VESIJÄRVEN MIXOX-HAPETUS VUONNA 2017 VUOSIRAPORTTI

Transkriptio

1 Lahden kaupunki Tekninen ja ympäristötoimiala Lahden ympäristöpalvelut VESIJÄRVEN MIXOX-HAPETUS VUONNA 17 VUOSIRAPORTTI Kuopio.9.17 Eeva Kauppinen Yrittäjäntie 1, 715 KUOPIO Puh Kotipaikka: Kuopio, Y-59-

2 1. Johdanto Vesijärven rehevöityminen alkoi jo 1-luvulla, tilanteen heikentyessä 197- luvulle asti. Tuolloin maamme saastunein järvi alkoi toipua, sillä 1975 alkoi Lahden kaupungin jätevesien biologiskemiallinen puhdistaminen, ja puhdistetut jätevedet purettiin Vesijärven sijaan Porvoonjokeen. Ilmeisesti typpikuormituksen loppumisen seurauksena sinilevät saivat kilpailuedun ja vaikka rehevyystaso laskikin, järven käyttökelpoisuus (ja virkistysarvo) heikentyi massiivisten kukintojen seurauksena 19 luvun alussa. 19-luvun lopulla järvi oli intensiivisen hoidon ja tutkimuksen kohteena, erityisesti hoitokalastuksen osalta. Kunnostushankkeen ansiosta järven tila parantui ja leväkukinnoista päästiin käytännössä eroon. Vuosituhannen lopulla tilanne alkoi kuitenkin heikentyä uudelleen ja näin ollen kunnostustyöt jatkuivat tehostetummin muutaman vuoden hoitojakson jälkeen vuonna Kyseinen Vesijärvi II -hanke päättyi vuonna, jonka jälkeen toimintaa on jatkettu Vesijärvi-säätiön koordinoimana. Vesijärven Enonselän seurannoissa on havaittu, että hapettomien alueiden pintaalat kasvoivat -luvulle tultaessa. Näin ollen myös hapettomuuden vaikutukset (ravinteiden vapautuminen ja eliöyhteisömuutokset) lisääntyivät. Vesijärven hapetus aloitettiin talvella 7- Myllysaaren syvänteessä (kuva, kartta). Syksyllä 9 pääsyvännealueelle asennettiin kaikkiaan kpl Mixox MD 11- hapetinta, joista yksi poistettiin lokakuussa 15. Tässä raportissa tarkastellaan hapetuksen vaikutuksia Vesijärven happitilanteeseen ja vedenlaatuun. Raportti perustuu aiempien vuosien osalta ympäristöhallinnon Hertta-vedenlaatujärjestelmästä (Oiva - ympäristö- ja paikkatietopalvelu) haettuihin vedenlaatutietoihin. Vuoden 17 tarkastelu perustuu Vesijärvitarkkailun tuloksiin (näytteenotto ja analysointi Ramboll Analytics). Lisäksi käytössä olivat Myllysaaren ja Enonselän automaattisten mittausasemien havaintoaineistot (Luode Consulting Oy).. Sää Vuosien välinen vaihtelu vedenlaadussa selittyy osittain säätilan vaihteluilla. Sateet lisäävät ravinnevalumia ja lämmin ja sateinen talvi näkyy vesistöissä seuraavan kesän kohonneina ravinnepitoisuuksina sekä mahdollisina voimakkaampina leväkukintoina. Vesijärvi jäätyi aikaisin, marras-joulukuun vaihteessa 1. Talvi jatkui marraskuun jälkeen tavanomaista leudompana, sillä joulukuusta maaliskuulle yltävällä jaksolla kuukausikeskilämpötilat olivat,5-, astetta pitkän ajan vertailujakson (191-1) vastaavien ajankohtien keskiarvoa korkeampia. Talvi oli vähäsateinen. Vähäsateinen talvi on todennäköisesti vähentänyt vesistöihin kohdistuvaa kuormitusta, sekä talven aikana että sulamiskauden aikana. Kevät oli viileä. Huhti- ja toukokuussa kuukausikeskilämpötilat jäivät 1,-1, astetta keskimääräistä pienemmiksi. Huhtikuussa Lahden seudulla satoi noin 1,5- kertaa enemmän kuin tavallisesti ja toukokuussa puolestaan lähes neljä kertaa vähemmän kuin yleensä. Kolean kevään jälkeen kesäkin jatkui tavanomaista viileämpänä. Kesäkuussa kuukausikeskilämpötila oli 1, astetta tavanomaista pienempi. Heinäkuussa ero

