Miksi sinileväkukinnat vähenevät toisella järvellä mutta toisella eivät?

Transkriptio

1 Miksi sinileväkukinnat vähenevät toisella järvellä mutta toisella eivät? Ilkka Sammalkorpi & Marko Järvinen Suomen ympäristökeskus SYKE Vesikeskus Vesistökunnostusverkoston talviseminaari Lahti

2 Esityksen runko Sinilevät ja leväkukinnat - lajisto - kukintojen edellytykset - vaikutukset Havaintoja veden laadusta ja sinilevistä Tuloksia kunnostusmenetelmien vaikutuksista - ulkoisen kuormituksen vähentäminen - biomanipulaatio - sedimentin kemikaalikäsittely - hapettaminen / kierrättäminen - selitysmalleja leväkukintojen esiintymiselle Johtopäätöksiä Tuusulanjärvi 1997 asti

3 Sinilevät: prokaryootteja, yhteyttäviä bakteereja, joilla on samoja klorofyllipigmenttejä kuin eukaryoottisilla korkeammilla levillä ja vesikasveilla, ne voivat tuottaa hermo- ja maksatoksiineja, kasvaa kolonioiksi, talvehtivat lepovaiheina tai kolonioina sedimentin pinnalla. Sopeutuneet olosuhteisiin, joissa on Paljon ravinteita Valuma-alueelta ulkoinen kuormitus: lumen sulamisvedet talvella, syksyn ja kesän sadejaksot; osa sedimentoituu Sedimentistä- sisäinen kuormitus vapauttaa ravinteita kasvukaudella: happikato, korkea ph, kalasto, aallokko, Matala typpi:fosfori-suhde Vinoutunut ravintoketju, vähän petokaloja Pieniä eläinplanktonlajeja, tiheä särkikalavaltainen kalasto eläinplanktonin kierrättämien ravinteiden N:P-suhde Sameaa, lämmintä, vähäinen vesimassan sekoittuminen (tyyntä) kukinta 3

4 Suomen järvien tyypilliset levähaitat - 45 lajia/sukua havaittu runsaana 2010-luvula Levähaittarekisteri/SYKE, GisBloom Muut 1.7% Anabaena N = 299 Piilevät 2.3% Sinilevät 95.7% Nielulevät 0.3% Genus Suku % kukinnoista % lajeja N of taxa Anabaena* 51,0 18 Microcystis 21,7 7 Woronichinia 12,6 2 Aphanizomenon 11,9 3 Gloeotrichia 1,0 1 Planktothrix 0,7 2 Aphanocapsa 0,3 1 Aphanothece 0,3 1 Planktolyngbya 0,3 1 * Dolichospermum 4

5 Noin joka toinen sinilevien kukinta sisältää levätoksiineja (HY, Micman-projekti/SYKE) Myös lievästi rehevöityneiden järvien (kokonaisfosfori µg/l) sinileväkannoissa on toksiineja Anabaena (Dolicospermum) (typensitoja) hermomyrkkyjä (neurotoksiineja) myös karut ja kirkasvetiset järvet (35 µg/l) Microcystis (ei tehokas typensitoja) maksamyrkkyjä (hepatotoksiineja) et. ravinteikkaat ja humusjärvet (65 µg/l) koloniat sedimentissä/vedessä Woronichinia maksamyrkkyjä (hepatotoksiineja) myös karut ja kirkasvetiset järvet (20 µg/l) Aphanizomenon (typensitoja) hermomyrkkyjä (neurotoksiineja) koloniat isoja kimppuja myös karut ja kirkasvetiset järvet (20 µg/l) Kuvat Reija Jokipii SYKE Anabaena 5

6 Sinilevä voi hyvin, vaikka vesien tila paranee (Levähaittarekisteri, Järviwiki) Järvien ekologinen tila 2013 hyvä/erinomainen: 85 % pinta-alasta Alle hyvän tilan jää 15 % pinta-alasta, yli hehtaaria, yli 900 vesienhoidossa nimettyä järveä + pienempiä järviä Valtakunnallinen leväseuranta 1998 muutokset olleet vähäisiä 6

