m depth) were: Nuasjärvi µg/l, Jormasjärvi 9-12 µg/l and Kolmisoppi µg/l. Anthropogenic activities have raised concentrations of metals in the top sediments of the lakes but nutrient levels in the lakes have increased as well. The statuses of the lakes have changed in two major phases: 1) Early human influence, starting during the nineteenth century at latest, can be linked to transport of mineral matter from the watershed to the lakes. The minerogenic material is derived from the fine-grained sediments of the ice-dammed lake that covered the study area during the last phases of the Ice Age. In this lake phase, As and Ni concentrations of the minerogenic sediment were at Nuasjärvi 9 mg/kg and 45 mg/kg, at Jormasjärvi 5 mg/kg and 60 mg/kg, respectively. Besides the changes in the chemical composition of the sediment, the phase has a light change in diatom (phytoplankton) species compositions. The early land use did not, however, result in marked eutrophication of the lakes. At Nuasjärvi, accumulation of mineral matter peaked around the end of the nineteenth century after which transport of mineral material has decreased and returned to background levels. The decrease was not interrupted by the onset of lake level regulation in the late 1940s and sediment mineral matter concentrations remain unchanged at levels corresponding to that time period. 2) Recent anthropogenic activity, after mid-1970s in Jormasjärvi and Kolmisoppi and after 1980s in Nuasjärvi, has caused eutrophication of the lakes. Diatom-inferred total phosphorus levels in the lakes increase to 25 µg/l in Nuasjärvi, 14 µg/l in Jormasjärvi and 22 µg/l in Kolmisoppi. Eutrophication appears to be related to an array of human-induced changes and mining activities coincide with these other effects. However, some of the changes in diatom species compositions in Lake Nuasjärvi may be related to metals, even though eutrophication appears to be the major factor causing variation in the assemblages. Inputs of mineral matter seem to have no direct link to phosphorus levels because the diatom-inferred total phosphorus concentrations do not follow the sediment mineral matter profile. The recent anthropogenic activity has raised the As and Ni concentrations of the topmost sediment to 30 mg/kg and 100 mg/kg in Nuasjärvi, to 6 mg/kg and 70 mg/kg in Jormasjärvi and to 5 mg/kg and 60 mg/kg in Kolmisoppi. The concentrations exceed in places the current guidelines for polluted soils in Finland (As max = 92 mg/kg, Ni max = 373 mg/kg; As samase = 50 mg/kg, Ni samase = 200 mg/kg). The maximum measured As and Ni concentrations in near-bottom hypolimnetic waters were 3.3 µg/l and 27 µg/l in Nuasjärvi, 0.6 µg/l and 15 µg/l in Jormasjärvi and 0.6 µg/l and 18 µg/l in Kolmisoppi, respectively. Of these, only the Ni levels in Nuasjärvi exceeded the national guide levels for drinking water in April Anoxia was not detected in hypolimnetic waters of any of the studied lakes.

6 Loading to Lake Nuasjärvi was highest during the 1980s and 1990s and sediments from that period have high Ni and S concentrations in all parts of the lake. After this, the concentrations decreased in all other areas except outside of the Jormasjoki and Lahnasjoki River mouth. The high Ni concentrations in this area may be the result of redeposition of older, contaminated sediments. Based on the spatial distribution of certain elements (As, Ba, Co, Fe, Mn) in the pre-impact sediments in Nuasjärvi, loading from the Jormasjoki River affects the southern and southwestern parts of the lake. Therefore, elevated As, Ni and S concentrations in these areas can be attributed mainly to the mine effluents. The increased Ni and S concentrations of sediments in the whole lake basin cannot be, however, linked to the mining. The concentrations were increased also in the topmost sediments in northern Lake Jormasjärvi, which is hardly affected by the mining. Therefore, it is concluded that the increase of Ni and S in Lake Nuasjärvi is partly derived from land use and other anthropogenic activities and partly from the mining. The highest As concentrations in Lake Nuasjärvi sediments were measured from samples taken close to the Jormasjoki and Lahnasjoki River mouths. In all parts of the lake, the concentrations increased towards sediment surface. This feature results largely from a natural phenomenon in which As is bound to Fe-Mn oxides in topmost sediment layers under oxidising condition. Due to this, only a minor part of sedimentary As is in an easily leachable form. Overall, the results suggest that land use in the naturally metal-rich watershed increases Ni and As concentrations in sediments of the study lakes (Nuasjärvi, Jorsmajärvi, Kolmisoppi). Intensive land use during the last few decades has also caused eutrophication of all of the three lakes. Arsenic and Ni concentrations have increased later on, The elevated concentrations in the N and NE parts of Lake Nuasjärvi were probably derived from natural sources and unrelated to the mining, because waters from the mouth area of Lahnasjoki and Jormasjoki Rivers flow towards the S and SW parts of the lake. Diatom-based phosphorus reconstruction shows that the recent changes in diatom species compositions at Nuasjärvi are related to eutrophication and it is difficult to distinguish the possible effects of metals from this increase in nutrients. Nutrient inputs appear to be significant risk affecting the status of the lakes. Keywords Nuasjärvi, Jormasjärvi, Kolmisoppi, Lahnaslampi mine. Geographical area Finland Map sheet 3433 Other information Lake sediment studies in Nuasjärvi, Jormasjärvi and Kolmisoppi. Report serial Geochemistry Total pages Language 63 Finnish Unit and section Eastern Finland, Land use and environment Signature/name Archive code S 41/3433/2006/1 Price Project code / Signature/name Confidentiality Public Jari Mäkinen Maria Nikkarinen

7 3 1 JOHDANTO Järvivesi- ja sedimenttitutkimus sijoittuu Jormasjärven, Nuasjärven ja Kolmisopen alueille (kuva 1). Kallioperä koostuu pääosin runsaasti sulfideja ja metalleja sisältävistä mustaliuskeista sekä osaksi ultramafiiteista. Kallioperän koostumuksesta johtuen myös moreenin rikki- ja metallipitoisuudet ovat paikoin korkeita (Saarelainen & Räisänen 2001). Kuvan 1 kartassa on esitetty moreenin hienoaineksen Ni-pitoisuuden alueellinen jakauma tutkimusalueella. Järvet kuuluvat Sotkamon reittivesistöön, joka jatkuu Oulujärveen ja siitä edelleen Pohjanlahteen. Vesistön kehitys on alkanut Sotkamon jääjärvestä n v. sitten ja sitä seuranneesta Ancylusjärvi-vaiheesta, jolloin orgaanisen aineksen sedimentaatio on ollut vähäistä (Saarelainen & Vanne 1997, Pajunen 2004). Orgaanisen aineksen sedimentaatio lisääntyi vasta Ancylusjärvestä tapahtuneen kuroutumisen jälkeen n v. sitten (Pajunen 2004). Sotkamon jääjärven korkein ranta on tällä hetkellä n. 200 m.p.y., joten kaikki tutkitut järvet ovat kuuluneet aluksi samaan vesistöön. Myös Lahnaslammen kaivosalue on ollut tuolloin veden alla. Tästä viitteenä on alueella esiintyvät, veteen kerrostuneet hienorakeiset sedimentit (Saarelainen & Räisänen 2001). Vaihtelevista korkeussuhteista johtuen kuroutuminen on tapahtunut eri aikana; järjestyksessä Kolmisoppi (178,7 m.p.y.), Jormasjärvi (144,9 m.p.y.) ja Nuasjärvi (137,9 m.p.y.). Koska Nuasjärvi sijaitsee tutkituista järvistä alimpana, on kuroutumista edeltävä sedimentaatio kestänyt siellä pisimpään. Kolmisoppi on ollut lähinnä Sotkamon jääjärven ranta-aluetta, missä hienorakeisten sedimenttien kerrostuminen on ollut muihin järviin verrattuna vähäistä. Toisena erikoisena piirteenä Kolmisopelle on jääkauden jälkeiseen sedimentaatiovaiheeseen liittyvä happamoituminen (Loukola- Ruskeeniemi ym. 1995). Loukola-Ruskeeniemen ym. (1995) mukaan happamoitumisen lähteenä on ollut sulfidipitoisen maaperän ja kallioperän hapan valuma. Ihmistoiminnan myötä muutokset valuma-alueella ovat olleet paikoin voimakkaita. Asutus, maanviljely ja metsämaan muokkaus ovat edistäneet maaperän mineraaliaineksen ja ravinteiden huuhtoutumista järviin. Nuasjärveä on säännöstelty 1940-luvun lopulta lähtien luvun lopulla käynnistyi Lahnaslammen talkkikaivos, joka sijaitsee Nuasjärven eteläpuolella. Kaivosalueen pintavesikuormitus kulkeutuu Lahnasjoen kautta Nuasjärveen. Kuormitusta on viime vuosien aikana vähennetty sivukivikasan suotovesien puhdistuksen ja erilaisten vesistöjärjestelyjen avulla (Saarelainen & Räisänen 2001). Tällä hetkellä Nuasjärven tila on hyvä (Suomen ympäristökeskus).

8 4 Kuva 1. Tutkimusalue ja vesistörajat. Mustalla on merkitty Nuasjärven valuma-alueen rajat ja sinisellä Sotkamon jääjärven levinneisyys. Harmaasävyllä on merkitty moreenin hienoaineksen (< 64 µm) Nipitoisuus, mg/kg (Geologian tutkimuskeskus, harvapiste-moreeninäytteenotto, Salminen 1995, vrt. Koljonen 1992). Fig. 1. Study area and watershed boundaries. Black line shows the watershed boundary for Lake Nuasjärvi and the extent of the Sotkamo ice-dammed lake is shown in blue. Greyscale levels indicate the amount of fines (<64 µm) in till, mg/kg (Geological Survey of Finland, low density till sampling, Salminen 1995, cf. Koljonen 1992). 2 TUTKIMUKSEN TAVOITTEET Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää luontaisten ja antropogeenisten tekijöiden suhdetta järvien kuormitukseen geokemiallisin ja paleoekologisin menetelmin. Viime mainitulla menetelmällä selvitettiin mahdollisen kuormituksen ekologista vastetta ja ravinteisuuskehitystä. Vertailua varten näytteitä otettiin sekä luonnontilaisesta että ihmistoiminnan vaikutukselle alttiina olleista sedimenteistä. Erityisesti tutkimuksessa arvioidaan Lahnaslammen kaivoksen vaikutusta Nuasjärven metalli- ja rehevöitymistasoon. Koska vesistöalue on laaja, oli tutkimuksessa selvitettävä kuormittuneen alueen lisäksi tämän hetkinen tilanne verrokkialueilla Jormasjärvessä ja Kolmisopessa (tausta-alueilla, ei kaivoksen kuormitusta). 3 TUTKIMUSKOHTEET, -AINEISTO JA -MENETELMÄT 3.1 Näytteenotto ja kemian analysointimenetelmät Tutkimuksessa kerättiin vesi- ja sedimenttinäytteitä kolmesta järvialtaasta, Nuasjärvestä, Jormasjärvestä ja Kolmisopesta (liite 1). Sedimenttinäytteet otettiin putkinäytteenottimella 2005 huhti-

9 5 kuussa viikolla 14 jään päältä ja Limnos-näytteenottimella kesäkuussa viikoilla 22 ja 24 veneestä käsin. Vesinäytteet otettiin n. 0,5 m etäisyydeltä sedimentin pinnasta 7 pisteestä viikoilla 14 ja 24 Ruttner-näytteenottimella. Limnos-näytteenottimella sedimenttinäytteitä otettiin 20 pisteestä n. 30 cm:n syvyyteen saakka Nuasjärvestä ja Jormasjärvestä. Näyteprofiili jaettiin kentällä 2 cm osiin, jotka pakattiin muovipusseihin. Näytteet laitettiin kylmälaukkuun ja pakastettiin n. 1 vrk. kuluessa näytteenotosta. Lisäksi otettiin n. 1 m pituisia sedimenttiprofiileja 7 pisteestä GTK:n kehittämällä putkinäytteenottimella Nuasjärvestä, Jormasjärvestä ja Kolmisopesta. Putkinäytteen alimmista osista saatiin näytteitä täysin luonnontilaisesta aineksesta. Loukola-Ruskeeniemen tutkimaa sedimenttiprofiili P1:a on käytetty vertailuaineistona (Dnro 78/45/1999). P1 on otettu näytteenottopisteen 13 läheisyydestä (liite 1). Putkinäytteenottimella otetut näytepisteet sijaitsevat syvännealueilla edustaen likimain samaa vesisyvyyttä. Nuasjärvellä näytepisteiden keskimääräinen veden syvyys oli n. 19 m ja Jormasjärvellä n. 17 m. Limnos-näytteet otettiin laajemmalta alueelta ja niissä vesisyvyys poikkesi jonkin verran putkinäytteenottimella otetuissa kohteissa. Nuasjärvellä limnoskohteiden veden keskisyvyys oli n. 10 m ja Jormasjärvellä n. 15 m. Sedimenttinäytteistä alkuainepitoisuudet määritettiin kahdella osittaisuuttomenetelmällä, ammoniumasetaattiuuttomenetelmällä (kemiallinen adsorptio fraktio) ja väkevällä typpihappouuttomenetelmällä (kokonaispitoisuus) käyttäen ICP-AES ja GAAS-tekniikkaa. Sedimenttien hiili- ja typpipitoisuudet määritettiin CN-analysaattorilla. Vesinäytteistä määritettiin alkuainepitoisuudet ICP-AES- ja MS-ICP-tekniikalla. Edellä mainitut analyysit tehtiin GTK:n FINASakkreditoidussa laboratorioissa Kuopiossa ja Espoossa. Vesien typpipitoisuudet ja kiintoainespitoisuudet määritettiin FINAS-akkreditoidussa Savo-Karjalan ympäristötutkimus Oy:n laboratoriossa Kuopiossa. Sedimenttien ja vesien analysointimenetelmät on kuvattu tarkemmin liitteissä 3 ja 4. Liitteessä 7 on esitetty erikseen putkinäytteenottimella otettujen sedimenttiprofiilien alkuainepitoisuudet kerroksittain, jotka on jaoteltu sedimentin iän mukaan. 3.2 Sedimenttiprofiilien ajoitusmenetelmät Geokemiallisen ja piileväanalyysin tueksi tehtiin ikämääritykset sekä Cs että Pb menetelmällä putkinäytteenottimella otetuista profiileista. Analyysit tehtiin Säteilyturvakeskuksen (STUK) laboratoriossa. Limnosprofiileista siivutetuista kerrosnäytteistä ikämääritys tehtiin vain Cs 137 -menetelmällä GTK:n isotooppilaboratoriossa Otaniemessä. Nuasjärven sedimenteistä tehtiin Cs 137 -mittaukset 15 Limnos-profiilista ja 3 putkinäyteprofiilista GTK:n isotooppilaboratoriossa (liite 6). Tarkoituksena oli rajata näistä profiileista ylin n. 30 v. aikana kertynyt aines. Koska Limnos-näytesiivujen paksuus oli 2 cm, niin ajoitusresoluutio oli huonompi kuin 1 cm välein siivutetuista profiileista, joista vastaava määritys tehtiin myös Pb menetelmällä STUK:n laboratoriossa. Putkinäytteenottimella otettujen profiilien kerrosten siivutuspaksuus oli 1 cm (taulukko 1) ja limnosnäyteprofiileissa 2 cm (taulukko 2). Noin metrin pituisista profiileissa näytteet voitiin jakaa Pb 210 -menetelmällä vain n cm paksuudelta sedimentin pinnasta, mikä edustaa arviolta sadan viimeisimmän vuoden sedimentaatiota. Tätä syvemmällä olevat kerrokset jaettiin vertailukelpoisiin ryhmiin Pb-, C- ja savipitoisuuden perusteella sekä käyttäen geokemian tuloksista laskettua Cu*K*Mg-arvoa, mikä kuvastaa minerogeenisen aineksen määrää sedimentissä. Loukola-Ruskeeniemen (1999) P1-profiilista tekemän geokemiallisen tulkinnan perusteella sedimentin alemmat kerrokset ulottuvat järvien kuroutumista edeltäviin kerroksiin. Kuroutuminen liittyy Ancylusvaiheeseen ja sitä edeltäville sedimenttikerroksille on tyypillistä korkeat Cu, K ja Mg-pitoisuudet. K- ja Mg-pitoisuudet ovat lähtöisin silikaattisesta mineraaliaineksesta. Minerogeenista ainesta on kertynyt myös myöhemmällä ajalla. Tämä näkyy saviaineksen runsautena