3 3 pitkänajan keskiarvoon oli jopa, astetta. Lahden seudulla kesäkuu oli sateinen ja heinäkuu puolestaan kuiva. Yhteenveto vuoden 17 kuukausikeskilämpötiloista ja sadannasta Lahdessa on esitetty kuvassa 1. Lähde: Suomen Ilmatieteen laitoksen ilmastokatsaus. Lämpötila- ja sadantatietoja on verrattu kauden keskiarvoon. Kuukauden keskilämpötila, o C Kuukauden sademäärä, mm Sarja1 1 Sarja3 1Sarja7 Sarja 17 Kuukaudet Kuva 1. Kuukausikeskilämpötilat ja sademäärät Lahden seudulla vuosina 1-17, sekä vertailukaudella (Ilmatieteenlaitos, kuukausitilastot) Kuukaudet 3. Hapetinlaitteiden toiminta Vesijärven hapetinlaitteet 1-7 ja Myllysaaren hapetin pysäytettiin syystäyskierron ajaksi.9.1. Hapetinlaitteet käynnistettiin aikaisen jäätymisen takia 5 päivää aiemmin kuin talvella 1, Käytössä olivat hapetinlaitteet nro 3, 5 ja 7 (ks. laitteiden sijainti kuvasta ). Keväällä laitteen pysäytettiin..17. Ennen kesähapetuksen alkua, hapettimia koekäytettiin Kesähapetus laitteilla 1-7 aloitettiin Lankiluodon syvänteessä oleva laite nro 3 korvattiin kesän ajaksi Mixox-kokeilulaitteella. Myllysaaren syvännettä ei hapetettu kesän 17 aikana. Laitteen nro toiminta oli kesällä katkonaista kaapeliviasta johtuen. Lyhyitä päivän tai parin pituisia pysähdyksiä oli neljä pysähdyksen syynä oli laitteen potkuriin joutunut ankkuri ja ankkurinaru. Myös kokeilulaitteen nro 3 kanssa oli ongelmia. Laite oli käytössä vain välisen ajan. Kesähapetus päättyi 5..17, syystäyskierron alkaessa.

4 Laitenro Sijainti Talvi 1-17 Toukokuu 17 Kesäkuu 17 Heinäkuu 17 Elokuu 17 Syyskuu 17 Myllysaari Ei käytössä Ei käytössä Ei käytössä Ei käytössä Ei käytössä Ei käytössä 1 Vasikkasaari Ei käytössä Pysäytetty Huolto ja Käynnistetty Ei käytössä Toiminnassa. syystäyskierron koekäyttö ajaksi Rautakankare (hiihtomaja) Lankiluoto, syvänne Ei käytössä Talvihapetus aloitettu ja lopetettu..17. (Enonsaari S) Ei käytössä Huolto ja koekäyttö. Huolto ja koekäyttö. Huolto ja koekäyttö. Ei käytössä Ei käytössä Ei käytössä Käynnistetty Käynnistetty Käynnistetty Toiminnassa (lyhyitä pysähdyksiä) Pysähtyi Laite oli pois käytöstä loppukesän ajan. Toiminnassa. Pysäytetty syystäyskierron ajaksi Pysäytetty syystäyskierron ajaksi Pysäytetty syystäyskierron ajaksi Enonselkä, syvänne (Enonsaari SW) Talvihapetus aloitettu ja lopetettu..17. Huolto ja koekäyttö. Ei käytössä Käynnistetty Toiminnassa. Pysäytetty syystäyskierron ajaksi (Enonsaari W) Ei käytössä Huolto ja koekäyttö. Ei käytössä Käynnistetty Toiminnassa. Pysäytetty syystäyskierron ajaksi (Enonsaari NW) Talvihapetus aloitettu ja lopetettu..17. Huolto ja koekäyttö. Ei käytössä Käynnistetty Toiminnassa. Pysäytetty syystäyskierron ajaksi Taulukko 1. Hapetinlaitteiden käyntiajat vuonna 17.

5 5 Kuva. Vesijärven hapetinlaitteiden, hapetinlaitteiden sähkökeskusten ja havaintopaikkojen (Huom! kuvassa ei ole esitetty kaikkia olemassa olevia havaintopaikkoja) sijainnit. Pohjakartta Maanmittauslaitos, lupanro 351/MML/1. Huom! Laite nro poistettu käytöstä lokakuussa 15.