7 Sinileväkukintojen ajoittuminen (Levähaittarekisteri, Järviwiki) 7

8 Veden laadusta ja sinilevistä Yleistä taustaa Yli 1001 yksittäishavainnon yhteenvetoa: Vesijärven Enonselkä ja Kajaanselkä, Säkylän Pyhäjärvi, Köyliönjärvi, Tuusulanjärvi, Rusutjärvi, Äimäjärvi Vaihteluvälit - fosforipitoisuus µg/l - typpipitoisuus µg/l - sinileväbiomassa 0 80 mg/l Tapaustutkimuksia reheviltä järviltä 8

9 Keskimääräinen klorofyllipitoisuus µg/l Mitä enemmän fosforia, sen enemmän levää voi olla - ja usein myös on 47,5 % 47,5 % Keskimääräinen fosforipitoisuus µg/l Phillips, G., Pietiläinen, O-P. et al Aquatic Ecol. 42: Laaja eurooppalaisten järvien yhteenvetotutkimus Syvyydeltään ja alkaliniteetiltaan matalien järvien havainnot 9

10 Vuorio ym. julkaisematon SYKE/Gisbloom Millaisilla järvillä sinileviä tavataan? Cyanobacteria biomass <40 µg/l yes logtp < 3.7 no Fosforipitoisuus >40 µg/l Viljelymaata valuma-alueella Keskisyvyys CL2_PR < 13 MeanDept >= 3.2 <13% >13% >3.2 m 3.2 m Sinilevien biomassa 3.4 n= % 0.03 mg/l 4.6 n=419 20% Anabaena Aphanizomenon 5.5 n=69 3% 7.5 n=360 18% 0.10 mg/l 0.25 mg/l 1.81 mg/l Microcystis

11 N:P = Typpi:fosfori-suhde - Etua typpeä sitoville sinileville, kun TN:TP-suhde on < 20 - Ulkoisen kuormituksen fosfori sedimentoituu, mutta typpi voi sedimentoitua tai vapautua ilmakehään (denitrifikaatio), - Molempia poistuu järvestä luusuan kautta (tai kalansaaliissa) - Myös ravintoketju vaikuttaa veden N:P-suhteeseen kesällä Luonnon huuhtouma 25,9 Pistekuormitus Yhdyskunnat n. 6 (puhdistamolta lähtevä) Hajakuormitus Laskeuma 47.7 Maatalous 16.7 Haja-asutus 6.9 Kesän ravinnesuhteet Niukasti liuenneita ravinteita ravinteet kiertävät eläinplanktonin ja hajottajien kautta Sedimenttien N:P-suhteita Vesijärvi 4-5 Tuusulanjärvi Ravintoketjun ravinnekierrätys kasvukaudella Isot vesikirput korkea N:P Pienet vesikírput ja rataseläimet matala N:P 11

12 Sinileviä B mg/l Sinileviä B mg/l Fosfori ja sinilevät % Fosfori ja sinilevien B-osuus Kokonaisfosfori ug/l Fosfori ja sinilevien biomassa Kokonaisfosfori ug/l Sinilevävaltaisuutta esiintyy ajoittain myös vähäravinteisilla järvillä Fosforipitoisuuden kasvu lisää sinilevävaltaisuutta Jyrkkä nousu kun TP 40 µg/l, (jo 20 µg/l Aphanizomenon) Biomassa on pieni vähäravinteisilla järvillä Tuuli voi kasata selkävesiltä rannoille näkyviä pintakukintoja pienestäkin määrästä 12

13 Sinileviä B mg/l Sinileviä % Typpi ja sinilevät Typpi ja sinilevien B-osuus Kokonaistyppi µg/l Typpi ja sinilevien biomassa Kokonaistyppi µg/l Sinilevävaltaisuutta myös matalilla typpipitoisuuksilla Selvä nousu pitoisuuden kasvun myötä Muista typen sidonta Matalillakin typpipitoisuuksilla ajoittain enemmän sinilevää Biomassa kasvaa typpipitoisuuden myötä, selvimmin > 1000 µg N /l 13

