Uudenmaan ja Itä Uudenmaan vesistöjen ja rannikkovesien tila vuosina 2002 ja 2003

Transkriptio

1 Uudenmaan ja Itä Uudenmaan vesistöjen ja rannikkovesien tila vuosina 22 ja 23 Mikaela Ahlman ja Leena Villa Säätila ja hydrologiset olosuhteet Vuosi 22 oli poikkeuksellisen kuiva vuosi. Vuoden alussa vielä satoi tavanomaisesti, mutta sen jälkeen sademäärät jäivät vähäisiksi. Vähäsateisuus vaikutti jo kevään 22 tulviin, jotka jäivät alhaisiksi ja lyhytaikaisiksi. Vedet jatkoivat laskuaan ja pysyivät huomattavasti keskimääräistä alempana heinäkuuta lukuun ottamatta koko vuoden. Loppuvuodelle tultaessa virtaamat joissa olivat hyvin vähäisiä ja pienet purot kuivuivat kokonaan. Järvien vedenpinnat olivat jopa puoli metriä tavanomaista alhaisemmalla tasolla. Kesä 22 oli helteinen ja lämmin kausi jatkui pitkälle syksyyn. Syksy oli lyhyt ja järvet jäätyivät jo lokakuun puolivälin jälkeen eli noin kuukauden keskimääräistä aikaisemmin. Kovista pakkasista ja vähäisestä lumesta johtuen jäät olivat keskimääräistä paksumpia. Aikaisesta jäätymisestä johtuen jääpeitteisestä kaudesta muodostui tavanomaista pitempi. Jäät kuitenkin lähtivät tavanomaiseen aikaan huhtikuun lopussa. Alkuvuosi 23 oli myös vähäsateinen ja vesistöjen vedenkorkeudet olivat huomattavan alhaalla lähes koko vuoden. Samoin jokien virtaamat olivat tavanomaista pienempiä aivan loppuvuoteen asti. Vesitilanne korjaantui erityisesti sateisen joulukuun ansiosta ja vuoden 24 alussa Uudenmaan joilla koettiin pienoinen talvitulva. Myös järvien vedenpinnat nousivat vähitellen lähelle pitkäaikaisia keskiarvoja. Alkukesä 23 oli kylmä ja vesien lämpötilat tavanomaista alhaisempia. Heinäkuussa kuitenkin alkoi pitkä hellejakso, jonka vuoksi vedet olivat useita asteita keskimääräistä lämpimämpiä. Lokakuun puolivälissä tuli kylmä kausi, jonka vuoksi monet pienet järvet jäätyivät. Jäät kuitenkin sulivat uudelleen ja monet järvet sulivat ja jäätyivät jopa kolmekin kertaa syksyn 23 aikana. Lopullisesti jääpeite järviin tuli vasta joulukuun puolivälissä, eli tavanomaista myöhemmin. Kuvassa 1 on hydrologista tilannetta kuvattu suurimpien jokien virtaamien avulla.

2 tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu keskivirtaama m 3 /s pitkäaikainen Kuva 1. Uudenmaan jokien virtaamat vuosina 2 23 sekä vuosijaksolla Arvot ovat kuuden suurimman joen yhteenlaskettuja kuukausikeskivirtaamia. 2. Vesistöjen kuormitus Vesistöjen kuormitusta on arvioitu pääasiassa jokien mereen kuljettamien fosfori ja typpimäärien avulla. Vaikka kyseessä on merialueen kuormitus, myös muiden vesistöjen kuormitusta on mahdollista karkeasti arvioida näiden tulosten perusteella. Kuvissa 2 ja 3 on esitetty mereen kulkeutunut fosfori ja typpikuormitus kuukausikeskiarvoina vuosina 23 sekä kuvassa 4 vuosittainen mereen kulkeutunut kuormitus vuodesta 1976 lähtien tammi helmi maalis kok.fosfori tonnia/kk huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu Kuva 2. Mereen jokien mukana kulkeutunut fosforimäärä kuukausikeskiarvoina vuosina 23. Vuonna 22 fosforihuuhtouma oli poikkeuksellisen korkea helmikuussa ja maaliskuussa leudon talven vuoksi. Sen sijaan tulva ajan huuhtoumat eivät nousseet