10 6 sedimenttikerrosten yläosassa. Sedimentin pintaosan minerogeenisen aineksen on oletettu olevan peräisin valuma-alueella olevien, kuroutumista edeltävänä aikana syntyneiden, sedimenttien uudelleenkerrostumisesta ihmistoiminnan vaikutuksesta (kaskeaminen, maanmuokkaus/ojitus). Minerogeenisen aineksen määrän kuvaajaksi laskettiin kaikille kerroksille Cu*K*Mg-arvot, joita sitten verrattiin Pb- ja hiilipitoisuuksiin. Näiden tietojen perusteella sedimenttiprofiilien kerrokset ryhmiteltiin viiteen tai kuuteen kerrokseen, jotka on tulokset-kappaleen kuvissa merkitty kerros 1, kerros 2, jne. (kuvat 4, 6 ja 7, liite 7a,b). 3.3 Piilevätutkimusmenetelmät Sedimentin piileväkoostumus määritettiin kaikista kolmesta tutkimusjärvestä näytesarjasta n:o 1 (Nuasjärvi 1, Jormasjärvi 1, Kolmisoppi 1), kustakin 20 syvyystasolta. Näytesarjojen yläosat tutkittiin tiheämmillä (1 cm) näyteväleillä 10 cm asti, cm syvyysväliltä 4 cm näytevälein ja cm syvyysväliltä 10 cm näytevälein. Piileväanalyysimenetelmät on kuvattu yksityiskohtaisemmin liitteessä 5. Saatuja lajistotuloksia käsiteltiin lineaarisin monimuuttujamenetelmin: pääkomponenttianalyysillä (PCA) tarkasteltiin lajiston muuttumista syvyyden myötä ja redundanssianalyysillä (RDA) selvitettiin ympäristömuuttujien yhteyttä lajiston vaihteluun. Ympäristömuuttujina käytettiin samoista sedimenttisarjoista määritettyjä geokemiallisia ominaisuuksia. Lisäksi lajikoostumuksien perusteella rekonstruoitiin tutkimusjärvien veden muinainen kokonaisfosforipitoisuus (DI-TP). 3.4 Nuasjärven kuvaus ja näytteenotto Nuasjärvi on Sotkamon reittivesistöön kuuluva järvi, joka on n. 10 km pitkä, n. 3 km leveä ja kooltaan n. 96 km². Keskisyvyys on n. 9 m ja syvyysvaihtelu vähäistä. Järven keskiosassa on kolme pienialaista n. 30 m:n syvännettä. Lisäksi järven keskiosa jakaantuu morfologisesti kahteen vedenalaisen harjun rajaamaan altaaseen (liite 10). Sotkamon reitin päävirtaama kulkee järvessä itä-länsi-suuntaisesti. Nuasjärven eteläosaan laskee Lahnasjoki ja Jormasjoki ja pohjoisosaan suoalueilta Partasenjoki, Mustajoki ja Konapanjoki. Lahnaslammen kaivos kuormittaa järven eteläosaa pääasiassa Lahnasjoen ja vähäisemmässä määrin Jormasjoen kautta. Jormasjokeen, sen pohjoisosiin laskee Papinlammenpuro, mihin laskevat rikastushiekka-altaiden ympäristön pintavedet. Näytekohteet sijaitsevat eripuolilla järveä, mikä mahdollistaa kaikkien kuormituslähteiden arvioimista (liite 1). Nuasjärvestä otettiin neljä n. 1 m mittaista sedimenttinäytettä putkinäytteenottimella. Näistä profiileissa voitiin erottaa täysin luonnon tilaiset sedimenttikerrokset. Lyhempiä sedimenttiprofiileja otettiin limnosnäytteenottimella 15 kohteesta. Jotta sedimentaatio-olosuhteet olisivat vertailukelpoisia keskenään, pyrittiin näyteprofiilit ottamaan likimain saman syvyisistä painanteista (vesisyvyys 7-17 m). Näytteenotto keskittyi ulappa-alueen sedimentaatio/kulkeutumisvyöhykkeelle, koska kysymyksessä oli koko järven tilaa koskeva tutkimus. Jormas- ja Lahnasjokien suistoalueelta, matalan veden alueelta otettiin vain yksi näyte (piste 23) kuvaamaan välitöntä kaivosvaikutusta sedimentin tilaan. 3.5 Jormasjärven kuvaus ja näytteenotto Jormasjärven morfologia myötäilee kallioperän pohjois-eteläisiä ja luode-kaakko-suuntaisia rakennepiirteitä. Järven pinta-ala on n. 21 km 2 ja sen vedet laskevat Nuasjärveen Jormasjoen kautta. Valuma-alueesta osa maatalousaluetta, mutta suurin osa talousmetsää ja suota. Jormasjärveen ei tule kuormitusta Lahnaslammen kaivosalueelta, joten se edustaa tausta-aluetta (verrokkialue).

11 7 Sedimenttinäytteet otettiin järven eri puolilla sijaitsevista syvännekohdista, jotka toimivat erillisinä sedimentaatioaltaina. Näytepisteissä veden syvyys vaihteli n m. Jormasjärvestä otettiin kaksi n. 1 m mittaista sedimenttiprofiilia putkinäytteenottimella ja neljä Limnosnäyteprofiilia (liite 1). 3.6 Kolmisopen kuvaus ja näytteenotto Kolmisopen pinta-ala on n. 2 km 2 ja sen syvimmät kohdat (n. 8 m) sijoittuvat järven pohjoisetelä- ja itä-länsi-suuntaisiin haarakkeisiin. Järvi laskee Tuhkajoen kautta Jormasjärveen. Valuma-alue on lähinnä talousmetsää ja suota. Sedimenttinäyte otettiin järven keskiosasta (liite 1). Kolmisoppeen ei tule kuormitusta kaivosalueelta, joten se edustaa tausta-aluetta. 4 TUTKIMUSTULOKSET 4.1 Sedimenttiprofiilien ajoitustulokset Cs 137 -menetelmä perustuu v tapahtuneeseen Tshernobyl-laskeumaan. Pb 210 -menetelmä perustuu radiogeenisen lyijyn hajoamiseen ja se soveltuu käytettäväksi viimeisen sadan vuoden aikavälillä. Taulukossa 1 on esitetty STUK:n laboratoriossa mitatut tulokset sedimenttikerroksittain. Kunkin sedimenttiprofiilin lyijykertymät kuvaavat ilmaperäistä laskeumaa usean sadan vuoden ajalta ja pitoisuusjakauma oli kaikissa järvissä samankaltainen (taulukko 1). Ajoitustulosten mukaan kerrostumisnopeus on suurinta Kolmisopessa ja vähäisintä Nuasjärvellä. Nuasjärven Cs 137 -aikamerkki sijoittuu aivan sedimentin pintaan, mikä on ristiriidassa Pb mallin kanssa. Selitys poikkeavuudelle voi olla sedimentin osittainen erodoituminen pintaosasta. Nuasjärven Limnos-näyteprofiilin 15 ajoitustulokset Cs 137 -menetelmällä on esitetty liitteessä 6. Cs 137 -säteilyarvoista laskettiin keskiarvo, jolloin suurimmat arvot sijoittuivat keskimäärin 2 4 cm syvyydelle (taulukko 2). Pienin syvyys oli 0 2 cm ja suurin 6 8 cm. Tulosten mukaan Nuasjärvellä on tutkituista järvistä pienin kerrostumisnopeus.

12 8 Taulukko 1. Jormasjärven, Kolmisopen ja Nuasjärven sedimenttien ajoitustulokset Pb ja Cs menetelmällä (STUK:n analyysit). Cs 137 -aikamerkki (1986) on lihavoitu. Cs 137 -aikamerkki on näyteväli, jossa Cs 137 -säteily on voimakkainta. Ajoitukset on tehty profiileista 1 Jormasjärvi, 1 Kolmisoppi ja 1 Nuasjärvi (liite 1). Table 1. Sediment 210 Pb and 137 Cs dating results for the n:o 1 cores for all three study lakes. The 137 Cs time marker (Chernobyl; 1986), shown in boldface, is the sample interval with the highest 137 Cs activity concentration. Syvyys (cm) Jormasjärvi Kolmisoppi Nuasjärvi Pb 210 Cs 137 Pb 210 Cs 137 Pb 210 Cs Taulukko 2. Nuasjärven sedimenttiprofiilien keskimääräiset säteilyarvot laskettuna 15 näytteen keskiarvona. Cs 137 -aikamerkki (1986) on lihavoitu. Table 2. Average 137 Cs activity concentrations in 15 Lake Nuasjärvi cores. The 1986 time marker is shown in boldface. Syvyys (cm) Cs 137 Bq/kg Pitkissä profiileissa (n. 1 m) pystyttiin näytteet jakamaan Pb 210 -menetelmällä vain n cm paksuudelta sedimentin pinnasta (n. 100 v). Sitä syvemmällä olevat kerrokset jaettiin vertailukelpoisiin ryhmiin Pb-, C ja savespitoisuuden perustella. Pb-pitoisuudet kuvaavat ilmaperäistä

13 9 laskeumaa usean sadan vuoden ajalta ja pitoisuusjakauma oli kaikissa järvissä samankaltainen. Lisäksi geokemiallisen tulkinnan apuna käytettiin Nuasjärveltä otettua profiilia (P1, Loukola- Ruskeeniemi 1999), joka ulottuu kuroutumista edeltäviin kerroksiin. Ne ovat kerrostuneet Sotkamon jääjärvi- ja/tai Ancylusvaiheessa ja niille on tyypillistä korkeat Cu, K ja Mg-pitoisuudet kuten myös sedimentin yläosan savesta runsaasti sisältäville kerroksille. Tästä pääteltiin, että ennen kuroutumista edeltäviä sedimenttejä on uudelleenkerrostunut ihmistoiminnan vaikutuksesta sedimentin pintaosiin. Siten kaikista profiileista laskettiin Cu*K*Mg-arvot, joita verrattiin Pb ja C-pitoisuuksiin. Tietojen avulla profiilit jaettiin viiteen tai kuuteen osaan (kerros 1, kerros 2, jne. kuvat 4, 6 ja 7). 4.2 Järviveden laatu Nuasjärvi Nuasjärven pohjan lähellä olevan veden laatu talvikautena oli parhain järven keskiosassa (näytteet 2 ja 4 Nuas, taulukot 3-5, liite 2). Tätä aluetta heikompi veden laatu mitattiin pohjoisosasta ja eteläosassa, Lahnasjoen ja Jormasjoen lasku-uoman vaikutusalueelta (näytteet 1 ja 3 Nuasj). Alusveden ph vaihteli välillä 5,9 6,6 siten, että lievästi hapanta vettä oli järven eteläosassa ja lähes neutraalia vettä oli järven pohjoisosassa. Eteläosan vedestä mitattiin muita suurempi sähkönjohtavuus (22 ms/m). Millään alueella ei esiintynyt happivajetta. Hapekkainta vesi oli järven keskiosassa (12,4 mg/l). Veden kokonaishiilipitoisuuksissa (TOC) ei ollut suuria vaihteluita. Suurimmat pitoisuudet oli järven pohjoisosassa (15 mg/l, taulukko 3). Kiintoainespitoisuus vedessä oli järven eteläosaa lukuunottamatta alle määritysrajan (< 1 mg/l). Typpi- ja fosforipitoisuuksien mukaan ravinteikkainta vettä on järven pohjoisosassa, typpipitoisuuden ollessa 670 µg/l ja P-pitoisuuden 27 µg/l. Tätä aluetta korkeampi N-pitoisuus (730 µg/l) mitattiin järven eteläosasta, missä P-pitoisuus (14 µg/l) oli pohjoisosaa pienempi. Pitoisuustasot eivät poikenneet Jormasjärven N- ja P-pitoisuuksista (taulukko 7). Kaivosalueelta tulevien pintavesien vaikutus näkyy lähinnä järven eteläosan pohjan vedessä S-, Ca-, K-, Mg- ja Na-pitoisuuksissa (S 43 mg/l, Ca 14 mg/l, K 1,2 mg/l, Mg 25,2 mg/l, Na 6,4 mg/l). Näiden alkuaineiden pitoisuudet (K lukuun ottamatta) ovat hieman suuremmat järven keskiosassa kuin pohjoisosassa. Edellä mainitut alkuaineet (P, S, Ca, K, Mg ja Na) olivat mittaustulosten mukaan järvivedessä liukoisena (ei kiintoainekseen sitoutuneena).

14 10 Taulukko 3. Nuasjärven pohjan läheltä otetun veden laatu eri näytteenottokohteissa huhtikuussa ja kesäkuussa 2005 (liite 2). Selitykset: SKJ = sähkönjohtokyky, O 2 = happipitoisuus, O 2 -k = hapen kyllästysaste, ORP = hapetus-pelkistyspotentiaali, TOC = kokonaisorgaaninen hiili, Ka = kiintoaines. Table 3. Water quality of near-bottom samples at sampling sites in Lake Nuasjärvi in April (upper panel) and June (lower panel) of SKJ = electric conductivity, O 2 = oxygen O 2 concentration, O 2 -k = O 2 saturation, ORP = oxidation-reduction potential, TOC = total organic carbon, Ka = particulate matter. T ph SKJ O 2 O 2 -k ORP TOC Ka o C ms/cm mg/l % mv mg/l mg/l Nuasjärvi huhtikuu Nuas /04/2005 Pohjoisosa 2,6 6,6 2,7 7, < 1 2 Nuas /04/2005 Keskiosa 2,4 6,2 2,5 12, < 1 4 Nuas /04/2005 Keskiosa 2,6 6,4 6,8 7, < 1 1 Nuas /04/2005 Eteläosa 2,4 5,9 22 7, Nuasjärvi kesäkuu 2005 NV2,1 Keskiosa 11 6,9 2,5 11, NV1,1 Eteläosa 11 5,7 2,6 9, Taulukko 4. Nuasjärven veden typpi- (N), fosfori (P)-, rikki (S)-, kalsium (Ca)-, kalium (K)-, magnesium (Mg)- ja natrium (Na)-pitoisuudet pohjan läheltä otetuissa näytteissä huhtikuussa ja kesäkuussa 2005 (liite 2). P-, S-, Ca-, K-, Mg- ja Na-pitoisuudet on mitattu kokonaispitoisuuksina, jotka olivat lähes yhtä suuria kuin liukoiset pitoisuudet (menetelmät liitteessä 3). Table 4. Water quality of near-bottom samples at sampling sites in Lake Nuasjärvi in April (upper panel) and June (lower panel) of The P, S, Ca, K, Mg and Na concentration are total concentrations that were very similar to dissolved concentrations (methods in Appendix 3). N µg/l P µg/l S mg/l Ca mg/l K mg/l Mg mg/l Na mg/l Nuasjärvi huhtikuu Nuas /04/2005 Pohjoisosa ,3 0,7 1,4 1,6 2 Nuas /04/2005 Keskiosa ,6 0,6 1,2 1,3 4 Nuas /04/2005 Keskiosa ,8 0,7 6,2 2,4 1 Nuas /04/2005 Eteläosa ,0 1,2 25,2 6,4 Nuasjärvi kesäkuu 2005 NV2,1 Keskiosa ,2 0,7 1,44 1,3 NV1,1 Eteläosa ,2 0,7 1,5 1,3 Kaivosalueen kuormitus näkyy järven eteläosassa myös Ni- ja Zn-pitoisuuksissa. Nikkelipitoisuus oli talvimittauksissa 30 µg/l, Zn-pitoisuus 34 µg/l ja kesäkuussa Ni 12 µg/l ja Zn 32 µg/l (taulukko 5). Nikkelipitoisuus oli hieman suurempi näytteenottoalueen keskiosassa kuin pohjoisosassa. Eteläosan huhtikuun Ni-pitoisuus ylittää talousvedelle asetetun raja-arvon (20 µg/l), mutta kesäkuun pitoisuus alittaa raja-arvon. Arseenipitoisuus (4 µg/l) on järven eteläosassa hieman muita kohteita suurempi. Pitoisuus ei kuitenkaan ylitä talousveden raja-arvoa (10 µg/l). Fe- ja Mn-pitoisuudet olivat puolestaan suurimpia järven pohjoisosassa (Fe = 1,2 mg/l, Mn = 370 µg/l). Kevätkierron jälkeen järviveden tila parani järven eteläosassa, sillä sähkönjohtavuus pieneni luontaiselle tasolle (2,6 ms/cm, taulukko 3). Järven eteläosan veden ph oli kuitenkin alhaisempi kuin keskiosassa. Talviaikana nikkeli oli järvivedessä täysin liukoisessa muodossa (100 %, kuva 2). Vastaavasti liukoisen arseenin osuus oli talviaikana 78 %, raudan 80 % ja mangaanin 91 % (kuva 2). Kesäkuussa nikkelin ja mangaanin pidättyminen kiintoainekseen parani. Sen sijaan ar-

15 11 seenin liukenevuus veteen kasvoi. Raudan liukoisuudessa ei ollut suuria eroja. Sinkki-, P- ja S- pitoisuudet laskivat myös kevätkierron jälkeen (As, Fe, Mn ja Ni). Taulukko 5. Nuasjärven veden alumiini (Al)-, arseeni (As)-, kupari (Cu)-, rauta (Fe)-, mangaani (Mn)-, nikkeli (Ni)- ja sinkki (Zn)-pitoisuudet pohjan läheltä otetuissa näytteissä huhtikuussa ja kesäkuussa 2005 (liite 2). Alaindeksi L viittaa alkuaineen liukoiseen pitoisuuteen (liite 3). Alinna on talousvedelle asetetut raja-arvot. Table 5. Water quality of near-bottom samples at sampling sites in Lake Nuasjärvi in April (upper panel) and June (lower panel) of Subscript L refers to soluble concentrations (Appendix 3). Finnish guideline values for household drinking water are shown for comparison (at the bottom). Näyte Al L µg/l Al µg/l As L µg/l As µg/l Cu L µg/l Nuasjärvi huhtikuu Nuas /04/2005 Pohjoisosa 149< 200 0,5 0,7 2,8 1,8 0,96 1, Nuas /04/2005 Keskiosa 115< 200 0,4 0,55 1,8 1,0 0,68 0, Nuas /04/2005 Keskiosa 123< 200 1,0 1,1 1,7 1,8 0,56 0, Nuas /04/2005 Eteläosa 125< 200 3,3 4,0 3,1 1,1 0,56 0, Nuasjärvi kesäkuu 2005 NV2,1 Keskiosa ,4 0,3 1,4 2,1 0,44 0, NV1, 1 Eteläosa ,4 0,4 2,6 3,8 0,44 0, Talousvesi 10 0, Cu µg/l Fe L mg/l Fe mg/l Mn L µg/l Mn µg/l Ni L µg/l Ni µg/l Zn L µg/l Zn µg/l Talvi Kevät As Fe Ni Mn Kuva 2. Arseenin (As), raudan (Fe), nikkelin (Ni) ja mangaanin (Mn) liukoisuudet (%) Nuasjärven vedessä talvikautena sekä kevätkierron jälkeen. Fig. 2. Percentages of soluble forms of As, Fe, Ni and Mn in Lake Nuasjärvi water samples taken in winter (dark grey) and after spring turnover (light grey) Jormasjärvi Jormasjärven pohjan lähellä olevan vedenlaatu talvikautena oli kohtalainen. Veden ph oli 5,6, happipitoisuus 7,1 mg/l ja sähkönjohtavuus 3,0 ms/cm (taulukko 6). Kalsium-, Mg- ja S-