14 Sinileviä B mg/l Sinileviä % Typpi:fosfori-suhde ja sinilevät KokN:KokP-suhde ja sinilevien biomassaosuus Typpi:fosfori-suhde Sinilevien osuus korkea jo kun N:P-suhde 7:1 Matalat osuudet yleisiä kun N:P-suhde nousee KokN:KokP ja sinilevien biomassa Matalilla N:P-suhteilla ajoittain paljon sinilevää Pienet biomassat yleisiä kun N:P-suhde nousee Typpi:fosfori-suhde 14

15 Miten sinileväkukinnat ovat vähentyneet? Järvi Suomen järvet luvulta 2010-luvulle Vesijärvi, pieni ulkoinen kuormitus Kirkkojärvi, Naantali suuri ulk. kuormitus Tuusulanjärvi suuri hajakuormitus Saunajärv, pieni ulkoinen kuormitus Äimäjärvi Kangasalan Kirkkojärvi, Salon jätevesipuhdistamon altaat Kalattomat lammet Menetelmä Suurten järvien sinilevämäärät ovat keskimäärin laskeneet jätevesien fosforinpoiston myötä Jätevesien pois johtaminen ja hapetus: ei tulosta tehokalastus, ylläpito Alumiinikloridilla erittäin selvä fosforin ja levämäärän lasku, käsittelyjä toistettiin myöhemmin Jätevesien pois johtaminen ja hapetus: ei tulosta 1997 alkaen tehokalastus + ylläpitävä hoitokalastus ja tehostettu syvänteen kierrätyshapetus Tehokalastus Happikato biomanipulaatio : lyhytaikainen sinileväminimi kunnes petoahventen määrä laski ja normaalitila (särkikalat, sinilevät) palautui Tehokalastus, selvä mutta lyhytaikainen vaikutus, kalasto ja sinilevät palautui 2 vuodessa Ei sinileväkukintoja vaikka fosforipitoisuus korkea 15

16 Tanska: tehokalastus vähentää rehevien järvien fosforia ja klorofylliä jopa >50 %, vaikutus jopa 6-10 v Ruotsin tiedeakatemia: kansainvälinen yhteenveto 123 järven tutkimuksista: tehokalastus vaikuttaa rehevienkin järvien planktonleviin ja parantaa näkösyvyyttä Belgia: tehokalastus vähentää rehevienkin lampien sinileviä erityisesti, kun uposkasvit pääsevät levittäytymääm 16

17 Biom. muutos (mg/l) Biom. muutos (mg/l) Kasviplankton ja sinilevät HOKA-projektissa Rehevien järvien hoitokalastuksen vaikutukset /Mikko Olin & Jukka Ruuhijärvi 15 Kokonaisbiomassa 5 Sinilevät VäHOKA TeHOKA VäHOKA TeHOKA - Kokonaisleväbiomassa pieneni tehokkaammin kalastetuilla (TeHOKA; >200 kg/ha/3v), muttei vähemmän kalastetuilla järvillä -Selvin muutos juuri sinilevien biomassassa, joiden kukinnat myös alkoivat myöhemmin kesällä Kuva: Jukka Ruuhijärvi, Mikko Olin ja Tommi Malinen Vesistökunnostusverkoston seminaari, Iisalmi Linkki 17

18 Lahden Vesijärvi Enonselkä Enonselän kasviplankton ja hoitokalastus: sinileväkukinnat vähenivät nopeasti v aloitetun tehokalastuksen jälkeen Vuosien kokonaissaalit 421 kg/ha Tehokalastus Kuva Ismo Malin 18 Lahden seudun ympäristöpalveiut

19 Tuusulanjärven ravintoketjukunnostus (Hietala & Pekkarinen, kuva Järvinen & Lepistö) Vuosi Saalis, 1000 kg Saalis, kg/ha Yht Jätevesikuormitus pois 1979 Erittäin voimakas sinileväkukinta vielä 1997 Tehokalastus , kierrätyshapetus sinileväkukintojen keskim. biomassa laski mg/l Ulkoinen kuormitus vielä 2x liian suuri hoitokalastusta jatkettava 19