3 kovin korkeiksi. Toukokuussa fosforihuuhtouma oli aikaisempia vuosia korkeampi, samoin lievästi heinäkuussa, mutta sen jälkeen fosforikuormitus kuivuuden takia oli aivan poikkeuksellisen alhaista aina toukokuulle 23 asti. Toukokuussa 23 fosforia huuhtoutui tavanomainen määrä. Sen jälkeen huuhtoumat kasvoivat tavanomaiselle tasolle vasta joulukuussa 23. Joulukuussakaan huuhtoumat eivät nousseet kovin korkeiksi, mutta kuitenkin korkeimmiksi kuin kahtena edellisenä vuotena. 16 kok.typpi tonnia/kk tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu Kuva 3. Mereen jokien mukana kulkeutunut typpimäärä kuukausikeskiarvoina vuosina 23. Typpikuormituksen määrä ja jakaantuminen noudatti pääosin fosforikuormitusta. Tyypillistä vuodelle 22 olivat suuret talvihuuhtoumat. Sen jälkeen typpihuuhtoumat olivat alhaisia aina toukokuulle 23 asti. Toukokuussa 23 vesistöihin huuhtoutui selvästi aikaisempia vuosia enemmän typpeä, kun fosforihuuhtouma oli vain keskitasoa. Joulukuussa 23 typpihuuhtoumat olivat myös melko korkeat. Jokien mukana merelle huuhtoutuva ravinnekuormitus riippuu paitsi itse kuormituksesta myös valuma alueen suuruudesta sekä järvisyydestä. Järvet tasaavat virtaamia ja pidättävät ravinteita. Suurimmalta valuma alueelta Karjaanjoen vesistöalueelta mereen kulkeutuu huomattavasti vähemmän ravinteita kuin niitä pienemmiltä Vantaanjoen, Porvoonjoen, Koskenkylänjoen ja Mustijoen valumaalueilta. Eniten fosforia kulkeutui mereen sekä vuonna 22 että vuonna 23 Porvoonjokea myöten. Tosin Vantaanjoen mukana kulkeutui lähes sama määrä. Typpeä sen sijaan Porvoonjoki toi merialueelle molempina vuosina enemmän kuin Vantaanjoki. Porvoonjoen valuma alue on pienempi kuin Vantaanjoen, joten Porvoonjokeen tuleva kuormitus on selvästi Vantaanjokea suurempi. Erityisesti tämä näkyy korkeana typpikuormituksena. Typen suhteellisesti suuri osuus johtuu erityisesti Lahden jätevesien johtamisesta Porvoonjokeen. Jos lasketaan kunkin joen tuoma kuormitus neliökilometriä kohden, Porvoonjoen kuormitus on suurin, toiseksi eniten kuormitusta valuma alueen kokoon suhteutettuna tulee Mustijoen valuma alueelta ja kolmanneksi eniten Vantaanjoesta. Mustionjoen mereen kuljettama kuormitus on suhteellisesti kaikkein pienin tarkastelluista jokien valuma alueista.