6 . Tulokset Tarkastelu perustuu Vesijärven velvoitetarkkailun havaintopaikkojen Lankiluoto 1, Enonselkä 79 ja Kajaanselkä 3 tuloksiin (Ympäristöhallinto, Avoin tieto, ympäristötiedon hallintajärjestelmä Hertta), sekä Lahden ympäristöpalvelujen teettämiin tarkkailutuloksiin havaintopaikoilta Kajaanselkä, Satama ja Lankiluoto (laaja Vesijärvitarkkailu 11.1.,.3.,.5., 7.., 7..,.7. ja , suppea tarkkailu 1.5., 1.. ja ). Kajaanselkä on hapetussyvänteiden vertailupiste. Avovesikauden aikana Vesijärven tilaa seurattiin lisäksi automaattisten mittalaitteiden avulla Enonselän ja Myllysaaren syvänteissä huhtikuun lopulta alkaen. Mittalaitteet seuraavat vesipatsaan syvyyssuuntaista lämpötilaa, happipitoisuutta sekä päällysveden klorofylli-a -pitoisuutta. Automaattimittauslautan tuloksia on tarkasteltu päiväkeskiarvoina..1. Talvi 17 Vesijärvi jäätyi viime vuosiin verrattuna poikkeuksellisen aikaisin, marrasjoulukuun vaihteessa. Vesijärven talviaikainen hapetus aloitettiin noin 35 vrk järven jäätymisen jälkeen ( ) hapetinlaitteilla nro 3 (Lankiluoto), 5 (Enonselän syvänne, Enonsaaren lounaispuoli) ja 7 (Enonsaaren luoteispuoli). Talvihapetus päättyi Tulokset Tammikuun havaintokerta ( ) ajoittui talvihapetuksen alkuun Lankiluodon hapetussyvänne (hapetin 3) oli kerrostunut lämpötilan suhteen. Alusvesi oli normaalia viileämpää hapetuksesta johtuen (1 m,3 o C, 9 m (p-1 m), o C). Pohjanläheinen vesikerros oli hapeton, mutta 5 m syvyydellä happea oli,1 mg/l. Ylemmissä vesikerroksissa happitilanne oli hyvä (1- m: 1,-,7 mg/l). Ravinnepitoisuudet olivat pohjan lähellä koholla päällysveteen verrattuna, heikosta happitilanteesta johtuen (Kok.P 1 m 3 µg/l, p-1 m 5 µg/l). Typestä puolet oli ammoniumtyppimuodossa (5 µg/l). Hapettomuudesta johtuen myös pohjanläheisen veden mangaanipitoisuus oli korkea ( µg/l). Kajaanselän vertailusyvänne oli lämpötilakerrosteinen, ja vesimassa oli viileämpää kuin Lankiluodon hapetussyvänteellä (1m,1 o C, 39 m (p-1m), o C). Pohjanläheisen veden happitilanne oli selvästi heikentynyt (,3 mg/l), mutta 35 metrin havaintosyvyydellä happitilanne oli hyvä (7,3 mg/l). Hapellisista olosuhteista huolimatta pohjanläheisen veden ammoniumtypen, mangaanin ja raudan pitoisuudet olivat selvästi koholla päällysveteen verrattuna. Merkillepantavaa on, että pohjanläheisen veden kokonaisfosforipitoisuus oli viisinkertainen päällysveteen verrattuna (1 m 13 µg/l, p-1 m µg/l). Vesi oli pohjan lähellä sameaa ja väriluku koholla liuenneesta raudasta ja mangaanista johtuen. Maaliskuun alkupuoli (.3.17) (happimittaukset, ei laboratorioanalyysejä)