20 Klorofylli vs. lämpötila ja fosfori Hietala & Pekkarinen Tuusulanjärvessä lämpiminä tehokalastuksen jälkeisinä kesinä selvästi pienempi leväbiomassa kuin vuosina

21 Teho- ja hoito kalastus: Finjasjön Kosteikko Tehokalastus loistavalla tuloksella Puhdistamon ja järven väliin rakennettu kosteikko ei estänyt fosforipitoisuuden nousua, kun särkikalakannat toipuivat 3-4 v kalastuksen lopettamisen jälkeen ( ) linkki 21

22 Finjasjön klorofylli Microcystis Aphanizomenon Tehokalastus : ei pysyvää vaikutusta Kahden ohimenevästi veden laatua parantaneen kalastusjakson jälkeen jatkuva hoitokalastus

23 Rehevät, matalat järvet ja lammet Kalattomia - tai biomassa alle 100 kg/ha ja petokalasto vahva Paljon uposkasveja, monipuolinen pieneliöstö, kirkasta vettä vaikka ravinnepitoisuudet ovat korkeita Ei sinileväkukintoja, isoja Daphnia-vesikirppuja Santahaminan Likolampi: fosfori µg/l, klorofylli µg/l (vesianalyysit: Helsingin kaupungin ympäristökeskus/katja Pellikka) Likolampi Santahamina - kalaton

24 Salo jätevesipuhdistamo Natura-altaat 08/2011 Ruutana-allas 08/2011 >600 kg/ha : ei vesilintuja, TP >600 µg/l, DIN 7 µg/l, näkösyvyys <10 cm, ei uposkasveja, klorofylli >400 µg/l, ei isoja vesikirppuja Halikonlahti Tämä allas kirkastui 2012 Molemmat samenivat kun kalasto palautui Poistettu ruutanalajeja 465 kg/ha syksyllä 2010, kirkas vesi 2011 V tehokalastettu allas 08/2011: vesilintuja >300 yks, TP 450 µg/l, liuennut typpi 710 µg/l, näkösyvyys >80 cm, paljon uposkasveja, klorofylli µg/l, isoa Daphniaa (vesianalyysit VARELY)

25 Happikato luonnon biomanipulaatio? Äimäjärven esimerkki Happikato 2002/2003 kalakuolema pieni särkikalatiheys Daphnia vähän sinilevää, mutta tila palautui nopeasti, kun petoahvenvaltainen kalasto tuli voimakkaan kalastuksen kohteeksi. Sinilevien biomassa

26 Sammalkorpi & Horppila Ympäristöopas 114. Paljonko kannattaisi kalastaa? Saaliin on oltava veden fosforipitoisuuteen (TP) nähden riittävä, jos veden laadun halutaan parantuvan: poisto [kg/ha] = 16.9 x TP 0.52 Jos fosfori µg/l poistotarve n. 100 kg/ha Pätee särkikalavaltaisiin järviin, joissa leväkukintaa Ylläpitovaiheessa pienempi saalistarve kalaston rakenteen mukaan

27 Inland Waters Alumiinikloridin ja Phoslockin vaikutuksia, toimivuutta ja reunaehtoja on tutkittu. Usein on havaittu yli 50 % fosforipitoisuuden vähennys, jonka kestoaika noin viidestä useisiin/ kymmeniin vuosiin. Paikallisia savia on myös alettu kokeilla (CH, UK). Euroopan Phoslockjärvillä klorofylli/fosforisuhden nousi 27

28 Naantalin Rymättylän Kirkkojärvi AlCl3 Ferrix Fosfori Klorofylli kaksi AlCl3 käsittelyä dramaattinen muutos Uusinta 2005 ferrix-käsittelyllä, levämäärä pysynyt matalana (kalasto, uposkasvit?), fosforipitoisuus kohonnut Valuma-alue viemäröity ja viljely muutettu perunasta luomurehuun Niinikorpi, A Naantalin alueen järvet. 28 Kartoitus tehdyistä toimenpiteistä ja selvityksistä.