4 5 7 kok.fosfori t/vuosi vuosikeskivirtaama MQ m3/s kok.typpi t/vuosi MQ m3/s kok.p t/v kok.n t/v Kuva 4. Jokien mereen kuljettamat ravinnemäärät (fosfori ja typpi) sekä vuosikeskivirtaama vuosina Arvot ovat kuuden suurimman joen yhteenlaskettuja vuosikuormia. Mereen vuosittain kulkeutuvat ravinnemäärät ovat olleet jo kolme vuotta laskussa. Sekä fosfori että typpimäärät olivat vuosina 22 ja 23 vain noin puolet vuoden 2 kuormituksesta. Pääosin kuormituksen lasku johtui pienemmistä virtaamista. Tässä vaiheessa on ennenaikaista arvioida onko kuormituksen väheneminen pysyvämpää vai heijastaako se vain erilaisia hydrologisia oloja. 3. Vesistöjen tila 3.1. Järvien happitilanne ja sisäinen kuormitus Talven happitilanne oli hyvä ja sisäinen kuormitus vähäistä. Myös kesällä 22 vesistöjen happitilanne loppukesästä oli tavanomaista tasoa, samoin hapettomuudesta johtuva sisäinen kuormitus. Sen sijaan happitilanne talvella muodostui aivan poikkeuksellisen huonoksi. Järvien aikainen jäätyminen ja syyskierron puutteellisuus syksyllä 22 sekä huono vesitilanne yhdessä kovan talven kanssa aiheuttivat laajaa happikatoa Uudenmaan ja Itä Uudenmaan pienissä järvissä. Kalakuol moituksia kirjattiin kaikkiaan 7:stä järvestä. Lisäksi monesta järvestä happi oli käytännössä loppunut, mutta kalakuolemia ei silti todettu. Tällaisia hyvin heikkohappisia järviä todettiin tutkimuksin lähes 1. Talvi muodostuikin tähän asti vaikeimmaksi happikatotalveksi. Hapen loppuessa pohjasedimentistä liukeni runsaasti fosforia veteen. Kauniit kevätsäät saivat aikaan voimakkaan levätuotannon jo jään alle. Jäiden lähdön jälkeen kevätkierto toi happitäydennystä järviin ja veteen liuennut fosfori pääosin sitoutui takaisin pohjasedimenttiin. Happikadolla ja siitä johtuneella sisäisen kuormituksen kasvulla oli siten vaikutusta kevään 23 levätuotantoon. Kevätkukinnan mentyä ohi, vedessä ei ollut aikaisempaa enempää fosforia jäljellä, joten kesän 23 sinileväkukintoihin

5 talvinen sisäisen kuormituksen kasvu ei suoraan vaikuttanut. Kuvassa 5 on esitetty Tuusulanjärven ja Enäjärven pohjanläheisen kerroksen happitilanne sekä fosfaattipitoisuus eri vuosina. Talvi erottuu selkeästi heikoimpana tarkastellulla jaksolla. Myös kesällä 23 happipitoisuus laski monessa järvessä aikaisempaa heikommaksi. Näin esim. Tuusulanjärvessä (yläkuva). Ilmeisesti kevään voimakas tuotanto vajottuaan pohjaan kulutti happea loppukesästä happi mg/l happi mg/l happi mg/l happi mg/l Kuva 5. Pohjan läheisen vesikerroksen happi ja fosfaatti (PO 4 P) pitoisuus Tuusulanjärvessä (yllä) ja Enäjärvessä (alla) vuosina 23. Monessa muussakin järvessä kuin Tuusulanjärvessä ja Enäjärvessä todettiin happikatoa elokuussa 23. Samalla fosforia vapautui sedimentistä merkittäviä määriä. Kuvassa 6 on esitetty järvien pohjanläheisen vesikerroksen happipitoisuus ja fosforipitoisuus loppukesän aikana. Karkeasti voisi arvioida kuvan tulosten perusteella, että loppukesän hapen vajaus vuosina 22 ja 23 oli hieman aikaisempia vuosia suurempaa. Kesällä 23 hapettomuus johti myös selvästi suurempaan sisäiseen kuormitukseen. Kuvassa esitettyihin tuloksiin tulee kuitenkin suhtautua varauksella. Järvet eri vuosina ovat pääosin samoja, mutta havaintojen lukumäärä vaihtelee jonkin verran. Myös havaintojen osuminen eri järvissä vuosittain hieman eri tilanteeseen vaikeuttaa tulkintaa. Uudenmaan järvet ovat lisäksi matalia, joten tuulet pääsevät sekoittamaan 23