7 7 5 päivää hapetuksen aloittamisen jälkeen, Lankiluodon syvänteen (hapetin 3) pohjanläheisen (9 m) veden happitilanne oli hieman kohentunut tammikuun havaintokertaan verrattuna (p-1 m,7 mg/l). Metri ylempänä, eli m syvyydellä, happea oli,5 mg/l. Heikentynyt happitilanne rajoittui siis aivan pohjan tuntumaan, happitilanteen ollessa muutoin erinomainen. Enonsaaren syvänteellä (hapetin 5) happitilanne oli aivan pohjanläheistä vesikerrosta lukuun ottamatta erinomainen. Pohjan lähelläkin (3 m) tilanne oli hyvä, sillä happea oli vielä, mg/l. Metri ylempänä (31 m) happea oli 9, mg/l. Maaliskuun loppupuolen havaintokerta (.3.17 ja ) Lankiluodon syvänteellä (hapetin 3) happitilanne oli hapetuksesta johtuen erinomainen, sillä pohjan lähellä oli happea 1, mg/l. Vesimassa oli kerrostunut lämpötilan suhteen, päällysveden lämpötilan ollessa,3 o C ja pohjanläheisen veden 3,1 oc. Hyvästä happitilanteesta johtuen pohjanläheisen veden ammoniumtyppipitoisuus oli laskenut tammikuun havaintotulokseen verrattuna, olleen enää,9 µg/l. Myös pohjanläheisen veden kokonaisfosforipitoisuus oli laskenut tammikuuhun verrattuna, ollen kuitenkin edelleen 1,5-kertainen päällysveteen verrattuna (1 m 19 µg/l, p-1 m 9 µg/l). Enonsaaren syvänne (hapetin 5) oli heikosti kerrostunut (1m,3 o C ja 15-3 m,7 o C). Syvänteellä vallitsi erinomainen happitilanne (p-1 m: 9,9 mg/l), mistä johtuen ammoniumtyppipitoisuudet olivat pieniä (n. 5 µg/l). Erinomaisesta happitilanteesta huolimatta alusveden kokonaisfosforipitoisuus oli kaksinkertainen päällysveteen verrattuna (1 m: 1 µg/l, 15 ja 3 m: 3 µg/l). Sataman havaintopisteellä, jota ei hapetettu talvella 17, pohjanläheinen vesi oli maaliskuun lopulla hapellinen (p-1m,1 mg/l). Hapellisista olosuhteista huolimatta pohjanläheisen veden kokonaisfosforipitoisuus oli kuusinkertainen päällysveteen verrattuna (1m 1 µg/l, 13,5 m 11 µg/l). Myös mangaanipitoisuus oli koholla pohjan lähellä ( µg/l), viitaten sedimentin kyvyn pidättää aineita heikentyneen. Päällysvedessä havaittiin hapen ylikyllästystila kohonneesta perustuotannosta johtuen. Kajaanselän vertailusyvänteen happitilanne oli heikentynyt vain vähän tammikuun alkuun verrattuna. Pohjanläheinen vesikerros oli edelleen hapellinen (39 m: 1,9 mg/l). Neljä metriä ylempänä (35 m) liuenneen hapen pitoisuus oli laskenut noin mg/l, ollen kuitenkin edelleen kohtalaisen hyvä, 5 mg/l. Hapellisista olosuhteista huolimatta pohjanläheisen veden kokonaisfosforipitoisuus oli,5-kertainen päällysveteen verrattuna (1m 1 µg/l, p-1 m 3 µg/l). Fosforista puolet oli liukoisena fosfaattifosforina. Ammoniumtypen pitoisuus pohjan lähellä oli viime vuosiin verrattuna selvästi pienempi (kuva 3). Kajaanselän päällysvedessä oli maaliskuun lopulla havaittavissa lievä happiylikyllästys, joka korkea ph (7,) huomioiden liittyy lisääntyneeseen perustuotantoon.

8 .1. Talven yhteenveto Lankiluoto ja Enonsaaren hapetussyvänteiden happitilanne oli lopputalvella 17 erinomainen, kuten aiempinakin hapetusvuosina (tarkastelujaksolla 1-1) (kuva 3). Sataman Myllysaaren syvänteen happitilanne on sen sijaan ollut heikko kahtena viime talvena. Lopputalven havaintokerroilla (maaliskuun loppupuoli) ei kuitenkaan ole havaittu hapettomuutta. Talvien 1 ja 17 ero vuosiin 1-15 verrattuna on, ettei syvännettä hapetettu. Talvella 1 Sataman havaintopaikan sedimentti pidätti ravinteita heikentyneestä happitilanteesta huolimatta, mutta maaliskuussa 17 pohjanläheisen veden kokonaisfosforipitoisuus oli kuusinkertainen päällysveteen verrattuna, ilmentäen sisäistä kuormitusta. Vertailuhavaintopaikalla Kajaanselällä pohjanläheisen veden happitilanne on ollut maaliskuun havaintokerroilla pääasiassa heikko ( mg/l). Heikentynyt happitilanne on näkynyt ravinteiden vapautumisena sekä ammoniumtyppipitoisuuden kohoamisena pohjan lähellä. Happi, mg/l Maaliskuu, pohjanläheinen vesikerros Lämpötila, o C 5,5 Enonsaaren 3,5 syv. 3 Lankiluoto,5 Satama 1,5 1 Kajaanselkä, Enonsaaren syv. Lankiluoto Satama Kajaanselkä Laitialanselkä Kokonaisfosfori, µg/l Ammoniumtyppi, µg/l 1 1 Enonsaaren 1 syv. Lankiluoto Satama Kajaanselkä Enonsaaren syv. Lankiluoto Satama Kajaanselkä Laitialanselkä Kuva 3. Pohjanläheisen veden lämpötila, happi-, kokonaisfosfori ja ammoniumtyppipitoisuus maaliskuussa ja 5, sekä Hapetus aloitettu syksyllä 9. Huom! vuoden 1 raportissa ammoniumtyppeä koskeva kuva oli virheellinen... Avovesikausi 17 Vesijärven kesäaikainen hapetus aloitettiin hapetinlaitteilla 1-7. Lankiluodon hapetussyvännettä (hapetin nro 3) hapetettiin kesän aikana eri laitteella kuin tavallisesti, ns. Mixox-hapetuspumpun tuotekehitysversiolla. Kesähapetus aloitettiin päivää myöhemmin kuin kesällä 1.