16 12 pitoisuudet vastasivat alueen luontaista tasoa vaihdellen välillä 1,3 3.4 mg/l. Nämä alkuaineet olivat veteen liuenneena. Jormasjärven vesi sisälsi poikkeavan runsaasti rautaa ja mangaania (keskimäärin 2,62 mg/l ja 970 µg/l, taulukko 8, ). Suurimmat Fe-pitoisuudet (3,87 mg/l) ja Mnpitoisuudet (1260 µg/l) mitattiin järven lounaisosasta, lähellä Kolmisopen lasku-uomaa. Fosforipitoisuudet olivat vastaavalla alueella 27 mg/l. Nikkelipitoisuus oli järven pohjoisosassa (14 µg/l) hieman suurempi kuin lounaisosassa (9 µg/l). Kevätkierron jälkeen vedenlaatu Jormasjärvessä paranee. Tämä näkyi mm. ph:n kasvuna (7,1, taulukko 6). Useimpien alkuaineiden pitoisuudet pienenevät (taulukot 7-8). Tästä poikkeava on sinkki, jonka pitoisuudet kesäkuussa ovat lähes kaksinkertaiset (n. 25 µg/l) huhtikuun arvoihin nähden (15 µg/l, taulukko 8). Metallien esiintymistapa oli lähes samankaltainen Jormasjärvellä kuin Nuasjärvellä (kuva 3). Talviaikana nikkelin liukoisuus veteen oli 100 %, arseenin 75 %, raudan 63 % ja mangaanin 94 %. Kevätkierron aikana arseenin osuus vesiliukoisena kasvoi 100 %, sen sijaan liukoisen nikkelin ja mangaanin määrät vähenivät. Liukoisen raudan määrä pysyi lähes samana ollen kuitenkin lähes 10 % pienempi kuin Nuasjärvessä. Taulukko 6. Vedenlaatu pohjan läheltä otetuissa näytteissä Jormasjärvellä. SKJ = sähkönjohtokyky, O 2 = happipitoisuus, O 2 -k = hapen kyllästysaste, ORP = hapetus-pelkistyspotentiaali, TOC = kokonaisorgaaninen hiili, Ka = kiintoaines. Table 6. Water quality of near-bottom water samples in Lake Jormasjärvi. SKJ = electric conductivity, O 2 = oxygen (O 2 ) concentration, O 2 -k = O 2 saturation, ORP = oxidation-reduction potential, TOC = total organic carbon, Ka = particulate matter. T ph SKJ O 2 O 2 -k ORP TOC Ka o C ms/cm mg/l % mv mg/l mg/l Jormasjärvi huhtikuu Jormas /04/2005 3,5 5,6 3,0 8, < 1 2Jormas /04/2005 3,9 5,6 2,9 6, Jormasjärvi kesäkuu 2005 JV1,1 10,8 7,1 317 Kolmisoppi huhtikuu Kolmis /04/2005 3,0 6,6 2,3 8, Taulukko 7. Jormasjärven ja Kolmisopen veden typpi (N)-, fosfori (P), rikki (S)-, kalsium (Ca)-, kalium (K)- ja magnesium (Mg) -pitoisuudet pohjan läheltä otetuissa näytteissä huhtikuussa ja kesäkuussa P-, S-, Ca-, K-, Mg- ja Na-pitoisuudet on mitattu kokonaispitoisuuksina, jotka olivat lähes yhtä suuria kuin liukoiset pitoisuudet (liite 3). Table 7. Water quality of near-bottom samples at sampling sites in Lake Jormasjärvi and Lake Kolmisoppi in April (upper panel) and June (lower panel) of The P, S, Ca, K, Mg and Na concentration are total concentrations that were very similar to dissolved concentrations (se methods in Appendix 3). Näyte N µg/l P µg/l S mgl Ca mg/l K mg/l Mg mg/l Jormasjärvi huhtikuu Jormas /04/ ,3 0,7 1,4 2Jormas /04/ ,4 0,6 1,3 Jormasjärvi kesäkuu 2005 JV1, ,2 0,4 0,8 Kolmisoppi huhtikuu Kolmis /04/ ,4 0,7 0,9

17 13 Taulukko 8. Jormasjärven ja Kolmisopen veden alumiini (Al)-, arseeni (As)-, kupari (Cu)-, rauta (Fe)-, mangaani (Mn)-, nikkeli (Ni)- ja sinkki (Zn)-pitoisuudet pohjan läheltä otetuissa näytteissä huhtikuussa ja kesäkuussa 2005 (liite 2). Alaindeksi L viittaa alkuaineen liukoiseen pitoisuuteen (liite 3). Alinna on talousvedelle asetetut raja-arvot. Table 8. Water quality of near-bottom samples at sampling sites in Lake Jormasjärvi and Lake Kolmisoppi in April (upper panel) and June (lower panel) of Subscript L refers to soluble concentrations (Appendix 3). Finnish guideline values for household drinking water are shown for comparison (at the bottom). Näyte Al L µg/l Al µg/l As L µg/l As µg/l Cu L µg/l Cu µg/l Fe L mg/l Fe Mn L Mn mg/l µg/l µg/l Jormasjärvi huhtikuu Jormas /04/ <200 0,5 0, ,0 1, Jormas /04/ ,4 0, ,1 3, Jormasjärvi kesäkuu 2005 JV1, ,3 0, ,6 0, Kolmisoppi huhtikuu Kolmis /04/ ,3 0, ,7 2, Ni L µg/l Ni µg/l Zn L µg/l Zn µg/l Talvi Kevät As Fe Ni Mn Kuva 3. Arseenin (As), raudan (Fe), nikkelin (Ni) ja mangaanin (Mn) liukoisuudet (%) Jormasjärven vedessä talvikautena sekä kevätkierron jälkeen. Fig. 3. Percentages of soluble forms of As, Fe, Ni and Mn in Lake Jormasjärvi water samples taken in winter (dark grey) and after spring turnover (light grey) Kolmisoppi Kolmisopen pohjan läheltä otetun veden ph oli talvikautena 6,6. Vesi sisälsi orgaanista ainesta (TOC) 26 mg/l, mikä oli lähes kaksinkertainen verrattuna Nuasjärven ja Jormasjärven TOCarvoihin (taulukko 6). Sähkönjohtavuus oli pieni (2,3 ms/cm). Ravinteisuudeltaan Kolmisoppi ei poikennut muista tutkituista järvistä. Typen kokonaispitoisuus oli 710 µg/l ja fosforin 18 µg/l. Kalsium-, Mg- ja S-pitoisuudet olivat alhaisia vaihdellen välillä 0,9 2,4 mg/l (taulukko 7). Kolmisopen pohjan vesi poikkesi Nuasjärven ja Jormasjärven vedestä korkean Fe-pitoisuuden (2,2 mg/l) osalta. Sen sijaan mangaanin pitoisuudet (170 µg/l) olivat huomattavasti pienemmät

18 14 kuin Jormasjärvessä ollen samalla tasolla kuin Nuasjärvessä. Nikkeli- ja Zn-pitoisuudet olivat samaa suuruusluokkaa, noin 20 µg/l (taulukko 8). Metallien liukoisuus pohjan veteen talvikaudella oli lähes samantyyppinen kuin Nuas- ja Jormasjärvessä. Ero järvien kesken näkyi lähinnä vain liukoisen raudan osuuksissa. Kolmisopessa liukoisen arseenin osuus oli 75 %, nikkelin 100 %, raudan 77 % ja mangaanin 91 %. Kesäkuussa ei otettu vesinäytettä. 4.3 Järvisedimenttien kemiallinen tila Nuasjärvi Nuasjärvellä kerrokset 4 ja 5 edustavat luonnontilaista sedimenttiainesta ja ne sijoittuvat keskimäärin yli 30 cm syvyydelle (kuva 4). Näiden päällä olevat kerrokset 2 (n cm) ja 3 (n cm) ovat kerrostuneet ennen 1980-lukua ja kerrostumisaikaväli edustaa yli 100 vuotta. Kerrokset 2 ja 3 ovat altistuneet ihmistoiminnalle. Tasaisen kerrostumisnopeuden mukaan laskettuna ihmistoiminta on alkanut muokata Nuasjärven valuma-aluetta jo noin 1700-luvun alkupuolella. Ylin sedimenttikerros, kerros 1 rajattiin v syntyneen Cs 137 -maksimin alapuolelle, joten kerros 1 ulottuu keskimäärin 6 cm:n syvyydelle. Karkean näytteenottoresoluution (1-2 cm) vuoksi kerroksen 1 iäksi arvioitiin n v. (vrt. taulukot 1 ja 2). Voidaankin katsoa, että kerros 1 kuvaa vähintäänkin koko kaivostoiminnan aikaista kiintoaineksen kertymää. Kaivostoiminta alkoi Lahnaslammella Kuva 4. Hiili (C)-pitoisuuden ja mineraalisen aineksen määrää kuvastavan K*Mg*Cu-arvon jakautuminen Nuasjärven sedimenttiprofiilissa 1 (liite 1). K*Mg*Cu-arvo on jaettu :lla graafista esitystä varten. Kuvassa kerroksen 1:n paksuus on 4 cm, mutta todellisuudessa kerrospaksuus on keskimäärin n. 6 cm (taulukot 1 ja 2).

19 15 Fig. 4. Distribution of carbon (C) and the K*Mg*Cu-value (a proxy for mineral matter; divided by for readability) in the Nuasjärvi 1 sediment profile. In this figure, Sediment Unit 1 (Kerros 1) is 4 cm thick while in most cases its thickness was 6 cm (Tables 1 and 2). Nuasjärven luonnontilaiset sedimenttikerrokset (kerrokset 4 ja 5) ovat geokemiallisilta ominaisuuksiltaan tyypillisiä keskisuurelle järvelle (taulukko 9, Mäkinen 2004). Hiilipitoisuus oli n. 6 %. Hiili-typpisuhde (C/N = 12,5) osoittaa alloktonisen hiilen kertymistä soiselta valuma-alueelta (ks. liite 7a). Verrattuna Suomen keskisuuriin järviin Nuasjärven luonnontilaisten sedimenttikerrosten Ni-, Cr- ja Mg-kokonaispitoisuudet olivat keskimääräistä korkeammat (Cr 71 mg/kg, Mg 9000 mg/kg ja Ni 39 mg/kg). Nikkelipitoisuus oli lähes samansuuruinen koko Nuasjärven alueella. Pitoisuus oli hieman pienempi kuin Jormasjärven ja Kolmisopen luonnontilaisten sedimenttikerrosten keskimääräinen Ni-pitoisuus (taulukko 9, liite 7a). Kromipitoisuus oli korkein tutkituista järvistä, mikä viittaa ultramafiselta kallioperäalueelta tulleen valumaveden vaikutukseen (ultramafinen kivi = Mg-valtainen kivi sisältäen kromia). Sinkkipitoisuus (110 mg/kg) oli selvästi pienempi Nuasjärven luonnontilaisissa sedimenttikerroksissa kuin Kolmisopessa ja Jormasjärvessä. Myös S-pitoisuus (405 mg/kg) oli yllättävän pieni. Voidaankin päätellä, että mustaliuskealueelta tullut luontainen metalli- ja rikkikuormitus on ollut vähäisempää Nuasjärvessä kuin Jormasjärvessä tai Kolmisopessa (liite 7a). Nuasjärven etelä- ja lounaisosasta otetuissa luonnontilaisissa sedimenttikerroksissa (kerrokset 4 ja 5, pisteet 1 ja 2) oli n. kaksinkertaiset As-, Co-, Fe- ja Mn-pitoisuudet (As = 5, Co = 22, Fe = ja Mn = 2874 mg/kg, taulukko 9) kuin järven itä- ja pohjoisosasta otetuissa näytteissä. Piste 1 on Jormasjoen ja Lahnasjoen suistoalueen vaikutuspiirissä, kun taas piste 2 on jokisuualueesta kauempana (liite 1). Kohonneet metallipitoisuudet liittynevät Jormasjoen kautta tulevaan luontaiseen kuormituslisään. Kerroksen 2 sedimentti vastaa karkeasti arvioiden ennen ja 1990-lukuja tapahtunutta kerrostumista, jonka pituus vastaa yli 100 vuotta. Kerroksen 3 sedimentti on kerroksen 2 sedimenttiä vanhempi, eikä sen ikää käytetyillä menetelmillä voitu määrittää. Voidaan kuitenkin päätellä, että kerroksen 2 koostumukseen on vaikuttanut ihmistoiminta. Kerroksen 2 (ja myös kerroksen 3) sedimentille on ominaista suuri savipitoisuus ja pieni orgaanisen aineksen määrä. Siten suuria määriä minerogeenista ainesta on huuhtoutunut valuma-alueelta järveen. Hiili-typpi suhteen (C/N) aleneminen viittaa sisäisen tuotannon lisääntymiseen. Sedimenttikerrosten 2 ja 3 Ca-, Cr-, Cu-, K-, Mg- ja Ni-pitoisuudet olivat suuremmat kuin alemmissa, luonnontilaisissa kerroksissa (kerrokset 4 ja 5), kun taas Fe- ja Mn-pitoisuudet olivat pienemmät kuin alempien kerrosten Feja Mn-pitoisuudet. Alkuaineassosiaatio kuvastaa kuroutumista edeltävien minerogeenisten sedimenttien uudelleenkerrostumista. Ajoitustulosten mukaan uudelleenkerrostuminen on vähentynyt viimeisen vuoden aikana. Myöskään Nuasjärven säännöstelyn alkamisajankohtaan ei osu merkittäviä geokemiallisia muutoksia. Kerroksessa 2 olivat Cr-, Ni- ja Zn-pitoisuudet lähes samaa tasoa koko järven alueella (Cr = 74 ± 11 mg/kg, Ni 45 ± 7 mg/kg, Zn 111 ± 25 mg/kg, taulukko 10). Suurimmat Fe- ja Mnpitoisuudet mitattiin kohteista, jotka olivat lähellä Jormasjoen ja Lahnasjoen suualuetta ja järven pohjoisosan ranta-alueen läheltä (liite 8). Sedimenttikerros 1 vastaa sedimentin pintakerrosta, n. 6 cm:n paksuudelta. Kerros 1 on syntynyt n viimeisen vuoden aikana. Se sisältää enemmän orgaanista ainesta kuin alemmat sedimenttikerrokset. Sen sijaan Ca-, Cr-, Cu-, K- ja Mg-pitoisuudet olivat pienemmät kuin alemmissa kerroksissa (taulukko 10, liite 7). Alkuaineassosiaatiosta päätellen minerogeenisen aineksen kertymä valuma-alueelta on vähentynyt viimeisten vuoden aikana ja järvi on näiltä osin palautumassa kohti luonnontilaa.

20 16 Kerroksen 1 Mn-pitoisuus oli korkea ja Mn:n osuus kemiallisessa adsorptiofraktiossa oli n. 46 %. Tämä viittaa sedimentin hyvään metallien sitoutumiskykyyn. Tästä viitteenä on metallien (As, Co, Cu, Ni, Zn) pienet pitoisuudet kemiallisessa adsorptio fraktiossa (taulukko 10). Taulukko 9. Luonnontilaisten sedimenttikerrosten (kerros 4 ja 5) keskiarvopitoisuuksia Nuasjärvessä, Jormasjärvessä ja Kolmisopessa. Nuasjärven länsi- ja lounaisosa edustaa pisteitä 1 ja 2 sekä itäpohjoisosa pisteitä 3 ja 4 (liite 1). Jormasjärven arvot edustavat pisteitä 1 ja 2. Keskiarvot on laskettu kerrosten 4 ja 5 pitoisuuksista (liite 7). Suomen järvisedimenttien keskiarvopitoisuudet on Mäkisen (2003) ja Mäkisen (2004) tutkimuksista. Table 9. Mean concentrations for selected elements in the background samples (Sediment Units 4 and 5) from all study lakes. At Nuasjärvi, the W and SW area (first column) is represented by coring sites 1 and 2 while the E and N area (second column) refers to sites 3 and 4 (Appendix 1). The values for Jormasjärvi have been calculated using sites 1 and 2. Mean concentrations for Finnish lake sediments (last column) are from Mäkinen (2003, 2004). Nuasjärvi Jormasjärvi Kolmisoppi Suomen järvet Etelä- ja lounaisosa Itä- ja pohjoisosa keskisuuret As mg/kg Ba mg/kg Co mg/kg Cr mg/kg Fe mg/kg Mg mg/kg Mn mg/kg Ni mg/kg S mg/kg Zn mg/kg C % 5,7 5,4 11,5 13,5 8,6 Ihmistoiminnan vaikutus näkyy metallipitoisuuksien, erityisesti Ni- ja Zn-pitoisuuksien lisääntymisenä sekä S-pitoisuuksien kasvuna sedimentin yläosassa, kerroksessa 1 (taulukko 10, liite 7). Kahdessa näytepisteessä Ni-pitoisuus ylitti SAMASE-raja-arvon (pisteet 15 ja 23; 264 mg/kg ja 373 mg/kg, liite 8). Pitoisuuksien kasvu näkyi koko järven alueella, mutta kerrosten välinen pitoisuusero oli suurin Lahnasjoen ja Jormasjoen suualueen pintasedimenteissä matalan veden alueella (esim. piste 23) ja tämän alueen pohjoispuolella, syvemmän veden alueella (pisteet 5, 12, 13, liitteet 1 ja 8). Ero näkyi Ni- ja Zn-pitoisuuksissa siten, että pitoisuudet pienenivät selvästi siirryttäessä jokisuulta luoteeseen. Alempiin sedimenttikerroksiin nähden nikkeliä (Ni K 23 mg/kg), rikkiä (S K 287 mg/kg) ja sinkkiä (Zn K 52 mg/kg, taulukko 10) oli rikastunut suhteellisesti eniten pintakerrroksen kemialliseen adsorptiofraktioon, mikä on viite näiden olevan lähtöisin järveen laskettavista päästövesistä. Pitoisuudet olivat monikertaiset verrattuna alemman kerroksen 2 vastaaviin pitoisuuksiin (Ni K 4 mg/kg, S K 97 mg/kg, Zn K 19 mg/kg, taulukko 10). Myös arseenin kokonaispitoisuus oli pintasedimentissä lähes kaksinkertainen alemman kerroksen 2 Aspitoisuuteen nähden. Muista poiketen arseenin pitoisuus kemiallisessa adsorptiofraktiossa oli hyvin pieni. Tämä viittaa arseenin sitoutuvan lähes kokonaan niukkaliukoiseen rautaoksidifraktioon. Paikoin kerroksen 1 As-pitoisuus ylittää SAMASE-raja-arvon (pisteet 13,15 ja 23; 57 mg/kg, 92 mg/kg ja 73 mg/kg, liite 8).