6 järvet kesken kerrostuneisuuskauden. Tämä voi silloin muuttaa hetkessä pohjan happi ja ravinnetilanteen kokonaan toisenlaiseksi, jolloin tulokset antavat vallinneesta tilanteesta erilaisen kuvan. Talven happikadon vaikutuksista on parhaillaan meneillään tarkempi seurantatutkimus. Mukana tässä tutkimuksessa on myös vaikutukset järvien kalastoon. O 2 mg/l Järvien pohjanläheisen vesikerroksen happipitoisuus loppukesäisin vuosina kok.p µg/l Järvien pohjanläheisen vesikerroksen kokonaisfosforipitoisuus loppukesäisin vuosina Kuva 6 Järvien pohjanläheisen vesikerroksen happi (yllä) ja fosforipitoisuus(alla). Tulokset ovat ajalta Happihavaintojen lukumäärä viime vuosina ollut ja fosforihavaintojen Järvien levätilanne ja ravinnepitoisuudet Vesistöjen levätilanne riippuu paitsi ravinnetilanteesta myös pitkälti sääoloista. Kesät 22 ja 23 olivat molemmat lämpimiä, kauniita kesiä. Myös vedet olivat hyvin lämpimiä. Tosin kesällä 23 alkukesästä oli melko kylmää, mutta heinäkuussa alkoi pitkä aurinkoinen hellejakso. Kauniista aurinkoisesta säästä huolimatta kesät 22 ja 23 eivät muodostuneet miksikään pahoiksi leväkesiksi. Tämän on tulkittu johtuneen kuivuudesta, minkä vuoksi valumat vesistöihin tyrehtyivät kokonaan ja valumaalueelta ei huuhtoutunut lisää ravinteita levien käyttöön keskikesän parhaaseen kasvuaikaan. Levän määrää mittaavat klorofylliarvot jäivätkin molempina vuosina selvästi vuoden 21 arvoja alhaisemmiksi (kuva 7).

7 klorofylli a µg/l Järvien klorofylliarvot loppukesäisin vuosina Kuva 7. Järvien klorofyllipitoisuudet loppukesäisin ( ) vuosina järvessä. Järvissä on mukana sekä reheviä että karuja järviä ja havaintojen lukumäärä vuosittain on ollut Kesällä 22 levää klorofylliarvojen perusteella oli tasaisemmin kasvukauden eri aikoina. Kesällä 23 taas oli selvemmin nähtävissä levätuotannon kaksijakoisuus: pääosin piilevien aiheuttama kevätmaksimi ja sini ja viherlevien aiheuttama kesämaksimi. Kesä heinäkuussa levien kasvu jäi sen sijaan alhaiseksi. Erityisen hyvin tämä näkyy Tuusulanjärvellä (kuva 8). klorofylli µg/l klorofylli µg/l Kuva 8: Levän määrä klorofyllinä Tuusulanjärvellä (yllä) ja Enäjärvellä (alla) kasvukausina 23.

8 Tuusulanjärven voimakas kevätmaksimi vuonna 23 osui jo huhtikuuhun jään alle. Monessa muussakin järvessä havaittiin vihreää leväkasvustoa kirkkaan jään alla. Kun yleensä järvillä aloitetaan levätuotannon seuranta vasta jäiden lähdettyä, kevätmaksimia ei välttämättä saatu todennettua esim. Enäjärvellä. Elokuun alun levähuippu ajoittui useassa järvessä heikon happitilanteen jälkeiseen ajankohtaan. Kun samanaikaisesti ulkoinen kuormitus oli vähäistä, leväkasvun aiheutti mitä todennäköisemmin sisäinen kuormitus (vrt. kuva 6). Levät käyttävät liukoiset ravinteet kasvuunsa. Tämän vuoksi rehevissä järvissä ei kasvukauden aikana ole juurikaan liukoisia ravinteita läsnä. Yleensä liukoinen fosfori loppuu vedestä, sen sijaan liukoista typpeä jää jäljelle. Rehevissä järvisysteemeissä kuitenkin fosforia vapautuu pohjasedimenteistä, joten niissä typpi kuluu hyvin vähiin heinä elokuussa levätuotannon voimistuttua. Tämä johtaa monesti levälajiston muuttumiseen typpeä sitoviksi sinileviksi. Kuvassa 9 on esitetty esimerkkijärviemme pintaveden liukoisen typen ja liukoisen fosforin pitoisuudet eri vuosina. Sekä Tuusulanjärvessä (yläkuva) että Enäjärvessä (alakuva) liukoinen typpi kulutetaan säännöllisesti loppuun, sen sijaan fosforia jää veteen aina ylimäärin mm. sisäisen kuormituksen vuoksi liuk.n µg/l liuk.n µg/l liuk.n µg/l liuk.n µg/l Kuva 9. Liukoisten typpiyhdisteiden (liuk.n) ja fosfaatin (PO4 P) pitoisuus pintavedessä Tuusulanjärvessä (yllä) ja Enäjärvessä (alla) vuosina 23. 2