9 9 Kesällä 17 vesinäytteitä otettiin.5., 7.., 7..,.7 ja 15.. Lisäksi 1.5., 1.. ja 1.7. päällysvedestä tehtiin suppeampia vedenlaatumäärityksiä. Vesinäytteiden lisäksi Enonselän ja Myllysaaren syvänteissä oli automaattimittausasemat, joiden avulla seurattiin vesirungon happitilannetta ja lämpötilaolosuhteita. Lankiluodon syvänteen happi- ja lämpötilaolosuhteita seurattiin kesän aikana Helsingin yliopiston tekemin kenttämittauksin...1 Tulokset KEVÄT Toukokuun alun havaintokerralla.5.17 Enonselän ja Lankiluodon hapetussyvänteet olivat jo heikosti kerrostuneet lämpötilan suhteen. Lankiluodon syvänteellä päällys- ja pohjanläheisen veden lämpötilaero oli yksi aste. Sataman Myllysaaren syvänne ja Kajaanselän syvänne olivat täyskierrossa. Happitilanne oli erinomainen kaikilla havaintopaikoilla. Toukokuun alun havaintokerralla Lankiluodon päällysveden kokonaisfosforipitoisuus oli 17 (p-1 m: µg/l) Kajaanselän (täyskierrossa) 1 µg/l (p-1 m: 11 µg/l), Sataman havaintopaikan 1 µg/l (p-1 m: µg/l). Päällysveden fosforipitoisuudet edustavat lievästi rehevien vesistöjen tasoa. KESÄ - havaintopaikoittain Automaattimittaustulosten mukaan Enonselän syvänteen lämpötilakerrostuneisuus heikentyi toukokuun ja kesäkuun alun aikana muutamia kertoja, nostaen alusveden lämpötilaa ja happipitoisuutta. Syvänne kerrostui tiukemmin vasta kesäkuun puolivälin paikkeilla, jonka jälkeen alusveden lämpötila pysyi tasaisena (noin 1,5 o C), kunnes kesähapetus alkoi heinäkuun puolivälissä, nostaen alusveden lämpötilaa. Myös Sataman Myllysaaren syvänteen alusveden happivaranto sai kevään ja alkukesän aikana useamman kerran täydennystä lämpötilaerojen tasaantuessa alus- ja väliveden välillä sääolosuhteiden takia. Myllysaaren syvänne kerrostui tiukemmin vasta heinäkuun alussa. Kesähapetuksen alkaessa , Enonselän pohjanläheinen vesi (3 m) oli automaattimittaustulosten perusteella hapeton (kuva ja 7). metrin syvyydellä, joka oli välivettä, happea oli vielä noin mg/l. Hapettimen käynnistämisen jälkeen, Enonselän pohjanläheisen veden lämpötila alkoi nousta hapetuspumppauksesta johtuen, ja parissa päivässä happipitoisuus nousi tasolle mg/l lämpötilaerojen tasaantuessa ja vesimassan sekoittuessa m ja sitä syvemmillä alueilla. Loppukesän ajan Enonselän syvänteen pohjanläheisen veden happipitoisuus oli ka.,1 mg/l (vaihteluväli 1,-,5 mg/l). metrin syvyydessä happea oli hieman enemmän, ka. 3 mg/l. Elokuun puolivälin havaintokerralla (1..17) Enonselän syvänteellä (Enonsaaren syvänne) oli pohjan lähellä (3 m) happea,3 mg/l. Kokonaisfosforipitoisuus oli pohjan lähellä lähes kaksi kertaa suurempi kuin 1 m:ssä (1m 35 µg/l, 3 m µg/l). Päällysveden fosforipitoisuus oli reheväksi luokiteltavien vesistöjen tasoa. Syystäyskierto alkoi..17, jolloin pohjan lähellä oli happea noin mg/l.