21 Syvyys cm As Syvyys cm Ni Syvyys cm S Kuva 5. Arseeni (As)-, nikkeli (Ni)- ja rikki (S)-pitoisuudet sedimentin pintaosassa (0 10 cm) Nuasjärven profiileissa 1 5. Profiilien etäisyys Lahnas- ja Jormasjoen suulta kasvaa vasemmalta oikealle (vrt. liite 1). As-, Ni- ja S-pitoisuudet on mg/kg (vaaka-akseli). Huomaa profiilipisteen 5 poikkeava Nipitoisuus asteikko (0-180). Vuosiluku 1986 on Cs 137 -aikamerkin alaraja. Fig. 5. Concentrations (mg/kg) of As, Ni and S in top sediments (0-10 cm) in Lake Nuasjärvi cores 1-5. The distance of the profiles from the mouth of River Jormasjoki increases from left to right (see Appendix 1). Note the different scaling for Ni at site 5. The year 1986 is placed at the lower edge of the time marker.

22 18 Sedimentin pintaosan As- ja Ni-pitoisuuksia tarkasteltiin yksityiskohtaisimmin viidestä eri profiilista järven eri osissa. Tarkastelussa oli 10 cm paksuinen pintakerros, joka vastasi vähintään n. 40 viime vuoden sedimenttikertymää (kuva 5). Erilaisista kerrostumisnopeuksista johtuen kuvaan 5 merkitty ajankohta, v ei sijoitu kaikissa profiileissa samalle syvyydelle (vrt. liite 6). Yleisesti voidaan päätellä, että As- ja Ni-pitoisuudet ovat kohonneet koko järven alueella, ja suurimpia pitoisuuksia tavataan lähinnä kaivosalueelta tulevien päästövesien vaikutusalueella. Arseenipitoisuudet kohoavat kaikissa sedimenttiprofiileissa kohti sedimentin pintaa (vrt. liite 6). Osa arseenin pitoisuuskasvusta johtuu lisääntyneestä kuormituksesta, mutta osa Aspitoisuuksista liittyy luontaiseen pintaosassa tapahtuvaan oksidimuodostukseen, joka sitoo arseenia tehokkaasti. Oksidimuodostukseen liittyy myös korkeat Mn-pitoisuudet sedimentin pintaosassa. Nikkelin vertikaalijakaumassa oli alueellisia eroja, mikä voi selittyä nikkelin arseenista poikkeavista geokemiallisista ominaisuuksista ja sen erilaisesta kuormitushistoriasta järven eri osissa. Lähellä Lahnas- ja Jormasjokien suualuetta (pisteet 5 ja 1) ylimääräistä Ni-kuormitusta (luontainen pitoisuustaso 47 mg/kg) on tapahtunut runsaasti jo ennen vuotta 1986, ja kuormitus on lisääntynyt aina nykyhetkeen saakka (liite 9). Muissa näytepisteissä sen sijaan ylimääräinen Nikuormitus on ollut huipussaan 1980-luvulla, jonka jälkeen ylimääräinen Ni-kuormitus on laskenut. Rikin alueellinen jakauma ja sen vertikaalijakauma eri profiileissa on samantyyppinen nikkelin kanssa. Taulukko 10. Nuasjärven sedimenttien pintakerrosten, kerroksen 1 (n. 6 cm) ja kerroksen 2 (n cm) alkuaineiden keskiarvopitoisuuksia. Keskiarvot on laskettu Limnos- ja putkinäytteenottimella otettujen profiilien pintakerrosnäytteistä. Selitykset: Kem. ads. = kemiallinen adsorptiofraktio, Tot = kokonaispitoisuus, näytelukumäärä n = 17, SAMASE = Saastuneen maan toimenpideraja-arvot (Ympäristöministeriö 1994). Table 10. Mean concentrations for selected elements in the topmost sediment samples (Unit 1, c. 6 cm) and in Sediment Unit 2 (c cm) from Lake Nuasjärvi. Means have been calculated from both Limnos and PP cores (values in Appendix 6 from PP cores only). Keys: Kem. ads. = chemically adsorbed fraction, Tot = total concentration, n = 17, SAMASE = Guideline values for contaminated soils (Ympäristöministeriö 1994). As Cd Co Cu Fe Mg Mn Ni P S Zn n mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg Kerrros 1 Kem. ads Tot. 27 1, Kerros 2 Kem. ads Tot SAMASE Ylimääräistä Ni-kuormitusta arvioitiin vain osassa Nuasjärven aluetta. Laskenta rajoittui järven keskiosiin yli 6 m syvyiselle alueelle (n. 25 km 2, liite 10). Ylimääräinen Ni-kuormitus laskettiin näytekohtaisesti vähentämällä kerroksen 1 Ni-pitoisuudesta kerroksen 2 Ni-pitoisuus (vrt. liite 9). Kaikista näytteistä laskettuna nikkelin kokonaiskuormitus 25 km 2 alueelle on kg, josta ylimääräistä Ni-kuormitusta on 8676 kg. Mikäli ylimääräinen Ni-kuormitus kesto on n. 30 v., saadaan ylimääräiseksi Ni-kuormitukseksi n. 240 kg/v. Koska näytteenotto on keskittynyt kuormittuneimmalle alueelle, korjattiin näytteiden alueellista painotusta eliminoimalla laskennasta

23 19 neljä Lahnas- ja Jormasjokien suulla olevaa pistettä (5, 12, 13 ja 15, liite 1). Pinta-alaksi määriteltiin 23 km 2, jolloin Ni:n kokonaiskuormitus on 8861 kg ja ylimääräinen Ni-kuormitus 2794 kg. Jaettuna ylimääräinen kuormitus 30 vuodella saatiin vuotuiseksi arvoksi n. 93 kg/v Jormasjärvi Jormasjärven sedimenttien luontaiset hiilipitoisuudet (orgaanisen aineksen määrä) oli melko suuri. Hiili-typpisuhde oli melko korkea (C/N = 13,1), mikä viittaa alloktonisen hiilen osuuden olevan sedimentissä suurehkon. Luonnontilaisten sedimenttikerrosten metallipitoisuudet (Co, Fe, Mn) olivat selvästi alhaisemmat kuin Kolmisopessa ollen samaa tasoa kuin Nuasjärvessä (taulukot 9 ja 11, liite 7). Tästä poikkeavana olivat Ni- ja Zn-pitoisuudet (Ni 58 mg/kg, Zn 301 mg/kg), jotka olivat suuremmat kuin Nuasjärvessä ja Kolmisopessa (taulukko 9). Arseenipitoisuus oli noin 7 mg/kg ollen hieman suurempi kuin Nuasjärven ja Kolmisopen luontaiset arseenipitoisuudet. Muutokset Jormasjärven sedimentaatio-olosuhteissa ovat olleet melko pieniä hiilen ja K*Mg*Cu-pitoisuusvaihteluiden perusteella (kuva 6). Mikäli sedimentaationopeus on ollut vakioinen ja K*Mg*Cu-arvot kuvaavat maankäyttöä, on ihmistoiminta alkanut vaikuttaa Jormasjärven valuma-alueella merkittävästi n luvun alkupuolella. Sedimentin yläosassa (< 24 cm) mineraaliaineksen määrä lisääntyy ollen suurin 4 8 syvyydellä. Sen sijaan aivan pinnassa (0 4 cm) orgaanisen aineksen määrä lisääntyy suhteessa mineraaliaineksen määrään (liite 7). Jormasjärven pohjoisosan pintasedimenteistä mitattiin suurimmat Ni- ja Zn-pitoisuudet (liite 8). Suurimmat K- ja Mg-pitoisuudet esiintyivät järven eteläosassa, mikä viittaa siihen, että korkeat Ni- ja Zn-pitoisuudet eivät liity minerogeenisten sedimenttien uudelleenkerrostumiseen. Myös rikkipitoisuudet olivat suurimmat pintakerroksessa (kerros 1) ja pienenevät alempiin kerroksiin päin. Tästä poikkeava jakauma oli mangaanilla, jonka pitoisuuksissa ei ollut isoja eroja pinta- ja alempien kerrosten välillä. Mangaanin kokonaispitoisuudesta oli keskimäärin 80 % kemiallisessa adsorptiofraktiossa, jolla ei kuitenkaan näytä olevan vaikutusta muiden metallien sitoutumiseen niukkaliukoisena sedimentteihin. Tätä piirrettä voidaan kuitenkin pitää luontaisena Jormasjäven sedimenttiprofiileille (liite 7).

24 20 Kuva 6. Jormasjärven sedimenttiprofiilin hiilipitoisuusjakauma (C) ja minerogeenista ainesta kuvaava K*Mg*Cu-arvon jakautuma. K*Mg*Cu-arvot on jaettu :lla graafista esitystä varten. Fig. 6. Distribution of carbon (C) and the K*Mg*Cu-value (a proxy for mineral matter; divided by for readability) in the Jormasjärvi 1 sediment profile. Taulukko 11. Jormasjärven sedimentin pintaosan, kerroksen 1 (0 8 cm) ja kerroksen 2 (8-20 cm) keskiarvopitoisuuksia. Vertailuarvoina on esitetty saastuneen maan arvioinnissa käytettyt toimenpiderajaarvot (SAMASE, Ympäristöministeriö 1994). Table 11. Mean concentrations for selected elements in the top samples (Unit 1, c. 8 cm, upper panel) and in Sediment Unit 2 (lower panel) from Lake Jormasjärvi. Guideline values for contaminated soils (SAMASE) from Ministry of the Environment (Ympäristöministeriö, 1994). As Cd Co Cu Fe Mg Mn Ni P S Zn n mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg Kerros 1 Kem. ads 2 0,1 9 0, Tot. 6 0, Kerros 2 Kem. ads 2 0,1 9 0, Tot. 7 0, SAMASE

25 Kolmisoppi Kolmisopen järvisedimentin koostumus on melko vakioinen yli 28 cm:n syvyydellä (kerrokset 4, 5 ja 6, kuva 7 ja liite 7). Mikäli sedimentaationopeus on ollut vakioinen ja muutokset 28 cm:n syvyydellä kuvastavat ihmistoimintaa, on Kolmisopen valuma-aluetta muokattu n luvun puolivälissä ensimmäisen kerran merkittävästi. Syvyysvälille cm on kerrostunut runsaasti humuspitoista ainesta suhteessa minerogeeniseen aineksen määrään (kerros 3, kuva 7). Suurin muutos sedimentin koostumuksessa sijoittuu ylimpään 10 cm:iin, missä minerogeenisen aineksen määrä kasvaa voimakkaasti (kerros 1). Samalla sedimentin tila on huonontunut, sillä kiteisen sulfididen ja sulfaattisen rikin määrä lisääntyy ja Mn-pitoisuus pienenee kerroksesta 1 alaspäin. Kuitenkin vain n. 66 % mangaanista on kemiallisesti adsorpoituneena, mikä viittaa metallien hyvään pidättyvyyteen (sedimenttiainekseen). Kuva 7. Kolmisopen sedimenttiprofiilin hiilipitoisuusjakauma (C) ja minerogeenista ainesta kuvaava K*Mg*Cu-arvon jakautuma. K*Mg*Cu-kertoimet on jaettu :lla graafista esitystä varten. Fig. 7. Distribution of carbon (C) and the K*Mg*Cu-value (a proxy for mineral matter; divided by for readability) in the Kolmisoppi 1 sediment profile. Kolmisopen sedimenteille on tyypillistä korkeat metalli- ja hiilipitoisuudet (kuva 7, liite 7). Korkea hiili-typpisuhde (C/N = 14,7) viittaa runsaaseen alloktonisen hiilen kertymään (liite 7). Metalleista erityisesti kobolttia, rautaa, mangaania ja sinkkiä on rikastunut Kolmisopen luonnonti-

26 22 laisiin sedimentteihin (Co 60 mg/kg, Fe mg/kg, Mn 5080 mg/kg, Zn 292 mg/kg, taulukko 9). Nikkelipitoisuus (50-60 mg/kg) on koko Suomen tasoon verrattuna korkea, mutta ei kuitenkaan poikennut Nuasjärven ja Jormasjärven luontaisista Ni-pitoisuuksista. Arseenipitoisuus oli samaa tasoa (n. 5 mg/kg) kuin Jormasjärven sedimentissä. Metallit olivat pääosin niukkaliukoisessa muodossa, joko Fe-Mn-oksideissa ja/tai sulfideina. Osa metalleista on kemiallisesti adsorboituneena lähinnä orgaaniseen ainekseen, jota sedimentissä oli runsaasti. Suuret metallipitoisuudet sedimentissä liittyvät valuma-alueen mustaliuskepitoiseen kallio- ja maaperään (luontainen valuman koostumus), mutta toisaalta se kertoo myös metallien hyvästä pidättyvyydestä sedimentteihin (pitkäaikainen kertymä). Taulukko 12. Kolmisopen järvisedimentin pintaosan alkuainepitoisuuksia (kerros 1, 0 8 cm ja kerros 2). Vertailuarvoina on esitetty saastuneen maan arvioinnissa käytettyjä toimenpideraja-arvoja (SAMASE, Ympäristöministeriö 1994). Table 12. Mean concentrations for selected elements in the Sediment Unit 1, c. 8 cm and in Sediment Unit 2 from Lake Kolmisoppi. Guideline values for contaminated soils (SAMASE) from Ministry of the Environment (Ympäristöministeriö, 1994). n = amount of samples. As Cd Co Cu Fe Mg Mn Ni P S Zn n mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg Kerros 1 Kem. ads 1 0, Tot Kerros 2 Kem. ads 1 0, Tot SAMASE Paleoekologiset tulokset Nuasjärvi Nuasjärvi 1 sedimenttisarjasta tehtyjen piileväanalyysien tulokset on esitetty piilevädiagrammina kuvassa 8. Diagrammista käyvät ilmi sedimenttisarjan yleisimmät lajit ja niiden suhteellisella runsaudella painotettu esiintymisjärjestys (pääasiassa syvemmällä sedimentissä esiintyvät lajit ovat kuvassa vasemmalla, pinnassa runsaimpana esiintyvät ovat oikealla).

27 23 Sedimenttisyvyys (cm) % Aulacoseira lirata (Ehrenberg) Ross Fragilaria construens Ehrenberg Fragilaria capucina var. vaucheriae (Kuetzing) Lange-Bertalot Anomoeoneis brachysira (Brebisson) Grunow Fragilaria brevistriata Grunow Eunotia praerupta Ehrenberg Frustulia rhomboides (Ehrenberg) De Toni Fragilaria pinnata Ehrenberg Eunotia incisa Gregory Pinnularia gibba Ehrenberg Achnanthes levanderi Hustedt Aulacoseira distans var. distans (Ehrenberg) Kuetzing Cyclotella rossii Håkansson Aulacoseira subarctica (O. Mueller) Haworth fo.subborealis Tabellaria flocculosa (Roth) Kuetzing Cymbella silesiaca Bleisch Achnanthes minutissima Kuetzing var. minutissima Navicula pupula Kuetzing var. pupula Tabellaria flocculosa (Roth) Kuetzing (lyhyt muoto) Aulacoseira distans (Ehrenberg) Simonsen var. tenella Cyclotella stelligera Cleve & Grunow Gomphonema acuminatum Ehrenberg Asterionella formosa Hassall Aulacoseira ambigua (Grunow) Simonsen Aulacoseira subarctica (O. Mueller) Haworth Tabellaria fenestrata (Lyngbye) Kuetzing Aulacoseira italica (Ehrenberg) Simonsen Aulacoseira islandica (O. Mueller) Simonsen Kuva 8. Yleisimpien piilevälajien syvyysjakauma Nuasjärvi 1 -sedimenttisarjassa. Fig. 8. Distribution of selected diatom taxa in the Nuasjärvi 1 core. Merkittävimmät muutokset lajistossa tapahtuvat n cm syvyystasolla sekä aivan sedimenttisarjan yläosassa. 25 ja 20 cm näytteissä runsastuvat mm. Asterionella formosa, Tabellaria fenestrata ja Aulacoseira islandica. Myös muiden (tyko)planktonlajien, kuten A. subarctica (f. subborealis) ja Tabellaria flocculosa osuus kasvaa. Aivan sedimentin pintaosassa, noin ylimmässä neljässä cm:ssä, runsastuvat erityisesti A. subarctica, A. italica ja A. islandica. Näistä erityisesti A. subarctica viihtyy melko rehevissä oloissa ja A. islandica on keskiravinteisten vesien laji. Em. muutosten lisäksi esim. 60 cm syvyydeltä tutkitussa näytteessä on huomattavan runsaasti Aulacoseira subarctica f. subborealis lajia. Piilevänäytteitä vastaavista näytteistä tehtyjen geokemiallisten määritysten tuloksia on esitetty kuvassa 9. Kuvaan on valittu muuttujia, jotka kuvastavat oletettuja kasviplanktonlajistoon (piilevästöön) vaikuttavia tekijöitä: metallit (Ni ja Zn), humus (C ja C:N) ja ravinteet (C:N, P ja DI- TP). Useimmissa muuttujissa havaitaan muutoksia n. 30 cm tason yläpuolella, jossa sedimentti muuttuu mineraaliainesvaltaisemmaksi. Erityisesti sinkin ja fosforin mangaanilla normalisoidut pitoisuudet (Zn:Mn ja P:Mn) kasvavat. Myös ylimmät näytteet, n. 4 cm näytesarjan pinnasta, poikkeavat ominaisuuksiltaan muista: C:N suhde laskee, vaikka hajoamatonta hiiltä onkin näytteissä runsaasti; P:Mn ja Ni:Mn suhteiden arvot kasvavat ja piilevämallinnettu veden P- pitoisuus kasvaa (ks. jäljempänä). Sedimenttisyvyys (cm) Ni:Mn Zn:Mn Ti (cry) (mg/kg) K (cry) (mg/kg) C (%) C:N P:Mn DI-TP (µg/l) Kuva 9. Nuasjärvi 1 sedimenttisarjan valitut kemialliset ominaisuudet piilevien suhteen analysoiduilla syvyystasoilla. Fig. 9. Selected chemical properties in the Nuasjärvi 1 core, at levels analysed for diatoms.