9 Tuusulanjärvessä kesällä 23 molemmat liukoiset ravinteet olivat hyvin vähissä loppukesästä. Levätuotanto oli voimakasta (kuva 8), ja vesi oli poikkeuksellisen kirkasta, jolloin levät pystyivät hyödyntämään ravinteet tehokkaasti kasvuunsa. Enäjärvellä ravinnetilanne oli aikaisempien vuosien kaltainen. Kuvasta näkyy myös aikaisemmin todettu talven fosforin liukeneminen pintaveteen asti. Sekä järvi että jokivedet olivat vuosina 22 ja 23 kirkkaita, koska savisia valumavesiä liikkui vesistöissä aikaisempaa vähemmän. Etenkin kesällä 23 vesi oli kirkasta ja näkösyvyysarvot korkeita. Esimerkkikuva veden kirkkaudesta on Tuusulanjärveltä (kuva 1). Myös muissa järvissä ja joissa vesi oli kirkasta savisameuden puuttuessa. Veden kirkkauden ansiosta valo pääsi tunkeutumaan syvemmälle, mikä lisäsi vesikasvillisuuden ja pohjaan kiinnittyneiden rihmamaisten levien osuutta monessa järvessä. Tuusulanjärven sameus ja näkösyvyys sameus FTU ,5 2 1,5 1, näkösyvyys m Sameus Näkösyvyys Kuva 1 Tuusulanjärven pintaveden sameusarvot ja näkösyvyys vuosien havaintojen perusteella 3.3. Jokien veden laatu Jokivesiin tulevat ravinteet ovat peräisin valuma alueen pelloilta sekä yhdyskuntien ja haja asutuksen jätevesistä. Aika ajoin vesistöissä on myös jätevesistä peräisin olevia suolistobakteereita, jotka alentavat veden käyttökelpoisuutta. Yleensä Uudenmaan ja Itä Uudenmaan jokivedet ovat myös sameita saviaineksen huuhtoutuessa veteen. Alhaisin ravinnetaso on Mustionjoessa, jonka valuma alueella peltoprosentti on muita alueita pienempi. Lisäksi valuma alueella on useita järviä, jotka tasaavat veden laatua. Korkeimmat fosforipitoisuudet ovat Porvoonjoessa, Vantaanjoessa ja Mustijoessa. Typpipitoisuus on selvästi korkein Porvoonjoessa etenkin vähävetisenä aikana. Tämä johtuu Porvoonjokeen johdettavien jätevesien suuresta osuudesta kuormituksessa. Fosforipitoisuudet olivat vuonna 22 keskimäärin hieman alemmat kuin edellisinä vuosina (kuva 11). Myös typpipitoisuudet olivat vuonna 22 keskimäärin hieman alhaisemmat muissa joissa, paitsi Porvoonjoessa. Hajakuormitus oli siten selvästi vähäisempää varsinkin vuonna 22. Kesällä 23 sen sijaan pienistä valumista huolimatta sekä fosfori että typpipitoisuudet olivat keskimäärin selvästi viime vuosia