10 1 Happi, mg/l Enonselkä Happi 1 m [mg/l] Happi m [mg/l] Happi 3 m [mg/l] Myllysaari Happi 5 m [mg/l] Lämpötila o C Lämpötila 1 m [ C] Lämpötila m [ C] Lämpötila 3 m [ C] Myllysaari Lämpötila 5 m [ C] Kuva. Enonselän vesirungon lämpötila ja happipitoisuus päiväkeskiarvoina ilmoitettuna. Kuvassa on esitetty myös Myllysaaren 5 m havaintosyvyyden lämpötila ja happipitoisuus. Lankiluodon hapetussyvänteellä ei ollut automaattiseurantaa kesällä 17. Syvänteellä tehtiin kuitenkin kenttämittauksia vesinäytteenottojen lisäksi. Havaintopisteen happitilannetta on tarkasteltu kuvassa 5 (ja kuvassa 7). Kesäkuun alussa (7..17) pohjan lähellä oli happea 7, mg/l. Hyvästä happitilanteesta huolimatta pohjanläheisen veden kokonaisfosforipitoisuus oli kaksinkertainen päällysveteen verrattuna (1 m: µg/l, 9 m: 3 µg/l). Pohjanläheisen veden kokonaisfosforista % oli fosfaattifosforimuodossa. Lisäksi pohjanläheisen veden mangaanipitoisuus oli jo hieman koholla (Mn 1 µg/l). Alusveden alaosan lämpötila nousi Kesäkuun lopulla (7..17) Lankiluodon havaintopaikalla alusvettä olivat noin m ja sitä syvemmät alueet. Pohjanläheisen veteen liuenneen hapen määrä oli puolittunut kesäkuun alkuun verrattuna (p-1m 3,1 mg/l). Pohjanläheisen veden kokonaisfosforipitoisuus oli kaksinkertainen päällysveteen verrattuna (79 µg/l). Fosforista 5 % oli fosfaattifosforina. Fosfaatin suuri osuus ja korkea mangaanipitoisuus (7 µg Mn/l) ilmentävät heikentyneestä happitilanteesta johtuvaa sisäistä kuormitusta. Heinäkuun havaintokerralla (.7.17), kaksi päivää hapetuksen aloittamisen jälkeen, alusvettä olivat edelleen noin m ja sitä syvemmät alueet. Pohjanläheinen vesi oli lähes hapetonta (, mg/l), mutta 5 m havaintosyvyydellä happitilanne oli jo hivenen kohentunut. Pohjanläheisen veden kokonaisfosforipitoisuus ja fosfaatin osuus kokonaisfosforista ei ollut juurikaan muuttunut edellisestä havaintokerrasta (p-1 m: Kok.P µg/l, PO -P µg/l (%). Mangaanipitoisuus (1 µg/l) oli sen sijaan kaksinkertaistunut edelliseen havaintokertaan verrattuna.

11 11 Lankiluodon hapetin pysähtyi heinä-elokuun vaihteessa, mikä näkyy happituloksissa nopeana alusveden alaosan happitilanteen heikentymisenä (kuva 5): loppukesän ajan 5 m ja sitä syvemmillä alueilla liukoista happea oli alle 1 mg/l. Huonosta happitilanteesta huolimatta pohjanläheisen veden kokonaisfosforipitoisuus oli havaintokerralla pienempi kuin heinäkuun loppupuolella (71 µg/l). Kokonaisfosforista fosfaattifosforin osuus oli kuitenkin edelleen yli puolet (1 µg/l). Mangaanin pitoisuus oli kohonnut edelleen, ollen nyt 19 µg/l. Happi, mg/l Lankiluoto m 1 m 15 m m 5 m 9 m 3 m Lämpötila o C Kuva 5. Lankiluodon happitilanne kesän 17 havaintokerroilla (kenttämittaukset ja vesinäytetulokset). Myllysaaren syvänteellä oli automaattiseuranta kesällä 17. Syvännettä ei hapetettu. Kuten aiemmin todettiin, syvänne kerrostui tiukasti vasta heinäkuun alussa, noin.7.17 paikkeilla mennessä pohjanläheiseen veteen liuenneen hapen määrä oli laskenut havaintosyvänteen kesän minimipitoisuuteen,5 mg/l. Seuraavana päivänä pohjanläheisen vesimassan happisisältö sai täydennystä, lämpötilaerojen tasaantuessa alusveden ylä- ja alaosan lämpötilaerojen tasaantuessa. Heinäkuun lopun ja elokuun lopun välisenä aikana pohjanläheisen veden happipitoisuus vaihteli välillä,-5,5 mg/l (ka.,5 mg/l), happipitoisuuden kohentuessa pohjan lähellä elokuun loppua kohden, lämpötilaerojen tasaantuessa ja tiheyserojen heikentyessä alus- ja päällysveden välillä. Elokuun puolivälissä (15..17) otetun vesinäytteen perusteella pohjan lähellä oli happea 1,5 mg/l. Hapellisista olosuhteista huolimatta pohjanläheisen veden kokonaisfosforipitoisuus oli lähes nelinkertainen päällysveteen verrattuna (Kok.P 1m µg/l, p-1 m 11 µg/l). Myllysaaren syvänteen syystäyskierto alkoi 3..17, myöhemmin kuin vuotta aiemmin (11..1).