28 24 Nuasjärven piilevälajiston muutokset on esitetty myös kuvassa 10 pelkistetyssä muodossa PCA kuvaajana. Siitä käy selkeästi ilmi yllä kuvattu sedimentin yläosassa tapahtuva lajistomuutos (näytteet kuvautuvat oikeanpuoleisiin neljänneksiin: vaalean siniset pallot), sekä cm syvyydeltä otetun näytteen poikkeuksellisen korkea A. subarctica f. subborealis lajin osuus (näyte kuvaajan yläosassa). Sen sijaan cm yläpuolelta otetut näytteet eivät erotu lajistonsa puolesta selkeästi omaksi ryhmäkseen, vaikka lajistossa tapahtuukin ko. syvyysvälillä muutoksia. Tämä johtuu siitä, että PCA kuvaajan rakenteen näyttävät tässä tapauksessa määräävän erityisesti runsaina esiintyvät lajit, mm. A. islandica, A. italica ja A. subarctica (akseli 1) sekä A. subarctica f. subborealis (akseli 2). Jos lajirunsauksille tehdään logaritmimuunnos ennen pääkomponenttianalyysiä, jotta runsaimpien lajien vaikutus vähenee, 30 cm yläpuolelta tutkitut näytteet erottuvat cm näytteistä omaksi ryhmäkseen. Kuvan 10 oikean puoleisessa osassa on kuvattu valittujen ympäristömuuttujien log(x+1) muunnettujen arvojen vaihtelua näytteissä. Muuttujista Ni:Mn ja Zn:Mn (ammoniumasetaattiuutto (AAC), mangaanilla normalisoiminen vähentää Fe-Mn -saostumien vaikutusta Ni ja Zn syvyysjakaumiin) on valittu kuvastamaan mahdollista metallikuormitusta. Lisäksi C sekä K:in ja Ti:n kiteinen muoto kuvastavat mineraaliaineksen osuutta ja DI-TP (= piilevämallinnettu kok-p), P:Mn ja C:N ravinteisuutta. Viimemainittu muuttuja saattaa kuvastaa myös humuskuormitusta, joka nostaa suhteen arvoa. Kuvasta havaitaan, että sedimenttisarjan yläosan näytteissä on korkeammat metallipitoisuudet, piilevämallinnettu veden kokonaisfosforipitoisuus ja typen osuus hiileen nähden, kun taas sedimentin P:Mn suhde on alhainen. Vasempaan alaneljännekseen sijoittuvissa näytteissä puolestaan mineraaliaineksen osuus on suurempi (log-muunnetulla piileväaineistolla käy ilmi, että kyseessä ovat erityisesti näytteet 25 ja 9 cm väliltä). 1.2 PCA akseli Aulacoseira 60.5 subarctica Fragilaria parasitica var. subconstricta Aulacoseira lacustris Fragilaria construens f. venter Navicula viridula Fragilaria capucina Fragilaria capucina Hantzschia amphioxys var. gracilis 1.5 Anomoeoneis brachysira Aulacoseira subarctica Aulacoseira distans Eunotia incisa17.5 Aulacoseira italica 7.5 Cyclotella Tabellaria fenestrata Fragilaria pinnata Aulacoseira granulata stelligera Nitzschia fonticola Pinnularia gibba Aulacoseira ambigua Tabellaria flocculosa Aulacoseira Cyclotella rossii Asterionella formosa Achnanthes islandica 25.5 Frustulia minutissima Navicula radiosa rhomboides Tabellaria flocculosa III var. tenella 2.5 Achnanthes Fragilaria tenera peragalli Nitzschia palea PCA akseli 1 PCA akseli C:N P:Mn AAC Ticry K cry C Zn:Mn AAC Ni AAC DI-TP Ni:Mn AAC Kuva 10. Nuasjärven piilevästön (valintakriteeri: vähintään 1 % yhdessä näytteessä) perusteella laadittu PCA kuvaaja. Cesium ajoituksen perusteella viimeisen 40 vuoden aikana kerrostuneiksi arvioidut näytteet on esitetty sinisellä. Oikean puoleisessa paneelissa on kuvattu valittujen ympäristömuuttujien arvojen vaihtelua näytteissä. Fig. 10. A PCA plot based on Lake Nuasjärvi diatom results (screening criteria: at least 1 % in one sample). Samples deposited during the last 40 years (approximately 2 * Cs marker depth) are shown in blue. The right panel shows the variation in selected environmental variables in the samples.

29 DI-TP (µg/l) Sedimenttisyvyys (cm) Kuva 11. Nuasjärven piilevästön perusteella mallinnettu järviveden muinainen kokonaisfosforipitoisuus. Fig. 11. Diatom-inferred past lake water (0-1 m) total phosphorus concentrations for Lake Nuasjärvi. Nuasjärven piilevälajiston perusteella mallinnettu veden muinainen kokonaisfosforipitoisuus on esitetty kuvassa 11. Kuvaajasta nähdään, että piilevämallinnettu kokonaisfosforipitoisuus on melko vakaa, n µg/l, suurimmassa osassa näytteitä, mutta kasvaa sedimenttisarjan yläosassa aina n µg/l -tasolle. Ylimmissä näytteissä siis runsastuvat piilevälajit, joilla on korkea optimi fosforipitoisuuden suhteen, eli ne viihtyvät parhaiten suuremmissa ravinnepitoisuuksissa Jormasjärvi Jormasjärvi 1 sedimenttisarjan piilevätulokset on esitetty yleisimpien lajien osalta kuvassa 12. Järven piilevälajisto on kokonaisuutena varsin karuissa vesissä viihtyvää. Näytteissä esiintyvät runsaimpina lajeina erityisesti Cyclotella rossii, Tabellaria flocculosa, Aulacoseira subarctica (f. subborealis) ja A. distans var. distans. Näistä A. subarctica f. subborealis muodon osuus vähenee 40 ja 30 cm näytteissä, kun taas T. flocculosa:n osuus kasvaa. C. rossii:n osuus vähenee erityisesti aivan ylimmissä näytteissä. Sedimenttisarjan yläosassa, 30 cm syvyydellä, näyte sisälsi Tabellaria flocculosa:n lisäksi runsaasti myös Asterionella formosa ja Achnanthes minutissima lajien jäänteitä, mutta selvempi muutos lajistossa tapahtuu vasta cm tasolla, jossa mm. Anomoeoneis vitrea:n, Tabellaria flocculosa tyyppi III:n, Cyclotella stelligera:n ja Aulacoseira islandica:n osuudet kasvavat. Selviä muutoksia on havaittavissa vielä ylimmän n. 8 cm näytteissä, joissa karuille vesille tyypillisen Cyclotella rossii:n osuus vähenee huomattavasti ja esim. rehevämmissä oloissa viihtyvä Fragilaria capucina var. gracilis runsastuu.

30 26 Kuva 12. Yleisimpien piilevälajien syvyysjakauma Jormasjärven sedimenttisarjassa. Fig. 12. Distribution of selected diatom taxa in the Jormasjärvi 1 core. Sedimenttisyvyys (cm) Ni:Mn Zn:Mn Ti (cry) (mg/kg) K (cry) (mg/kg) C (%) C:N P:Mn DI-TP (µg/l) Kuva 13. Jormasjärvi 1 sedimenttisarjan valitut kemialliset ominaisuudet piilevien suhteen analysoiduilla syvyystasoilla. Fig. 13. Selected chemical properties in the Jormasjärvi 1 core, at levels analysed for diatoms. Myös Jormasjärvi 1 sedimenttisarjassa mineraaliaineksen osuus alkaa kasvaa n. 25 cm näytteestä alkaen, joskin muutos on pienempi kuin Nuasjärvellä (Kuva 13). Mineraaliaineksen määrää kuvastavat Ti ja K pitoisuudet kasvavat aina n. 7 cm tasolle asti ja Ni:Mn suhde seurailee samaa syvyysjakaumaa. Sen sijaan Zn:Mn suhde ei kasva vastaavalla tavalla. Aivan ylimmissä näytteissä näkyy tyypillinen eloperäisen aineksen mineralisaation keskeneräisyys, kun hajoamaton orgaaninen aines kasvattaa hiilen pitoisuuksia. Jormasjärven piilevätuloksista laadittu PCA kuvaaja (Kuva 14) erottaa sedimenttisarjan yläosan n. 9 cm yläpuoliselta osalta omaksi ryhmäkseen. Sen sijaan 30 cm tason yläpuolella tapahtuvat lajistomuutokset aiheuttavat lähinnä laajaa hajontaa ko. näytteissä. Erityisesti cm näyte eroaa muista suuren Tabellaria flocculosa:n osuuden vuoksi. Ympäristömuuttujista Ni, Ti ja K

31 27 saavat keskimääräistä suurempia arvoja sarjan ylimmissä näytteissä, kuvaajan vasemmalla puolella, ja C:N suhde on niissä alhainen. Kuvaajan yläosaan sijoittuvissa näytteissä on puolestaan keskimääräistä alhaisempi hiilipitoisuus. Erityisesti Aulacoseira distans ja A. subarctica f. subborealis lajien syvyysjakaumat näyttävät seurailevan sedimentin hiilipitoisuutta. Myös Jormasjärven piilevästön perusteella laadittu veden muinaisen kokonaisfosforipitoisuuden rekonstruktio viittaa viimeaikaiseen rehevöitymiseen (Kuva 15). Mallinnettu fosforipitoisuus vaihtelee suuressa osassa sedimenttisarjaa välillä 9 ja 12 µg/l, mutta kohoaa ylimmissä näytteissä välille µg/l. Mallinnetun pitoisuuden kasvu on siten selkeä, mutta määrällisesti hyvin pieni ja tuloksen perusteella järvi on edelleen lähes oligotrofinen. Piilevälajisto on kuitenkin muuttunut hieman ravinteikkaampia oloja suosivaksi. PCA akseli Asterionella formosa Tabellaria flocculosa Navicula impexa 17.5 Cyclotella pseudostelligera Pinnularia 13.5 gibba Aulacoseira 21.5 Stauroneis phoenicenteron Achnanthes minutissima 29.5 Cyclotella rossii islandica Tabellaria Achnanthes pusilla fenestrata Aulacoseira lacustris 5.5 Navicula 80.5jaernefeltii Achnanthes nodosa Aulacoseira Aulacoseira italica Eunotia tenella ambigua Fragilaria capucina var. gracilis Aulacoseira lirata 2.5Aulacoseira 25.5 Caloneis bacillum granulata 6.5 Fragilaria tenera Achnanthes 1.5 Eunotia 60.5 bilunaris laevis Surirella Aulacoseira tenella 50.5 angustissima Aulacoseira subarctica ( f. subborealis) Aulacoseira distans PCA akseli 1 PCA akseli Ni:Mn AAC Ni AAC K cry Zn:Mn AAC Ti CRY DI-TP C C:N P:Mn AAC Kuva 14. Jormasjärven piilevästön (valintakriteeri: vähintään 1 % yhdessä näytteessä) perusteella laadittu PCA kuvaaja. Alustavan Cesium ajoituksen perusteella viimeisen n. 40 vuoden aikana kerrostuneiksi arvioidut näytteet on esitetty sinisellä. Oikean puoleisessa paneelissa on kuvattu valittujen ympäristömuuttujien arvojen vaihtelua näytteissä. Fig. 14. A PCA plot based on Lake Jormasjärvi diatom results (screening criteria: at least 1 % in one sample). Samples deposited during the last 40 years (approximately 2 * Cs marker depth) are shown in blue. The right panel shows the variation in selected environmental variables in the samples.

32 28 DI-TP (µg/l) Sedimenttisyvyys (cm) Kuva 15. Jormasjärven piilevästön perusteella mallinnettu järviveden muinainen kokonaisfosforipitoisuus. Fig. 15. Diatom-inferred past lake water (0-1 m) total phosphorus concentrations for Lake Jormasjärvi Kolmisoppi Kolmisopen piilevätulokset on esitetty kuvassa16. Sedimenttisarjan valtalajina on niukkaravinteisissa oloissa viihtyvä planktonlaji Aulacoseira distans, jonka osuus pienenee vasta 10 cm tason yläpuolella. Tällöin runsastuu erityisesti Tabellaria flocculosa, sekä vähemmässä määrin mm. Frustulia rhomboides. Eunotia praerupta:n ja Aulacoseira distans:in suhteellinen osuus kasvaa cm näytteestä alkaen ja Aulacoseira lirata:n osuus vähenee merkittävästi. Eunotia suvun lajit ovat yleisiä (humus)happamissa vesissä. Kolmisoppi 1 näytesarjan kemialliset muutokset poikkeavat jossakin määrin Nuasjärven ja Jormasjärven vastaavista (Kuva 17). Kolmisopen sedimentissä eloperäisen aineksen määrä (hiilipitoisuus) kasvaa 25 cm tasolta otetussa osanäytteessä, kun Nuas- ja Jormasjärvellä ensimmäinen havaittava muutos on mineraaliaineksen osuuden kasvu. Kolmisopenkin sedimenttisarjassa näkyy kaliumin ja titaanin (K, Ti) pitoisuuksien kasvu, itse asiassa voimakkaimmin kaikista tutkituista järvistä, mutta vasta 10 cm syvyydeltä alkaen. Samoissa näytteissä kasvavat myös Ni:Mn ja Zn:Mn suhteiden arvot.

33 29 Kuva 16. Yleisimpien piilevälajien syvyysjakauma Kolmisopen sedimenttisarjassa. Fig. 16. Distribution of selected diatom taxa in the Kolmisoppi 1 core. Sedimenttisyvyys (cm) Ni:Mn Zn:Mn Ti (cry) (mg/kg) K (cry) (mg/kg) C (%) C:N P:Mn DI-TP (µg/l) Kuva 17. Kolmisoppi 1 sedimenttisarjan valitut kemialliset ominaisuudet piilevien suhteen analysoiduilla syvyystasoilla. Fig. 17. Selected chemical properties in the Kolmisoppi 1 core, at levels analysed for diatoms. Kolmisopen piileväaineiston perusteella laaditussa PCA kuvaajassa näkyy vähittäinen lajiston kehitys aina 10 cm syvyydelle asti ja sen jälkeinen nopeampi muutos (Kuva 18). Sedimenttisarjan yläosan näytteissä on keskimääräistä runsaammin mm. Asterionella formosa, Navicula mediocris, Eunotia tenella, Tabellaria flocculosa ja Fragilaria capucina lajeja. Sedimentti muuttuu myös mineraaliainesvaltaisemmaksi samoissa näytteissä ja lähes kaikkien ympäristömuuttujien arvot ovat korkeammat sedimentin yläosassa. Muista tutkimusjärvistä poiketen tämä koskee myös C:N suhdetta. Kolmisopen piilevälajien ravinnevaatimusten perusteella laadittu pintaveden muinaisen kokonaisfosforipitoisuuden rekonstruktio on esitetty kuvassa 19. Rekonstruoidun pitoisuuden arvo laskee alimman näytteen osalta n. 25 µg/l -tasolta ensin välille µg/l, mutta putoaa vielä

34 30 lisää heti 10 cm tason yläpuolella. Ylimmissä näytteissä mallinnettu pitoisuus jälleen kohoaa n. 20:een µg/l Fragilaria construens f. venter Achnanthes minutissima Achnanthes subatomoides 80.5Aulacoseira subarctica Aulacoseira lirata Aulacoseira ambigua 60.5 Achnanthes levanderi Amphora libyca Neidium ampliatum Eunotia pectinalis Cymbella naviculiformis 25.5 Asterionella formosa Caloneis bacillum Aulacoseira valida Navicula mediocris Aulacoseira lacustris 4.5 Eunotia tenella Aulacoseira distans Tabellaria flocculosa Stauroneis phoenicenteron Fragilaria capucina Tabellaria flocculosa III Gomphonema acuminatum Tabellaria fenestrata Eunotia incisa Anomoeoneis 8.5 Frustulia rhomboides vitrea 13.5Aulacoseira humilis Eunotia praerupta Aulacoseira subarctica (f. subborealis) Fragilaria exigua Aulacoseira tenella PCA akseli PCA akseli PCA akseli C DI-TP P:Mn AAC C:N Zn:Mn AAC Ti cry K cry Ni AAC Ni:Mn AAC Kuva 18. Kolmisopen piilevästön (valintakriteeri: vähintään 1 % yhdessä näytteessä) perusteella laadittu PCA kuvaaja. Cesium ajoituksen perusteella viimeisen 40 vuoden aikana kerrostuneiksi arvioidut näytteet on esitetty sinisellä. Oikean puoleisessa paneelissa on kuvattu valittujen ympäristömuuttujien arvojen vaihtelua näytteissä. Fig. 18. A PCA plot based on Lake Kolmisoppi diatom results (screening criteria: at least 1 % in one sample). Samples deposited during the last 40 years (approximately 2 * Cs marker depth) are shown in blue. The right panel shows the variation in selected environmental variables in the samples DI-TP (µg/l) Sedimenttisyvyys (cm) Kuva 19. Kolmisopen piilevästön perusteella mallinnettu järviveden muinainen kokonaisfosforipitoisuus. Fig. 19. Diatom-inferred past lake water (0-1 m) total phosphorus concentrations for Lake Kolmisoppi.