29 Tukholman Flaten (63 ha, keskisyv. 7.4 m) Alumiiniklorikäsittelyn kohteena sedimentti (60 g Al/m²) Sisäinen kuormitus eliminoitui Selvä, pitkäaikainen vaikutus (arvioitu kesto 40 v) (Huser et al. 2016, Emil Rydin) 29

30 Hapetus ja/tai vesimassan kierrättäminen voi parantaa syvänteen/ alusveden happitilannetta, estää kalakuolemia, tai harvemmin, vähentää päällysveden fosforipitoisuutta mutta kerrosteisuuden estäminen vähentää sinilevien kilpailuetua, Inland waters 30

31 Sinileväkukinta tai sen puuttuminen on yleensä monen tekijän summa. Esimerkkeinä Lahden Vesijärven ravintoketjukunnostuksen perusteluna käytetty ekologinen vuorovaikutuskaavio ja kuvaus kuinka kesää edeltävät sääolot voivat vähentää leväkukintojen esiintymistä lämpimänä kesänä Ilmavirta toim. (1990)

32 Matala N:P-suhde Tiheän särkikalakannan suorat ja epäsuorat vaikutukset ja valikoiva kalastus pitävät yllä rehevyyttä ja särkikalavaltaisuutta ulkoisen kuormituksen huomattavasti vähennyttyäkin (Keto & Sammalkorpi 1995 Vesijärviraportti VYH A 218) Korkea fosforitaso Korkea lämpötila Matala N:P-suhde Valikoiva kalastus Sinileväkukinta Pienet eläinplanktonlajit tehoton levien kulutus Voimakas valikoiva saalistus Ylitiheä pienten särkikalojen dominoima kalasto Korkea ph Sedimentaatio ja hajoitustoiminta Hapenvajaus, sedimentin pelkistyminen Samea vesi Uposkasvien vetäytyminen Heikko petokalasto Sisäinen kuormitus: fosfori vapautuu - päällysveteen - kasvukaudella Ulosteet ja resuspensio Pohjaeläinten sekä levien ja detrituksen syönti sedimentin pintakerroksesta

33 Säätekijöillä on usein myös pitkäaikaisvaikutuksia Miksi vähän leväkukintoja v vaikka kesä oli hyvin lämmin? (Marko Järvinen, julkaisematon) Kylmä talvi 2009/2010 -ravinnekuormitus vesistöihin pieni Kevään valuntahuippu maalis-huhtikuu Ravinnekuormitus järviin Lämmin sääjakso toukokuussa 2010 Voimakas kevään kasviplanktonkukinta - piilevät Kukinnan loppuessa vajoavat levät vievät ravinteet sedimenttiin Eläinplankton Lämmin ja kuiva kesä 2010 Kirkkaanveden vaihe Voimakas kerrostuneisuus Ravinnekuormitus valuma-alueelta vähäistä Ei ravinnetäydennystä väli- ja alusvedestä Ravinnerajoitus Sinileväbiomassat pieniä kesällä 2010

34 Voiko sinileväongelmia vähentää? Taustaongelma Likaa ravinteita, Matala N:P-suhde, veden leväsamentuma Lämpötila, tuuli, aallokko Tilapäinen kerrostuminen ja sisäinen fosforikuormitus Ratkaisu Ulkoisen kuormituksen vähentäminen Biomanipulaatio AlCl 3 ja muut kemikaalit Hapettaminen/kierrättäminen Ratkaisu Ulkoinen kuormitus pienemmäksi Sisäinen kuormitus pienemmäksi: biomanipulaatio, kemikaalikäsittely, hapetus Sisäinen fosforikuormitus pienemmäksi Biomanipulaatio / Daphnia ravinnekiertoon korkeampi N:P-suhde Ei voi vaikuttaa paikallisin kunnostustoimin Sekoittaminen / kierrätyshapetus Ongelma/haaste Aina tärkeä, mutta hitaasti vaikuttava Kustannukset Riittävätkö saaliit ja rahat? Riittävätkö Daphnian tehot? Järvien matala alkaliniteetti, annostelu Kustannukset pinta-alaraja Potentiaalinen lähinnä keskisyviin, ajoittain 34 kerrostuviin järviin, ei aina auta leväongelmiin

35 Kiitos mielenkiinnosta 35