12 1 Myllysaaren syvänteen happitilanne vaikutti kohtalaisen hyvältä kesällä 17, sillä alle mg/l happipitoisuuksia mitattiin vain vajaan kolmen viikon jaksolla välillä (ka. 1,7 mg/l, vaihteluväli ), eikä varsinaista hapettomuutta havaittu (min.,5 mg/l). Happi, mg/l Myllysaari Happi 5 m [mg/l] Happi 1 m [mg/l] Happi 13 m [mg/l] Lämpötila, o C Kuva. Myllysaaren syvänteen vesirungon lämpötila ja happipitoisuus päiväkeskiarvoina ilmoitettuna Lämpötila 5 m [ C] Lämpötila 1 m [ C] Lämpötila 13 m [ C] Vertailuhavaintopaikalla Kajaanselällä (Kajaanselkä 3) happitilanne heikkeni kesän aikana tasaisesti, vesimassan kerrostumisolosuhteiden ollessa vakaat. Kajaanselän syvänteen pohjanläheisen veden happipitoisuus oli toukokuun alussa 13, mg/l (täyskierto käynnissä) laskien.7. havaintokertaan mennessä tasolle 3 mg/l (kuva 7). Heinäkuun havaintokerralla alusvettä olivat noin 5 m ja sitä syvemmät alueet (p-1 m 39 m). Kesällä 17 heikoin happitilanne havaittiin Enonsaaren syvänteellä, jossa pohjanläheinen vesi meni hapettomaksi heinäkuun puolivälissä. Lankiluodon syvänteen happitilanne oli lähes yhtä huono. Molempien syvänteiden happitilanne kuitenkin koheni hapetuksen käynnistyessä. Hapetuksen vaikutus oli kuitenkin tulosten perusteella hieman heikompi Lankiluodon syvänteellä (kuva 7).

13 13 Happi, mg/l Enonsaari 3 m Lankiluoto 9 m Kajaanselkä 39 m Myllysaari 13,5 m Kuva 7. Pohjanläheisen veden happitilanne Vesijärven havaintopaikoilla kesän 17 aikana Hapetuksen vaikutus Vesijärven happi- ja kerrostuneisuusolosuhteisiin Hapetuksen myötä Vesijärven Enonselän alueen kerrostuneisuusolosuhteet ovat muuttuneet, vaikuttaen myös happitilanteeseen (kuvat ja 9). Koko vesirunko on ollut 1-17 avovesikausina aiempaa tasalämpöisempää Mixox - hapetuspumppauksesta johtuen. Erot 1, ja 3 metrin välillä ovat olleet pieniä ajoittain myös hapen osalta. Hapetusvuosina alusvesi (3 m) on ollut pääsääntöisesti lämpimämpää kuin vertailuvuotena 9. Tulosten perusteella Vesijärven Enonselän pohjanläheisen veden hapettomat jaksot ovat hapetushoidon aikana lyhentyneet keskimäärin viikon parin mittaisiksi, mutta heikkohappiset (< mg/l) jaksot voivat edelleen olla pitkiä, luokkaa 13- vrk (ka. 35 vrk), riippuen mm. täyskierron alkamisajankohdasta (kuva 9). Vuonna 17 Enonselän pohjanläheisen veden heikkohappinen jakso ajoittui kesähapetusta edeltävälle ajalle. Ennen kesähapetuksen alkua, Enonselän pohjanläheinen vesi oli lähes hapeton noin 1 päivän ajan. Kesähapetuksen aikana pohjanläheisen veden happipitoisuus oli ka.,1 mg/l, kunnes aikaistettu syystäyskierto alkoi..17. Vertailuvuonna 9, jolloin Vesijärveä ei hapetettu, Enonselän pohjanläheisen vesi oli hapeton 9 vrk:n ajan. Happitilanne on kohentunut myös talviaikana (kuva 1). Havaintosyvyyksien 1 m (välivesi) ja alusveden yläosan ( m) hapettomuudelta on vältytty kokonaan vuosina 1-17, hapetuksen ollessa käynnissä. Happitilanne voi kuitenkin edelleen heikentyä mm. laiterikoista johtuen.

14 1 o C Lämpötila 1 m o C Lämpötila m o C Lämpötila 3 m Kuva. Enonselän syvänteen vesimassa lämpötila avovesikaudella Automaattinen mittausasema, Enonselkä (Luode Consulting Oy, aineisto sivulta lahti.fi). Vuonna 9 Vesijärveä ei hapetettu

15 Happi 1 m Happi m Happi 3 m mg/l mg/l mg/l Kuva 9. Vesijärven Enonselän syvännealueen happipitoisuudet eri syvyyksillä (1, ja 3 m) vuosina Enonselän automaattinen mittausasema (Luode Consulting Oy).