35 Lajiston ja ympäristömuuttujien välinen yhteys Ympäristömuuttujien ja eliöstön yhteydestä voidaan tehdä päätelmiä tarkastelemalla niiden yhteistä vaihtelua esimerkiksi pääkomponenttianalyysin avulla. Usein ympäristömuuttujat kuitenkin korreloivat keskenään, eikä yksittäisten tekijöiden osuuksia lajistomuutoksiin ole helppo erottaa toisistaan. Ympäristömuuttujien ja piilevälajiston yhteyttä testattiin redundanssianalyysin (RDA) avulla. RDA on lineaariseen vasteeseen perustuva, ns. kanoninen monimuuttujamenetelmä, jossa oletetaan lajiston muutoksen selittyvän käytettävissä olevilla ympäristömuuttujilla. Tässä tapauksessa ympäristömuuttujiksi valittiin yksi kutakin oletettua ympäristövaikutusta kuvaavista tekijöistä: mineraaliaines ja eroosio = K, metallit = Ni:Mn ja ravinteet = DI-TP. Viimemainittu muuttuja, piilevistä mallinnettu kokonaisfosforipitoisuus, on testattavana muuttujana poikkeuksellinen, koska se on jo itsessään laskettu piilevälajiston perusteella. Kyseinen muuttuja onkin erityisen vahva testimuuttuja mineraaliaineksen ja metallien vaikutukselle, kun sen vaikutus lajistoon otetaan ensin huomioon muita muuttujia testattaessa. Taulukossa 13 on esitetty Ni:Mn, K ja DI-TP piilevälajiston selitysprosentti ja vastaava Monte Carlo testin perusteella määritetty p-arvo, kun muiden ympäristömuuttujien vaikutus on ensin otettu huomioon (p raj.). Selitysprosentti on laskettu jäännösvaihtelusta, eli vaihtelusta, joka jää jäljelle kahden muun muuttujan huomioimisen jälkeen. Lisäksi taulukossa on esitetty muuttujien ns. marginaalinen vaikutus, joka kuvastaa muuttujan yhteyttä lajistoon kun muita muuttujia ei oteta huomioon. Tällöin yhteys saattaa johtua jostakin muusta lajistoon vaikuttavasta tekijästä, jonka kanssa testattava muuttuja korreloi. Taulukosta 13 havaitaan, että Nuasjärven sedimenttisarjassa sekä Ni:Mn suhteella että piilevämallinnetulla fosforipitoisuudella on tilastollisesti luotettava yhteys piilevälajistoon, mutta näistä vain Ni:Mn suhteella se voidaan erottaa muista tekijöistä. Lisäksi kaliumpitoisuudella on yhteys jäännösvaihteluun, kun Ni ja P on ensin otettu huomioon. Jormasjärvellä tilanne on päin vastainen ja vain DI-TP:lla on muista muuttujista erotettava signaali piilevälajistossa, kun taas Kolmisopessa hienorakeista mineraaliainesta kuvastavan kaliumin vaikutus on selkeimmin erotettavissa. Taulukko 13. Valittujen muuttujien ns. marginaaliset vaikutukset p-arvona (marg. p) ja selitysaste p- arvoineen, kun kahden muun muuttujan vaikutus on ensin huomioitu (p rajoitettu). P-arvot perustuvat Monte Carlo -menetelmään (499 otosta). Table 13. So-called marginal effects on diatoms of selected variables, shown as p values. The percentages of explained variation (Sel. %) and the associated p values (p raj.) refer to residual variation in diatom assemblages after the effects of the remaining two variables have been taken into account. The p values are based on Monte Carlo resampling. Nuasjärvi Jormasjärvi Kolmisoppi muuttuja marg. marg. marg. Sel. % p raj. Sel. % p raj. p p p Sel. % p raj. Ni:Mn AAC 0,002 18,1 0,002 0,002 6,8 0,208 0,002 6,1 0,468 K cry 0,408 10,4 0,002 0,002 4,4 0,620 0,002 16,3 0,002 DI-TP 0,002 5,2 0,528 0,066 11,7 0,002 0,680 21,3 0,002

36 32 5 TULOSTEN TARKASTELU 5.1 Nuasjärvi Täysin luonnontilainen Nuasjärven sedimenttiaines sisältää melko runsaasti nikkeliä (Ni) ja pitoisuudet ovat vakioiset koko järven alueella. Jormasjoen ja Lahnasjoen suualueen ja Nuasjärven lounaisosan sedimenteissä on nikkelin lisäksi luontaisesti suuremmat As-, Ba-, Co-, Fe- ja Mnpitoisuudet kuin järven pohjois- ja itäosissa. Sen sijaan Nuasjärven luonnontilaisten sedimenttien rikkipitoisuus on alhainen. Nuasjärven historiassa esiintyy luonnostaan pieniä C-pitoisuuden ja minerogeenisen aineksen vaihteluita, mutta eniten sedimentin laatuun on vaikuttanut ihmistoiminta. Voimakkaimmillaan minerogeenisen aineksen kertyminen on ollut yli 100 vuotta sitten, paljon ennen kaivostoiminnan alkua. Todennäköisesti tämä johtuu Nuasjärven ympäristön maankäytöstä. Sen jälkeen minerogeenisen aineksen kerrostuminen on vähentynyt ja orgaanisen aineksen akkumulaatio on lisääntynyt. Ajoitustulosten mukaan Nuasjärven säännöstelyn alkamisajankohtaan ei osu merkittäviä geokemiallisia muutoksia. Voidaan siis todeta, että säännöstely ei ole lisännyt sedimenttien uudelleenkerrostumista, vaan pikemminkin päinvastoin. Viime vuosikymmenien aikana ihmistoiminnan myötä ovat kuitenkin Nuasjärvessä Ni-, S- ja Znpitoisuudet kohonneet sedimenteissä, ja se näkyy koko järven alueella. Kohonneita pitoisuudet mitattiin sekä niukkaliukoisessa että kemiallisessa adsorptiofraktiossa. Suurimmat pitoisuudet olivat Lahnas- ja Jormasjokien suun edustan pintasedimenteissä. Myös As-pitoisuudet olivat normaalia suuremmat Lahnas- ja Jormasjoen suun edustalla, mutta arseeni oli pääasiassa niukkaliukoisena. Huolimatta kuormituksesta sedimenttien kyky sitoa metalleja ja ravinteita on säilynyt suhteellisen hyvänä. Tästä osoituksena on mangaanin sitoutuminen niukkaliukoiseen muotoon, vaikkakin sen pitoisuudet sedimentin pintaosassa olivat suuria. Mangaanin liukoisuuden kasvu usein käynnistää myös muiden metallien liikkuvuutta sedimentistä veteen (happipuutteisissa oloissa). Suurimpia arseenipitoisuuksia oli sedimentin ylimmässä, 0 2 cm:n paksuisessa kerroksessa. Kysymys on suurelta osin luontaisesta arseenin rikastumisesta Fe-Mn-oksidifraktioon. Piirre on ominainen suurille, hyvän happitilanteen omaaville järville. Nikkelin kuormituslaskennan perusteella Lahnas- ja Jormasjokien suun edustalla Ni-kuormitus on kasvanut koko kaivostoiminnan ajan. Muualla Nuasjärveä Ni-kuormituksen huippu ajoittuu luvuille, jonka jälkeen kuormitus on pienentynyt. Alkuaineassosiaatiosta päätellen ainakin osa Nuasjärven metallikuormituksesta on peräisin kaivosalueelta. Kuitenkin luonnollisen kuormituslevinneisyyden mukaan metallit eivät kulkeudu koko järven alueelle, vaan keskittyvät Nuasjärven etelä- ja lounaisosiin. Näinollen muualla osaa järveä metalli- ja rikkikuormitus on todennäköisesti peräisin laajemmalta valuma-alueelta kuin Lahnasjoen kautta, kaivosalueelta tulevista päästöistä. Nikkelipitoisuuden lisääntyminen Lahnas- ja Jormasjokien suistoalueen edustalla on ristiriidassa kaivosalueelta tulevan kuormituksen vähenemisen kanssa. Todennäköisimmin kysymyksessä on suistoalueelle matalaan veteen (< 5 m) kerrostuneiden metallipitoisten sedimenttien kulkeutuminen veden mukana syvemmille alueilla. Sedimenttiaineksen kulkeutumisesta johtuen metallikuormitus syvemmillä vesistöalueilla näkyy tietyllä viiveellä ja jatkuu jonkin aikaa, vaikka kaivoskuormitus loppuisi kokonaan. Kaivoskuormituksen vaikutusta voidaan arvioida myös vesianalyysien perusteella, sillä kaivosalueella syntyvät vedet sisältävät metallien (mm. Ni ja Zn) lisäksi Ca, Mg, Na ja S. Vesianalyysien mukaan kaivoskuormitus näkyy selvimmin Lahnas- ja Jormasjoen suistoalueen edustalla. Em. alkuaineiden pitoisuuksien vähäistä kohoamista tavattiin myös Nuasjärven keskiosassa. Kuitenkaan järven pohjoisosan vedessä ei ollut merkkejä kaivosalueen kuormituksesta. Rehevöity-

37 33 misen kannalta tärkeimmän alkuaineen, fosforin pitoisuudet olivat suurimmat järven pohjoisosassa. Toisaalta suurimmat typpipitoisuudet mitattiin järven eteläosasta. Vesinäytteitä oli kuitenkin vähän selkeän alueellisen kuvan saamiseksi. Ylimääräinen nikkelikuormitus sedimentin pintaosassa (n. 0 6 cm) vaihtelee arvion mukaan välillä kg. Laskelma on kuitenkin minimiarvio, koska se tehtiin alueelta, missä veden syvyys oli > 6 m. Laskelmissa ei ollut myöskään mukana tietoja syvännealueista, missä pitoisuudet ja kertymät ovat muuta aluetta suuremmat. Tosin syvännealueet (> 20 m) edustavat vain pientä osaa Nuasjärvestä. Nuasjärven piilevästössä kuvastuu kaksi pääasiallista muutosvaihetta. Kuten edellä kuvattiin, noin cm tasolla mineraaliaineksen osuus sedimentissä kasvaa ja tässä vaiheessa piilevälajistossa runsastuvat tietyt planktonlajit (Asterionella formosa, Tabellaria fenestrata ja Aulacoseira islandica). Maankäytön muutokset Nuasjärven valuma-alueella, jotka todennäköisesti ovat aiheuttaneet sedimentin ominaisuuksissa havaittavan muutoksen, ovat vaikuttaneet myös piilevälajistoon. Vaikka lajistomuutoksessa osittain runsastuvatkin ravinteikkaammissa oloissa viihtyvät lajit, piilevämallinnettu kokonaisfosforipitoisuus osoittaa, ettei Nuasjärvi rehevöitynyt merkittävästi tässä vaiheessa. Sedimentin ylimmässä neljässä sentissä havaittavat lajistomuutokset ovat paljon edellä kuvattua selvemmät. Erityisesti Aulacoseira subarctica:n ja A. islandica:n suhteelliset osuudet kasvavat huomattavasti. Samalla piilevämallinnettu järviveden kokonaisfosforipitoisuus kasvaa µg/l -tasolle. Ajoitustulosten perusteella muutos on tapahtunut n luvulta alkaen, eikä esimerkiksi säännöstelyn alkamisen yhteydessä. Nuasjärven vedestä mitatut fosforipitoisuudet ovat viimeisen kymmenen vuoden aikana ollet keskimäärin n. 15 µg/l ja yli 20 µg/l pitoisuuksia on mitattu kesäisin vuosina 2000, 2003 ja Myös 1980 luvun alkupuolella on mitattu korkeita, jopa yli 30 µg/l fosforipitoisuuksia. Piilevämallinnus siis yliennustaa mitattuja pitoisuuksia hieman, mutta Nuasjärven ravinteisuus näyttää tulosten perusteella pysyneen pitkään oligomesotrofisen järven tasolla ja kasvaneen sitten selkeästi. Sedimentin nikkelipitoisuus ja DI-TP korreloivat molemmat lajiston muutoksen kanssa, kun niiden vaikutusta testataan yksinään. DI-TP:n itsenäistä vaikutusta ei kuitenkaan voida enää erottaa, jos kaliumin (K) ja nikkeli-mangaanisuhteen (Ni:Mn) vaikutukset on ensi huomioitu. Sen sijaan nikkelipitoisuudella on yhteys lajiston jäännösvaihteluun, kun muiden muuttujien vaikutus on ensin otettu huomioon. Mineraaliaineksen vaikutus puolestaan tulee näkyviin jäännösvaihtelussa, kun metallipitoisuus ja ravinteisuus on ensin huomioitu. Vaikuttaa siis siltä, että Nuasjärven lajiston ensivaiheen muutokset liittyvät maankäyttön muutoksiin, jotka kuvastuvat sedimentin kohonneena mineraaliainespitoisuutena. Toisessa muutosvaiheessa rehevöitymiskehitys vaikuttaa selvältä, joskin ravinteiden ja metallien mahdollisia vaikutuksia on hankala erottaa toisistaan. Sedimentin savipitoisuutta kuvastavien muuttujien, kuten K- ja Cr-pitoisuudet eivät kuitenkaan enää kasva ylimmissä näytteissä, joten voimistuneesta jääjärvisavien eroosiosta ei näyttäisi olevan kyse. 5.2 Jormasjärvi Luonnontilassa Jormasjärvi on alueelle tyypillinen järvi, johon on kerrostunut runsaasti orgaanista hiiltä. Valuma-alueen maa- ja kallioperästä johtuen luontaiset metallipitoisuudet ovat korkeita. Tutkituista järvistä sedimentin kemialliset muutokset pintaosassa ovat olleet Jormasjärvessä vähäisimpiä. Minerogeenisen aineksen kasvu ja metallien sekä rikin runsastuminen tapahtuvat sedimentin pintaosassa. Tutkituista järvistä Jormasjärven sedimenteissä mangaanin liukoisuus on suurin. Jormasjärven pohjoisosassa esiintyy ympäristöönsä verrattuna korkeita Ni-pitoisuuksia, mikä kuvastuu myös veden koostumuksessa.

38 34 Myös Jormasjärvessä piilevästön muutos on kaksivaiheinen. Aluksi, n cm tasolla, runsastuvat mm. Asterionella formosa, Achnanthes minutissima, Aulacoseira islandica, Tabellaria flocculosa ja Anomoeoneis vitrea. Lisäksi runsaslukuisempien lajien, Cyclotella rossii, Aulacoseira subractica f. subborealis, Tabellaria flocculosa ja Aulacoseira distans, määrissä on heilahtelua. Muutos tapahtuu syvyystasolla, jossa sedimentin hiilipitoisuus laskee ja mm. kaliumpitoisuus kasvaa, mikä kuvastaa mineraaliaineksen kulkeutumista valuma-alueelta ja/tai muualta järvestä näytteenottopaikalle. Lyijyajoituksen perusteella tämä muutos on iältään yli sadan vuoden takainen. Toisessa muutosvaiheessa, 10 cm yläpuolella, erityisesti Cyclotella rossii:n ja Tabellaria flocculosa tyyppi III:n osuudet pienenevät merkittävästi. Piilevämallinnettu järviveden fosforipitoisuus kasvaa n. 13 µg/l tasolle, mikä vastaa hyvin Jormasjärven vedestä viime vuosina mitattuja pitoisuuksia. Tulosten perusteella vaikuttaa siltä, että Jormasjärvessä on tapahtunut lievä ravinteisuustason kasvu. Ajoitusten perusteella kyseessä ovat n luvun puolivälin jälkeen kerrostuneet sedimentit. Myös hienorakeiseen mineraaliainekseen liittyvän kaliumin pitoisuus kasvaa edelleen sedimenttisarjan yläosassa, mikä kuvastaa mineraali-aineksen kulkeutumista järveen. Nikkeli-mangaani (Ni:Mn) suhteen ja K-pitoisuuden vaikutuksia piilevästöön ei kuitenkaan voi erottaa muiden muuttujien vaikutuksesta RDA:ssa, mikä todennäköisesti suureksi osaksi johtuu Ni- ja K-pitoisuuksien keskenään hyvin samankaltaisista syvyysjakaumista. Ylimmän kymmenen sentin näytteissä, jotka siis poikkeavat piilevälajistoltaan muusta sedimenttisarjasta, on korkeat K-, Ni- ja myös muiden metallien pitoisuudet, mikä kuvastanee järven valuma-alueella tavattavien jääjärvisavien kulumista ja kulkeutumista järveen maankäytön seurauksena. 5.3 Kolmisoppi Kolmisopen vanhempi, cm tasolta alkava lajistomuutos sijoittuu tasolle, jossa sedimentin eloperäisen aineksen pitoisuus ensin kasvaa hieman ja vähenee sitten merkittävästi. Kyse on todennäköisesti maankäytön muutoksista, joiden vaikutus lajistoon on ollut melko pieni, mutta kuitenkin havaittavissa. Radiolyijymääritysten perusteella kyseinen muutos ajoittuu n lukujen vaihteeseen. Sen sijaan ylimmässä kymmenessä sentissä lajistomuutokset ovat hyvin selkeitä, kun esim. Tabellaria flocculosa:n osuus lisääntyy huomattavasti ja Aulacoseira distans, A. distans var. tenella ja A. subarctica f. subborealis vähenevät. Tässä vaiheessa myös sedimentin K-, Ni-, Cr- ja Cu pitoisuudet kohoavat selvästi, mikä viittaa valuma-alueen savikoiden erodoitumiseen. Ikämääritysten perusteella tämä kymmenen sentin kerros on syntynyt noin viimeisen 40 vuoden aikana. Aiemmin alkavista lajistomuutoksista huolimatta piilevämallinnettu järviveden kokonaisfosforipitoisuus kasvaa kuitenkin vasta sedimentin ylimmässä neljässä cm:ssä ja nousee n. 20 µg/l tasolle, mikä vastaa varsin tarkasti Kolmisopen vedestä mitattuja pitoisuuksia. Piilevästön perusteella arvioituna nykyisen kaltaisia fosforipitoisuuksia on tavattu Kolmisopesta myös luonnontilaisena, mutta nuorimpien piilevänäytteiden perusteella mallinnettu pitoisuus on kuitenkin korkeampi kuin sitä edeltävä, n µg/l taso. On mahdollista, että suota ja mustaliuskeita sisältävältä valuma-alueelta on tullut maankäytön seurauksena ensin happamoittavia ja humuspitoisia vesiä järveen, mikä on väliaikaisesti muuttanut piilevälajistoa karumpia vesiä kuvastavaan suuntaan. Viime aikoina ravinnepitoisuus on siis kuitenkin jälleen kohonnut, noin 1990-luvun loppupuolelta alkaen.