10 korkeampia. Erityisesti Porvoonjoen typpipitoisuus 58 µg/l vuosikeskiarvona (havaintoja 21) oli erittäin korkea. Porvoonjoen typpipitoisuudet olivat korkeita koko loppuvuoden 23 syyskuusta alkaen. Muissa joissa vasta joulukuun suuret virtaamat nostivat pitoisuudet korkeiksi. Jokien fosforipitoisuus kok fosfori µg/l mustio siuntio vantaa musti porvoo kosken Jokien typpipitoisuus kok typpi µg/l mustio siuntio vantaa musti porvoo kosken Kuva 1. Jokien fosforipitoisuus (yllä) ja typpipitoisuus (alla) suurimmissa joissa vuosina Arvot vuosikeskiarvoja. Porvoonjoen alajuoksun korkea typpipitoisuus osoittaa, että yläjuoksulle johdettavien jätevesien typpi kulkeutuu suuressa määrin merialueelle asti. Muutenkin pitoisuuksien nousu pienten vesimäärien aikaan osoittaa yhdyskuntien ja haja asutuksen jätevesien merkitystä jokien kuormittajina. Vaikka joulukuun 23 suuret virtaamat nostivatkin pitoisuuksia korkealle, se ei kokonaan selitä vuoden 23 korkeita keskiarvoja. Pitoisuudet olivat hyvin korkeita myös vähäisten virtaamien aikoihin. Tähän erityisesti jätevedet ovat vaikuttaneet. Jokien hygieenistä tilaa arvioidaan suolistoperäisten bakteerien avulla. Uudenmaan jokialueilla haja asutus on merkittävä bakteerikuormituksen lähde. Korkeimmat bakteeripitoisuudet ovat joissa keväisin ja syksyisin suurten virtaamien aikaan. Kesäisin joet ovat yleensä uimakelpoisia, mutta voimakkaiden sateiden jälkeen

11 bakteeripitoisuudet aina nousevat. Vantaanjoen bakteeripitoisuus joen alajuoksulla oli sekä vuonna 22 että vuonna 23 kaikilla avovesiajan havaintokerroilla uimavedeksi sopivaa. bakteerit kpl / 1 ml Kuva 11. Fekaalisten koliformisten bakteerien pitoisuus Vantaanjoen alajuoksulla vuosina Rannikkovedet 5. Leväkukinnat 6. Yhteenveto Vuodet 22 ja 23 olivat poikkeuksellisen vähävetisiä, mikä heijastui järvien ja jokien vesimääriin ja sitä kautta myös vesistöjen kuormitukseen. Vesistöjen ravinnekuormitus jäi pienten valumien takia selvästi viime vuosia pienemmäksi. Jokien mukana mereen kulkeutuvat ainemäärät ovat olleet laskussa jo kolme peräkkäistä vuotta. Paitsi ravinnekuormitukseen pienet valumat vaikuttivat myös muiden aineiden huuhtoutumiseen. Vedet olivat poikkeuksellisen kirkkaita, koska saviainesta kulkeutui vesistöihin vähän. Paitsi vähävetisinä vuosina, vuodet 22 ja 23 muistetaan kauniista lämpimistä kesistään, jolloin vedetkin olivat pitkään paitsi kirkkaita myös lämpimiä. Vesistöjen ja sen eliöstön kannalta erityisesti merkityksellistä oli kuitenkin ankara talvi 22 23, jolloin happi loppui monesta järvestä kokonaan ja aiheutti kalojen joukkokuolemia. Kaikkiaan Uudenmaan ympäristökeskuksen alueelta ilmoitettiin kalakuolemista 75:ssä järvessä. Yleensä kaloja kuolee talviseen happikatoon vain muutamassa järvessä talven aikana. Happikato aiheutti myös vesistöjen sisäisen kuormituksen kasvua, mikä vaikutti ainakin kevään 23 kasviplanktontuotantoa nostavasti. Välillisesti talvinen happikato vaikutti myös kesän 23 happitilanteeseen sekä sisäiseen kuormitukseen. Vaikutuksia kalastoon tutkitaan parhaillaan.