Periodimenetelmä. Ainevirtaama. Paimionjoki t a 1. Arvioitu kiintoainepitoisuus (mg/l) Virtaama (m 3 /s) Virtaama Kiintoaine

Transkriptio

1 Virtaama (m 3 /s) Arvioitu kiintoainepitoisuus (mg/l) Periodimenetelmä Virtaama Kiintoaine Paimionjoki Ainevirtaama t a 1

2 Virtaama (m 3 /s) Arvioitu kiintoainepitoisuus (mg/l) Lineaarinen interpolointi Virtaama Kiintoaine Paimionjoki Ainevirtaama t a 1

3 Rating curve -menetelmä Ainevirtaama t a 1

4 c = a + b/q c = a + b/q + cq Sjöblom (2009)

5 Virtaaman vaikutuksen suodattaminen Pitoisuuksien korreloidessa virtaaman kanssa, voidaan virtaamasta aiheutuvaa komponenttia arvioida eri tekniikoilla Non-parametric Mann-Kendall test Residuaalien tarkastelu Kiintoaineen suhde virtaamaan Paimionjoessa neljänä eri aikajaksona

6 Ravinteiden biologinen käyttökelpoisuus? Viikinmäen puhdistamo TP lähtevässä jätevedessä = 0,23 mg l 1 Käyttökelpoisuus: 0 100% Käyttökelpoinen P = 0 0,23 mg l 1 Kuvat: S. Knuuttila, J. Lehtoranta, S. Mitikka, SYKE

7 Biologisesti käyttökelpoinen P Käyttökelpoista mille? Levät pystyvät kasvamaan yli 17 puhtaalla P-yhdisteellä Aikajänne? P:n hydraulinen viipymä vesifaasissa P aktiivisena pohja-aineksessa Suoraan käyttökelpoinen P H 2 PO 4, HPO 2 4, PO 3 4 Potentiaalisesti käyttökelpoinen P (BAP, P aa ) P joka voi tulla luonnollisten fysikaalisten, kemiallisten tai biologisten reaktioiden seurauksena sellaiseen muotoon, että levät tai muut vesien perustuottajat voivat käyttää sen hyväkseen PO 3 4 < P aa < TP Compton ym. (2000) 10 9 kg v 1 Geokemiallisesti aktiivinen P Kokonais-P 18,7 31,4 PO 3 4 < P geo < TP Geokemiallisesti aktiivinen P 3,4 10,1 PO 4 3 Pesuaine-P Na 5 P 3 O 10 Org.-P Fe~P Apatiitti Aika

8 Rivers Short hydraulic retention time Productive layer in lakes Bioassays mimic such conditions Retention and transformation? Sediments Anoxia, organic matter, sulphate Fe looses its ability to bind P

9 Potentiaalisesti leville käyttökelpoisen P:n vapautuminen Veden kemialliset ominaisuudet ph ionikoostumus ja ionivahvuus, erityisesti PO 4 fosfataasit Laskeutuminen ja muu poistuminen hiukkasten koko ja muoto vesistön morfometria/hydrologia Kuormituksen ajoittuminen? Epävarmuustekijöitä Vaihteleeko kyky käyttää eri P-muotoja levälajeittain/-suvuittain? Lisääkö levien suora kontakti maahiukkasiin P:n vapautumista? Bakteerit ja muut eliöt P:n vapauttajina? Fe:n pelkistyminen (burial of P)? P:n käyttökelpoisuus murtovedessä?

10 Dual-culture assay ph = 8 Modified from DePinto et al. (1981)

11 Ari Langi

12 Algal-available P (µg l 1 ) Ekholm P, Krogerus K Determining algal-available phosphorus of differing origin: Routine phosphorus analyses vs. algal assays. Hydrobiologia 492:29 42 Kokonaisfosforin käyttökelpoisuus r s = 0.391, p < n = 172 Bottom sediment TP: 162 µg l 1 P aa : 2 µg l 1 1: Total P (µg l 1 )

13 Algal-available P (µg l Liuenneen reaktiivisen P:n käyttökelpoisuus ) 1: DRP o-p (µg l 1 ) r s = 0.834, p < n = 172 Ekholm & Krogerus (2003)

14 Keskimääräinen leville käyttökelpoisen P:n osuus TP:sta Mean values and their 95% confidence limits. (Ekholm & Krogerus, 2003). Algal-available P (% of Tot-P) P-source ± CL Rural population 89 ± 6 Urban, biol. treated 83 ± 11 Dairy house 69 ± 32 Urban, biol. & chem. treated 36 ± 10 Field runoff 31 ± 8 Industrial effluent 30 ± Fish farms 29 ± 14 Large rivers 20 ± 8 Agricultural river 20 ± 3 Field soils 19 ± 4 Forest runoff 16 ± 8 Lake settling matter 7.9 ± 3.2 Lake bottom sediments 3.3 ± 1.4

15 Arvio leville käyttökelpoisen P:n kuormituksesta

16 Kemiallisia menetelmiä Hartsiuutto Rautaoksidiuutto Vuokko Puranen, Kemira Risto Uusitalo, MTT

17 Eri P-jakeiden kulkeutuminen koekentiltä Field Runoff Dissolved reactive P Particulate P Erosion (mm) (kg ha -1 ) (kg ha -1 ) (kg ha -1 ) Total Algal-available Redoxsensitive Aurajoki Jokioinen Lintupaju Uusitalo & Ekholm (2004)

18 Eroosioaines-P Maa-ainekseen P:sta % leville käyttökelpoiseksi hapellisissa oloissa (Uusitalo & Ekholm 2004) % vapautuu puskuroidulla ditioniitilla (Uusitalo ym. 2004) 44 % vapautuu mikrobiologisessa inkuboinnissa (Wahlström 2014, Lehtoranta ym. 2015) Hiiltä Ei hiiltä

19 Fosforin vapautuminen mikrobiologisessa inkuboinnissa P = 0.41 (1 e 0.89Carbon ) = 0.28

20 Ekholm P, Lehtoranta J Does control of soil erosion inhibit aquatic eutrophication? Journal of Environmental Management 93: )

21 Biologisesti käyttökelpoinen N Yleensä: N:n käyttökelpoisuus > P:n käyttökelpoisuus Levät voivat käyttää hyväkseen useita typpiyhdisteitä NO x -N, NH 4 -N, pienikokoiset orgaaniset yhdisteet, kuten urea NO x -N sitoutuu maahiukkasiin heikosti N huuhtoutuu maatalousalueilta pitkälti liuenneessa muodossa TN (NO x -N + NH 4 -N) = eloperäiseen ainekseen sitoutunut N Käyttökelpoisuus? Humukseen sitoutunut N melko inaktiivista Bakteerit voivat hyödyntää orgaanista N:ä UV hajottaa orgaanista ainesta