39 35 6 JOHTOPÄÄTÖKSET Ensivaiheen ihmistoiminta vähintään 1800-luvulta alkaen näkyy mm. minerogeenisen aineksen kertymisenä valuma-alueelta järviin. Aines on peräisin vanhoista hienorakeisista jääjärvisedimenteistä. Tapahtuma näkyy järvisedimenttien koostumuksen ja ekologisen tilan muutoksina. Merkittävää rehevöitymistä ei tässä vaiheessa ole kuitenkaan esiintynyt. Nuasjärven alueella suurimmat minerogeenisen aineksen kertymät ajoittuvat luvun lopulle, jonka jälkeen maa-aineksen kulkeutuminen on vähentynyt ja tilanne on palautumassa näiltä osin normaaliksi. Nuasjärven säännöstelyn alkamisajankohtaan, 1940-luvun lopulle, ei osu merkittäviä geokemiallisia eikä paleoekologisia muutoksia. Näinollen säännöstely ei ole lisännyt minerogeenisen aineksen kertymistä eikä rehevöitymistä. Piileviin perustuvan mallinnuksen perusteella viimeaikainen ihmistoiminta, 1970-luvun puolivälin jälkeen Jormasjärvessä ja Kolmisopessa sekä 1980-luvun jälkeen Nuasjärvessä on aiheuttanut vesistöjen rehevöitymistä. Rehevöityminen näyttää siten olevan osa laajempaa kokonaisuutta, johon kaivostoiminta kuuluu vain yhtenä osana. Minerogeenisen aineksen kulkeutumisella ja rehevöitymisellä ei tulosten perusteella ole välitöntä syyseuraus suhdetta. Nuasjärven kokonaistilanne on ollut huonoin lukujen aikana, jolloin Ni- ja S-pitoisuudet ovat olleet korkeimmillaan koko järven alueella. Sen jälkeen pitoisuudet ovat laskeneet muualla paitsi Lahnas- ja Jormasjokien suualueen edustalla. Nikkelipitoisuuksien kohoaminen jokisuun edustalla saattaa johtua suistoalueella olevien kontaminoituneiden sedimenttien uudelleenkerrostumisesta. Piilevämallinnus osoittaa, että Nuasjärven lajisto muuttuu sedimentin yläosassa huomattavasti aiempaa rehevämpiä oloja vastaavaksi, mikä kuvastaa lisääntyneen ravinnekuormituksen vaikutusta. Tilastollisen tarkastelun perusteella kaivos-kuormituksella saattaa silti olla osuus Nuasjärven piilevälajistossa havaittavaan muuhun vaihteluun. Luontaisten alkuainejakaumien (As, Ba, Co, Fe Mn) perusteella Jormasjoesta tuleva kuormitus rajoittuu järven etelä- ja lounaisosiin, joten näiltä osin As-, Ni- ja S- pitoisuuksien kohoaminen Nuasjärven etelä- ja lounaisosissa voidaan selittää kaivoksen kuormituksella. Sen perusteella koko järven kattava Ni- ja S-pitoisuuksien kohoaminen vain kaivostoiminnan vaikutuksesta ei vaikuta todennäköiseltä. Muun kuin kaivostoiminnan aiheuttamaa Ni- ja S-pitoisuuksien kohoamista on myös Jormasjärven pohjoisosassa. Siten osa Nuasjärven Ni- ja S-lisäyksestä voi johtua kaivostoimintaan liittymättömästä maankäytöstä tai muusta ihmistoiminnasta. Suurimmat arseenipitoisuudet Nuasjärvellä on Jormasjoki- ja Lahnasjokisuun edustan sedimenteissä. Arseenipitoisuudet kasvavat myös koko järven alueella alemmista sedimenttikerroksista kohti sedimentin pintaosaa. Tämä ilmiö on suureksi osaksi luontaista reaktiota, missä arseeni sitoutuu pintaosan Fe-Mn-oksideihin (hapettuminen). Tästä on seurauksena arseenin esiintyminen pääasiassa niukkaliukoisena. As-ja Ni-pitoisuudet olivat sedimenteissä enimmäkseen alle paikoin saastuneelle maalle esitettyjä toimenpideraja-arvoja mutta paikoin pitoisuudet ylittyivät. Muiden metallien pitoisuudet olivat toimenpideraja-arvojen alapuolella. Tämän aineiston perusteella merkittävä järvien tilaan vaikuttava riski on ulkoinen fosforikuormitus. Sisäisen kuormituksen kannalta rikkipitoisuuden lisääntyminen sedimenteissä edesauttaa fosforin ja metalleista erityisesti arseenin liukenemista veteen.

40 36 7 LISÄTUTKIMUKSIA 1. Tärkein Nuasjärven kannalta tehtävä lisätutkimus on yläpuoleisten vesistöjen rehevyystasojen selvittäminen. Tutkimuksella voitaisiin kartoittaa ihmistoiminnan vaikutusta reittivesistöön laajemmin. 2. Sedimenttitutkimus Rehjanselän syvännealueilla. Tutkimuksella selvitetään metallien ja ravinteiden kulkeutumista järven syvimmälle alueelle, missä tapahtuu pääosa sedimentin akkumulaatiosta. 3. Veden koostumusvaihtelun selvittäminen yksityiskohtaisemmin. Selvityksellä kuvataan Jormasjoesta tulevan kuormituksen levinneisyys. 8 KIRJALLISUUTTA Juggins, S C2. A Microsoft Windows program for developing and applying palaeoecological transfer functions and for visualising multi-proxy stratigraphic datasets, version 1.3. University of Newcastle. Koljonen, T The Geochemical Atlas of Finland. Part 2 : Till. Espoo: Geological Survey of Finland. Krammer, K. & Lange-Bertalot, H Bacillariophyceae. In: Ettl, H., Gerloff, J., Heynig, H. & Mollenhauer, D. (eds), Süsswasserflora von Mitteleuropa, Band 2/1-4. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart. Loukola-Ruskeeniemi, K Lake and stream sediments and surface water study in the Lahnaslampi-Nuasjärvi area at Sotkamo, Finland. Geologian tutkimuskeskus. Mondo Minerals Oy. Loukola-Ruskeeniemi, K. Tenhola, M. & Uutela, A Mustaliuskeiden vaikutus vesistöihin Sotkamon Talvivaarassa: lampi happamoitui 9000 vuotta sitten. Suomen ympäristö 71, Miettinen J A diatom-total phosphorus transfer function for freshwater lakes in southeastern Finland, including cross-validation with independent test lakes. Boreal Env. Res. 8, Mäkinen, J Natural arsenic and lead concentration levels in Finnish lake sediments. Teoksessa: J.O. Honkanen & P. S. Koponen (toim.) Current Perspectives in Environmental Science and Technology. Proceedings 6 th Finnish Conference of Environmental Sciences Joensuu, May 8-9, Finnish Society for Environmental Sciences, University of Joensuu, 84 s. Mäkinen, J Correlation of carbon with acid-soluble elements in Finnish lake sediments: two opposite composition trends. Geochemistry, Exploration, Environment, Analysis 5, Niskavaara, H., A comprehensive scheme of analysis for soils, sediments, humus and plant samples using inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES). In: S. Autio (Editor), Geological Survey of Finland, Current Research , Special Paper 20, Pajunen, H Järvisedimentit kuiva-aineen ja hiilen varastona. Geologian tutkimuskeskus. Tutkimusraportti 160.

41 37 Räisänen, M. L. & Carlson, L Selective extraction methods applied for secondary precipitates in the mining environment. Nordic Society for Clay Research, Newsletter No 14, February 2003, 6-7. Räisänen, M. L., Hämäläinen, L. and Westerberg, L. M Selective extraction and determination of metals in organic stream sediments. Analyst 117, Saarelainen, J. & Räisänen, M. L., Lahnaslammen kaivospiirialueen maaperä- ja hydogeologinen nykytilaselvitys. Mondo Minerals. Geologian tutkimuskeskus. Saarelainen, J. & Vanne, J Sotkamon jääjärvi. Terra 109, ter Braak, C.J.F. & Šmilauer, P CANOCO reference manual and CanoDraw for Windows user s guide: Software for canonical community ordination (version 4.5). Microcomputer Power, Ithaca, NY, USA, 500 p. Ympäristöministeriö, Saastuneet maa-alueet ja niiden käsittely Suomessa. Saastuneiden maiden tutkimus- ja kunnostusprojektin loppuraportti. Ympäristöministeriö Muistio 5/ LIITELUETTELO LIITE 1. Sedimenttinäytteet ja niiden sijainti LIITE 2. Vesinäytteet ja niiden sijainti LIITE 3. Vesinäytteenotto- ja analyysimenetelmät LIITE 4. Sedimenttinäytteenotto ja näytteenottomenetelmät LIITE 5. Piilevämenetelmät LIITE 6. Nuasjärven ja Jormasjärven sedimenteistä mitattuja Cs 137 -säteilyarvoja (GTK) LIITE 7a. Kerroksiin jaettujen putkinäyteprofiilien keskiarvopitoisuuksia (1, 2, 3, 4 Nuasjärvi, 1, 2 Jormasjärvi, 1 Kolmisoppi) LIITE 7b. Kerroksiin jaettujen sedimenttien keskiarvopitoisuuksia. Limnosnäytteet ja putkinäytteet. LIITE 8. Alueellinen sedimenttikerrosten koostumusjakauma LIITE 9. Nuasjärven Ni-kuormituksen laskentaan käytetyt analyysitiedot LIITE 10. Nuasjärven Ni-kuormituksen laskennassa käytetty alue

42 38 LIITE 1. Sedimenttinäytteet ja niiden sijainti. Appendix 1. Sediment core sampling sites and water depth at the sites. Järvi Piste YK XK Syvyys Nuasjärvi P1 a) ,00 Nuasjärvi ,20 Nuasjärvi ,00 Nuasjärvi ,90 Nuasjärvi ,20 Nuasjärvi ,60 Nuasjärvi ,70 Nuasjärvi ,20 Nuasjärvi ,50 Nuasjärvi ,50 Nuasjärvi ,70 Nuasjärvi ,20 Nuasjärvi ,70 Nuasjärvi ,60 Nuasjärvi ,50 Nuasjärvi ,20 Nuasjärvi ,20 Nuasjärvi ,50 Nuasjärvi ,20 Nuasjärvi ,90 Jormajärvi ,50 Jormasjärvi ,40 Jormasjärvi ,00 Jormasjärvi ,80 Jormasjärvi ,50 Jormasjärvi ,50 Jormasjärvi ,50 Kolmisoppi ,90 a) P1 = P (Loukola-Ruskeeniemi 1999)

43 LIITE 1. jatkuu 39

44 40 LIITE 2. Vesinäytteet ja niiden sijainti. Liite 2. Water sampling sites (near-bottom) and water depths. Järvi Piste Tunnus Pvm. YK XK Syvyys Nuasjärvi 1 1 Nuas /04/ ,2 Nuasjärvi 2 2 Nuas /04/ ,0 Nuasjärvi 3 3 Nuas /04/ ,9 Nuasjärvi 4 4 Nuas /04/ ,2 Jormasjärvi 1 1Jormas /04/ ,5 Jormasjärvi 2 2Jormas /04/ ,6 Kolmisoppi 1 1Kolmis /04/ ,9 Nuasjärvi 1 NV ,0 Nuasjärvi 4 NV ,0 Jormasjärvi 1 JV ,0

45 LIITE 2. jatkuu 41

46 42 LIITE 3. Vesinäytteenotto- ja analyysimenetelmät Appendix 3. Water sampling and analysis methods. Vesinäytteet otettiin Rutner-näytteenottimella muovipulloihin liitteessä X esitetyistä kohteista. Kustakin pisteestä vesinäytteitä otettiin kolmeen muovipulloon; kaksi pulloa (500 ml ja 100 ml) alkuainemäärityksiä varten ja kolmas ogaanisen hiilen (TOC) määrittämistä varten (500 ml). 100 ml pullo kestävöitiin maastossa 0,5 ml suprapur-typpihappolisäyksellä. Maastossa vesinäytteet varastoitiin kuljetuksen ajaksi kylmälaukkuihin. Näytteenoton yhteydessä mitattiin kustakin kohteesta veden ORP-luku (hapetus-pelkistyspotentiaaliarvo). Alkuainemäärityksiin otetun vesinäytteen (500 ml) annettiin laskeutua 1,5-2 vrk kylmiössä ennen suodatusta. Laskeutuksen tarkoituksena oli vähentää hienorakeisen kiintoaineksen määrää suodatettavassa näytteessä. Laskeutetusta näytteestä mitattiin ph ja ORP-luku sekä lisäksi sähkönjohtokyky, happipitoisuus ja hapen kyllästysaste. Mittaukset tehtiin kenttäkäyttöisillä ph- (WTW, ph 320/Set-1), sähkönjohtokyky- (WTW, Cond 340/Set) ja happimittarilla (WTW, OXI 330/Set). ORP-arvo mitattiin Mettler MP125 ph Mettler-mittarilla käyttäen Pt TE- S7/120-elektrodia. Elektrolyyttiliuos oli Friscolyt 9848 (talvi). Yllä mainittujen mittausten jälkeen laskeutetusta näytevedestä suodatettiin 100 ml:n vesiotos 0,45 μm:n kertakäyttösuodattimella 100 ml:n näytepulloihin. Vesinäyte kestävöitiin 0,5 ml suprapur-typpihappolisäyksellä. Kentällä kestävöidystä sekä laboratoriossa laskeutetusta ja suodatetusta näytteistä mitattiin 30 alkuainetta ICP-AES (Jarrell-Ash IRIS Advange) ja ICP-MS (P-E Elan 6000) -laitteilla GTK:n akkreditoitussa geolaboratorissa Espoossa. Laskeutetusta ja suodatetusta vedestä mitatut alkuaineet ovat pääasiassa ionimuotoisina, biosaatavina kationeina. Kestävöimättömistä puolen litran vesinäytteistä mitattiin TOC akkreditoidussa Savo-Karjalan Ympäristötutkimus Oy:ssä. Näiden osalta menetelmät on kuvattu liitteen X analyysiraporteissa. GTK:n geolaboratorio ja Savo-Karjalan ympäristötutkimus Oy:n laboratoriot on akkreditoitu EN standardin ja ISO Guide 25 mukaan.

47 43 LIITE 4. Sedimenttinäytteenotto ja analyysimenetelmät Appendix 4. Sediment coring and analysis methods. Suurin osa sedimenttinäytteistä otettiin Limnos-näytteenottimella Nuasjärvestä ja Jormasjärvestä. Näytteenottosyvyys ulottui n. 30 cm syvyyteen saakka. Näytteet jaotettiin kentällä 2 cm:n paksuisiin kerrososiin ja pakattiin muovipusseihin. Näytteet laitettiin kylmälaukkuun näytteenoton ja kuljetuksen ajaksi. Laboratoriossa pussitetut näytteet pakastettiin n. 1 vrk. kuluessa näytteenotosta. Lisäksi otettiin n. 1 m pituinen sedimenttiprofiili GTK:n kehittämällä putkikairausmenetelmällä Nuasjärvestä (5 profiilia), Jormasjärvestä (2 profiilia)ja Kolmisopesta (1 profiili, liite 7 ). Putkikairanäytteet otettiin jäältä ja Limnos-näytteet veneestä sulan veden aikaan ja Jäiset kerrosnäytteet kylmäkuivattiin lyofilisaattorissa. Sedimenttinäytteiden koostumus ja alkuaineiden jakautuminen ympäristöoloja kuvaaviin geokemiallisiin fraktioihin määritettiin yhdellä heikkouuttomenetelmällä ja väkevällä typpihappouuttomenetelmällä (Räisänen ym. 1992, Niskavaara 1995). Uuttomenetelmät on kuvattu tarkemmin alla olevissa kappaleissa. Kaikista uutteista alkuainepitoisuudet mitattiin ICP-AES-laitteella GTK:n akkreditoidussa geolaboratoriossa Kuopiossa. Näiden määritysten lisäksi mitattiin kaikista näytteistä hiilen ja typen kokonaispitoisuus CN-analysaattorilla. Heikkouuttomenetelmä Kiinteän partikkelin pintaan kemiallisesti adsorboituneita alkuaineita uutettiin 1 M ammoniumasetaattiuuttoliuoksella. Uuttoliuoksen ph puskuroitiin etikkahapolla ph 4,5:een. Näytteitä uutettiin kiinteänäyte-uuttoliuos-suhteessa 1:60:een. Uuttosuhteen ollessa 1:60:een uutetaan lähes maksimimäärä kiinteän partikkelin pintaan kemiallisesti adsorboituneista ioneista (Räisänen & Carlson 2003). Uutossa liukenevat näytetyypin mukaan kationin/anionin vaihtokykyiset ja kiinteän mineraaliaineksen/orgaanisen aineksen pintakomplekseihin sitoutuneet alkuaineet, karbonaatit (ei magnesiitti) ja hydroksidisaostumat, kuten heikosti kiteytynyt ferrihydriitti. Uuton ravisteluaika oli 2 tuntia. Heikkouutteista alkuainepitoisuudet mitattiin ICP-AES tekniikalla. Mitatun alkuaineen symboliin liitettiin tässä tutkimuksessa alaviite K (esim. As K ). Väkevä typpihappouuttomenetelmä Väkevässä typpihappouutossa näyte hajotetaan mikroaaltouunissa suljetussa teflon-astiassa EPA 3051-standardimentelmän mukaisesti (Niskavaara 1995). Happouutteesta alkuainepitoisuudet mitattiin ICP-AES-tekniikalla. As-, Cd- ja Pb-pitoisuudet mitattiin lisäksi GAAS-tekniikalla. Happouutto hajottaa täysin trioktahedriset kiilteet (esim. biotiitin), talkin (suurin osa), 2:1 ja 1:1 savimineraalit, saostumamineraalit ja useimmat suolamineraalit kuten apatiitti, karbonaatit (magnesiitti), titaniitti sekä sulfidimineraalit. Lisäksi uutossa hajoaa orgaaniset yhdisteet. Sen sijaan päämineraalit kuten kvartsi, maasälvät, amfibolit ja pyroksenit eivät hajoa typpihappouutossa.

48 44 LIITE 4. Jatkuu Geokemiallisten fraktioiden määrittäminen Geokemialliset fraktiot määritettiin laskemalla alkuainepitoisuudet uuttoliuosten uuttotehon mukaisessa järjestyksessä: Kemiallinen adsorptio fraktio = asetaattiuutteesta mitattu alkuainepitoisuus (kem. ads., käytetty _k, liitteessä 7). Niukkaliukoinen (Silikaatti/sulfidi/saostuma) fraktio = jäännöspitoisuus, joka saadaan, kun asetaattiuutteesta mitattu alkuainepitoisuus vähennetään väkevästä typpihappouutteesta mitatusta alkuainepitoisuudesta (kokonaispitoisuus). Sulfaatti-S = asetaattiuuttoon liuenneen rikin pitoisuus Sulfidi-S = jäännöspitoisuus, kun rikin kokonaispitoisuudesta vähennetään asetaattiuuttoon liuenneen sulfaattisen rikin pitoisuus.

49 45 LIITE 5. Piilevämenetelmät Appendix 5. Diatom analysis methods. Sedimenttitutkimuksen tavoitteena oli seurata myös eliöstössä tapahtuneita muutoksia. Tämä on mahdollista, mikäli tarkasteltavasta eliöryhmästä tallentuu sedimenttiin tunnistettavia osasia, ns. subfossiileja. Kasviplankton on yksi EU:n vesipuitedirektiivissä (2000/60/EY), ja sen pohjalta harmonisoidussa suomalaisessa lainsäädännössä, tarkasteltavista neljästä biologisesta laatutekijästä. Piilevät (luokka Bacillariophyceae) ovat Suomen sisävesissä usein tärkein kasviplanktonryhmä ja niistä tallentuu sedimenttiin piistä koostuva kuori, joka useimmiten voidaan tunnistaa jopa lajitasolle. Lisäksi piilevälajit ovat herkkiä ympäristömuutosten indikaattoreita ja niiden runsaussuhteet muuttuvat ympäristöolojen vaihtuessa. Tämän vuoksi sedimentin piilevien suhteelisten runsauksien määrittämistä käytettiin tutkimusjärvissä tapahtuneiden muutosten selvittämiseen. Sedimentin piileväkoostumus määritettiin kaikista kolmesta tutkimusjärvestä näytesarjasta n:o 1 (Nuasjärvi 1, Jormasjärvi 1, Kolmisoppi 1), kustakin 20 syvyystasolta (kuva 2). Näytesarjojen yläosat tutkittiin tiheämmillä (1 cm) näyteväleillä 10 cm asti, cm syvyysväliltä 4 cm näytevälein ja cm syvyysväliltä 10 cm näytevälein. Preparoinnissa näytteitä hapetettiin ensin vetyperoksidilla (H 2 O 2 ) huoneenlämmössä, kunnes vetyperoksidin lisääminen ei enää aiheuttanut havaittavaa kuohumista. Tämän jälkeen näytteitä lämmitettiin vesihauteella ja lopullinen eloperäisen aineksen hajottaminen tehtiin väkevän typpihapon (HNO 3 ) ja rikkihapon (H 2 SO 4 ) seoksella. Pestyt (4 ) näytesuspensiot kiinnitettiin kestopreparaateiksi Naphrax -hartsilla. Piilevälajit (vähintään 300 kuorenpuoliskoa näytettä kohden) määritettiin Leica DMLP valomikroskoopilla 1000 suurennuksella ja vaihekontrastioptiikalla. Määrityskirjallisuutena oli pääasiassa Krammer & Lange-Bertalot ( ) kirjasarja. Lajistotulosten tarkastelussa käytettiin apuna PCA monimuuttujamenetelmää (pääkomponenttianalyysi) ja kunkin näytesarjan piilevien lajikoostumuksen yhteyttä muihin sedimentistä määritettyihin muuttujiin (ns. ympäristömuuttujiin) tarkasteltiin redundanssianalyysin (RDA) avulla. Kyseiset monimuuttujatarkastelut tehtiin CANOCO 4.5 ohjelmistolla (ter Braak & Šmilauer 2002). Ympäristömuuttujina käytettiin kahdeksaa muuttujaa: Ni AAC, Ni:Mn AAC, Zn:Mn AAC, Ti cry, K cry, C:N, C ja piilevämallinnettu kokonaisfosforipitoisuuus (DI-TP). Piilevätuloksista myös mallinnettiin tutkimusjärvien pintaveden muinainen kokonaisfosforipitoisuus käyttäen Miettisen (2003) kalibrointiaineistoa ja C2 ohjelmistoa (Juggins 2003). Mallinnuksen ja määritykset teki FT Juha Miettinen Joensuun yliopistossa.

50 46 LIITE 6. Nuasjärven ja Jormasjärven sedimenteistä mitattuja Cs 137 -säteilyarvoja. Mittaukset on tehty GTK:n laboratoriossa. Appendix Cs activity concentrations in sediment samples from lakes Nuasjärvi and Jormasjärvi. Analysis were made in GTK s laboratory. Cesium Cesium Cesium Cesium Näyte Bq/kg Näyte Bq/kg Bq/kg Näyte Bq/kg 2Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Nuasj _Nuasj _Nuasj Jormasj Nuasj _Nuasj _Nuasj Jormasj Nuasj _Nuasj _Nuasj Jormasj Nuasj _Nuasj _Nuasj Jormasj Nuasj _Nuasj _Nuasj Jormasj Nuasj _Nuasj _Nuasj Jormasj Nuasj _Nuasj _Nuasj Jormasj Nuasj _Nuasj _Nuasj Jormasj Nuasj _Nuasj _Nuasj Jormasj Nuasj _Nuasj _Nuasj Jormasj Nuasj _Nuasj _Nuasj Jormasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Jormasj _Nuasj _Nuasj _Nuasj Jormasj _Nuasj _Nuasj Jormasj _Nuasj _Nuasj Jormasj _Nuasj _Nuasj Jormasj _Nuasj _Nuasj Jormasj _Nuasj _Nuasj

51 47 LIITE 7a. Kerroksiin jaettujen sedimenttien keskiarvopitoisuuksia (mg/kg). Putkinäytteet. Appendix 7a. Mean concentrations in the sediment units (mg/kg). Long cores. Järvi Profiili Kerrros Al_k Al As Ba_k Ba Ca_k Ca Cd Jormasjärvi 1 Kerros , ,8 Jormasjärvi 1 Kerros , ,8 Jormasjärvi 1 Kerros , ,2 Jormasjärvi 1 Kerros ,1 Jormasjärvi 1 Kerros , Jormasjärvi 1 Kerros 6 794, , Jormasjärvi 2 Kerros , ,2 Jormasjärvi 2 Kerros , ,4 Jormasjärvi 2 Kerros , ,2 Jormasjärvi 2 Kerros 4 787, , ,2 Jormasjärvi 2 Kerros , ,1 Jormasjärvi 2 Kerros , ,1 Kolmisoppi 1 Kerros , ,4 Kolmisoppi 1 Kerros 2 697, , ,3 Kolmisoppi 1 Kerros ,3 Kolmisoppi 1 Kerros , Kolmisoppi 1 Kerros , Kolmisoppi 1 Kerros Nuasjärvi 1 Kerros 1 981, , ,1 Nuasjärvi 1 Kerros , ,4 Nuasjärvi 1 Kerros 3 741, , ,2 Nuasjärvi 1 Kerros , ,3 Nuasjärvi 1 Kerros , ,3 Nuasjärvi 2 Kerros , ,1 Nuasjärvi 2 Kerros , ,5 Nuasjärvi 2 Kerros , ,3 Nuasjärvi 2 Kerros , ,3 Nuasjärvi 2 Kerros , ,4 Nuasjärvi 3 Kerros , ,9 Nuasjärvi 3 Kerros 2 469, , ,4 Nuasjärvi 3 Kerros 3 391, , ,2 Nuasjärvi 3 Kerros , ,3 Nuasjärvi 3 Kerros , ,3 Nuasjärvi 4 Kerros , Nuasjärvi 4 Kerros , ,4 Nuasjärvi 4 Kerros , ,2 Nuasjärvi 4 Kerros 4 512, , ,3 Nuasjärvi 4 Kerros , ,3 Nuasjärvi 5 Kerros , ,4 Nuasjärvi 5 Kerros , ,5 Nuasjärvi 5 Kerros , ,3

52 48 LIITE 7a. jatkuu Profiili Kerrros Co_k Co Cr_k Cr Cu Fe_k Fe K_k K 1 Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros , Kerros Kerros , Kerros ,

53 49 LIITE 7a. jatkuu Järvi Profiili Kerrros Mg_k Mg Mn_k Mn Na_k Na Ni_k Ni Jormasjärvi 1 Kerros Jormasjärvi 1 Kerros Jormasjärvi 1 Kerros Jormasjärvi 1 Kerros Jormasjärvi 1 Kerros Jormasjärvi 1 Kerros Jormasjärvi 2 Kerros Jormasjärvi 2 Kerros Jormasjärvi 2 Kerros Jormasjärvi 2 Kerros Jormasjärvi 2 Kerros Jormasjärvi 2 Kerros Kolmisoppi 1 Kerros Kolmisoppi 1 Kerros Kolmisoppi 1 Kerros Kolmisoppi 1 Kerros Kolmisoppi 1 Kerros Kolmisoppi 1 Kerros Nuasjärvi 1 Kerros Nuasjärvi 1 Kerros Nuasjärvi 1 Kerros Nuasjärvi 1 Kerros Nuasjärvi 1 Kerros Nuasjärvi 2 Kerros Nuasjärvi 2 Kerros Nuasjärvi 2 Kerros Nuasjärvi 2 Kerros Nuasjärvi 2 Kerros Nuasjärvi 3 Kerros Nuasjärvi 3 Kerros Nuasjärvi 3 Kerros Nuasjärvi 3 Kerros Nuasjärvi 3 Kerros Nuasjärvi 4 Kerros Nuasjärvi 4 Kerros Nuasjärvi 4 Kerros Nuasjärvi 4 Kerros Nuasjärvi 4 Kerros Nuasjärvi 5 Kerros Nuasjärvi 5 Kerros Nuasjärvi 5 Kerros

54 50 LIITE 7a. jatkuu Järvi Profiili Kerrros P_k P Pb S_k S Sr_k Sr Ti_k Ti V_k V Jormasjärvi 1 Kerros Jormasjärvi 1 Kerros Jormasjärvi 1 Kerros Jormasjärvi 1 Kerros Jormasjärvi 1 Kerros Jormasjärvi 1 Kerros Jormasjärvi 2 Kerros Jormasjärvi 2 Kerros Jormasjärvi 2 Kerros Jormasjärvi 2 Kerros Jormasjärvi 2 Kerros Jormasjärvi 2 Kerros Kolmisoppi 1 Kerros Kolmisoppi 1 Kerros Kolmisoppi 1 Kerros Kolmisoppi 1 Kerros Kolmisoppi 1 Kerros Kolmisoppi 1 Kerros Nuasjärvi 1 Kerros Nuasjärvi 1 Kerros Nuasjärvi 1 Kerros Nuasjärvi 1 Kerros Nuasjärvi 1 Kerros Nuasjärvi 2 Kerros Nuasjärvi 2 Kerros Nuasjärvi 2 Kerros Nuasjärvi 2 Kerros Nuasjärvi 2 Kerros Nuasjärvi 3 Kerros Nuasjärvi 3 Kerros Nuasjärvi 3 Kerros Nuasjärvi 3 Kerros Nuasjärvi 3 Kerros Nuasjärvi 4 Kerros Nuasjärvi 4 Kerros Nuasjärvi 4 Kerros Nuasjärvi 4 Kerros Nuasjärvi 4 Kerros Nuasjärvi 5 Kerros Nuasjärvi 5 Kerros Nuasjärvi 5 Kerros

55 51 LIITE 7a. jatkuu Järvi Profiili Kerrros Zn_k Zn C N C/N Jormasjärvi 1 Kerros ,3 0,96 11,8 Jormasjärvi 1 Kerros ,6 0,83 12,8 Jormasjärvi 1 Kerros ,9 0,88 12,4 Jormasjärvi 1 Kerros ,1 0,89 12,5 Jormasjärvi 1 Kerros ,4 1,04 12,9 Jormasjärvi 1 Kerros ,5 0,92 12,5 Jormasjärvi 2 Kerros ,4 0,67 14 Jormasjärvi 2 Kerros ,8 0,8 13,5 Jormasjärvi 2 Kerros ,4 0,84 13,6 Jormasjärvi 2 Kerros ,1 0,9 13,4 Jormasjärvi 2 Kerros ,1 1,01 14 Jormasjärvi 2 Kerros ,4 0,87 14,3 Kolmisoppi 1 Kerros ,4 0,75 15,2 Kolmisoppi 1 Kerros ,92 14,1 Kolmisoppi 1 Kerros ,7 1,05 15 Kolmisoppi 1 Kerros ,2 1 14,2 Kolmisoppi 1 Kerros ,4 0,96 15 Kolmisoppi 1 Kerros ,8 0,93 14,8 Nuasjärvi 1 Kerros ,1 0,6 10,2 Nuasjärvi 1 Kerros ,1 0,34 12,1 Nuasjärvi 1 Kerros ,8 0,33 11,5 Nuasjärvi 1 Kerros ,8 0,46 12,6 Nuasjärvi 1 Kerros ,55 12,7 Nuasjärvi 2 Kerros ,5 0,64 10,2 Nuasjärvi 2 Kerros ,9 0,26 11,2 Nuasjärvi 2 Kerros ,8 0,26 10,8 Nuasjärvi 2 Kerros ,4 0,37 11,9 Nuasjärvi 2 Kerros ,8 0,47 12,3 Nuasjärvi 3 Kerros ,7 0,69 9,7 Nuasjärvi 3 Kerros ,5 0,31 11,3 Nuasjärvi 3 Kerros ,9 0,26 11,2 Nuasjärvi 3 Kerros ,9 0,49 12 Nuasjärvi 3 Kerros ,7 0,54 12,4 Nuasjärvi 4 Kerros ,6 0,56 10 Nuasjärvi 4 Kerros ,7 0,25 10,8 Nuasjärvi 4 Kerros ,3 0,22 10,5 Nuasjärvi 4 Kerros ,34 11,8 Nuasjärvi 4 Kerros ,42 11,9 Nuasjärvi 5 Kerros ,6 0,49 11,4 Nuasjärvi 5 Kerros ,27 11,1 Nuasjärvi 5 Kerros ,2 0,3 10,7

56 52 LIITE 7b. Kerroksiin jaettujen sedimenttien keskiarvopitoisuuksia (mg/kg). Limnosnäytteet ja putkinäytteet. Vrt. Liite 8. Appendix 7b. Mean concentrations in the sediment units (mg/kg). Limnos cores and long cores. See app. 8. Kerros 2 Kerros 1 Al K Al As K 2 2 As 9 27 Ba K Ba Ca K Ca Cd K 0,1 0,3 Cd 0,4 1,2 Co K 3 6 Co Cr K 2 2 Cr Cu K 0,5 0,5 Cu Fe K Fe K K K Mg K Mg Mn K Mn Na K Na Ni K 2 23 Ni P K P Pb K 5 5 Pb S K S Sr K 4 9 Sr Ti K 2 1 Ti V K 8 4 V Zn K Zn C 3,0 5,3 N 0,3 0,5

57 53 LIITE 8. Alueellinen sedimenttikerrosten koostumusjakauma. Appendix 8. Spatial distribution of elements in different sediment units.

58 LIITE 8. Jatkuu 54

59 LIITE 8. Jatkuu 55

60 LIITE 8. Jatkuu 56

61 LIITE 8. Jatkuu 57

62 58 Liite 9. Nuasjärven nikkeli (Ni)-kuormituksen laskentaan käytetyt analyysitiedot. Näytetunnuksen yhteydessä näytteen paksuus (0-6 cm ). Liite 9. Analysis results used in calculating Ni loading at Nuasjärvi. The sediment layer depth is given after the sample code (0-6 etc.). Näyte Kuivaainesta (kg)/m 2 Ni mg/kg Kerros 1 Ni mg/kg Kerros 2 Ni-lisäys Kerros 1 Kerros 2 Totaali Ni-kuormitus mg/kg/m 2 Ylimääräinen Ni-kuormitus mg/kg/m 2 2_Nuasj 0-6 5, _Nuasj 0-8 5, _Nuasj 0-6 6, _Nuasj 0-8 7, _Nuasj 0-6 6, _Nuasj 0-6 9, _Nuasj 0-4 4, _Nuasj 0-6 6, _Nuasj 0-6 7, _Nuasj 0-6 7, _Nuasj 0-6 6, _Nuasj 0-6 6, _Nuasj , _Nuasj 0-6 6, _Nuasj 0-4 4, _Nuasj 0-4 5, _Nuasj 0-4 5, _Nuasj 0-6 5,

63 59 LIITE 10. Nuasjärven nikkeli (Ni)-kuormituksen laskennassa käytetty alue (tumma sininen, syvyys yli 6 m, pinta-ala n. 25 km 2 ). Pallosymboleilla on esitetty ylimääräinen Ni-kuormitus (mg/kg/m 2 ) n. 6 cm vahvuudelta sedimentin pintaosassa. Liite 10. Spatial area used in calculating Ni loading to Lake Nuasjärvi (water depth > 6 m, area c. 25 km 2 ). Filled circles show the amount of extra Ni loading in the top sediment layer (mg/kg/m 2 ).