16 1.. Hapetuksen vaikutus sisäiseen kuormitukseen ja rehevyyteen Lankiluodon havaintopaikan vedenlaatutulosten perusteella pohjalta vapautuvien ravinteiden määrä on vähentynyt ja pitoisuusvaihtelu tasoittunut hapetushoidon aloittamisen jälkeen (kuvat 1 ja 11), niin talvella kuin kesälläkin. Happi, mg/l Lankiluoto 1, pohjanläheinen vesikerros (maaliskuu) µg/l Happi p-1m Kok.P p-1m Kokonaisfosfori, µg/l Kuva 1. Lankiluoto 1. Pohjanläheisen veden happi- ja kokonaisfosforipitoisuus maaliskuussa vuosina Punainen viiva kuvaa hapetuksen aloitusta (talvi 1). Lankiluoto 1, pohjanläheinen vesikerros (heinä-elokuu) Happi, mg/l Happi p-1m Kok-P p-1m avovesikauden ka Kuva 11. Lankiluoto 1. Pohjanläheisen veden happi- ja kokonaisfosforipitoisuus heinä-elokuussa vuosina Punainen viiva kuvaa hapetushoidon aloitusta (talvi 1). Hapetuksen aikaistaman syystäyskierron pintaan nostamien ravinteiden merkitystä loppukesän aikaiseen perustuotannon määrään arvioitiin pääasiassa automaattiantureiden klorofyllimittaustulosten avulla. Tarkastelujaksolla perustuottajien määrää kuvaavan klorofylli-a:n pitoisuus vaihteli Enonselän automaattiasemalla välillä,9-1,3 µg/l (ka., µg/l) ja Myllysaaren asemalla välillä,9-,1 µg/l (ka. 5, µg/l). Lankiluodon syvänteen klorofyllipitoisuudet vaihtelivat kesän 17 havaintojen (n=5) perusteella välillä,3-1 µg/l (ka. 1 µg/l) (kuva 1). Pitoisuudet olivat lähes samaa tasoa kuin 15 ja 1, edustaen lievästi rehevien ja rehevien vesistöjen arvoja. Huomionarvoista on, että Lankiluodon laboratorionäytteistä analysoidut, Kok.P p-1m Kok.P 1m Kokonaisfosfori, µg/l

17 17 keskikesän tilannetta edustavat klorofyllipitoisuudet eivät vastaa samaan aikaan Enonselän ja Myllysaaren syvänteillä automaattiantureilla tehtyjä mittaustuloksia. Automaattiantureiden tulosten perusteella avovesikauden 17 korkeimmat klorofyllipitoisuudet ajoittuivat toukokuuhun, vesimassan lämpötilaerojen ollessa pienet (kuva 1 ja 13). Toukokuun jälkeen klorofyllipitoisuudet laskivat kesän minimitasolle kesäkuun puoliväliin mennessä. Kesäkuun puolivälin jälkeen tuotanto lisääntyi jälleen. Syystäyskierron alku elokuun lopulla nosti klorofyllipitoisuuksia, mutta selvästi vähemmän kevääseen verrattuna. Lankiluodon asemalla korkeimmat klorofyllipitoisuudet havaittiin keskikesällä, hetkellä jolloin syvännettä oli hapetettu noin kahden päivän ajan, mutta vesimassa oli selvästi lämpötilakerrosteinen. Klorofylli-a µg/l Enonselkä A-klorofylli Lankil. (hav.) Myllysaari A-klorofylli Kajaanselkä (hav.) Kuva 1. Klorofyllipitoisuus Vesijärven havaintoasemilla Enonselkä (autom.), Myllysaari (autom.), Lankiluoto ja Kajaanselkä (vertailu). Lämpötila o C / Klorofylli-a µg/l Enonselkä Lämpötila 1 m [ C] Lämpötila m [ C] Lämpötila 3 m [ C] Myllysaari Lämpötila 5 m [ C] A-klorofylli [ug/l] Lämpötila, o C / Klorofylli-a µg/l Myllysaari Lämpötila 5 m [ C] Lämpötila 1 m [ C] Lämpötila 13 m [ C] A-klorofylli [ug/l] Kuva 13. Klorofyllipitoisuus ja kerrostumisolosuhteet Enonselällä ja Myllysaaren havaintopaikalla.

18 1 Kuvassa 1 on esitetty Enonselän ja Lankiluodon automaattiasemien klorofyllimittaustulokset vuodesta 9 lähtien. Kuten kesällä 17, myöskään aiemmin aikaistetun syystäyskierron (ajoittuu elokuun lopulle) pintaan nostattamien ravinteiden ei ole havaittu aiheuttavan merkittävää perustuotannon lisääntymistä kevääseen verrattuna. Vesijärvellä nuottausta haitanneet piileväkukinnat ovat puolestaan ajoittuneet loppusyksylle, ilmeisesti pääasiassa marraskuulle, joten aikaistetun syystäyskierron pintaan nostamilla ravinteilla ei liene yhteyttä tähän ilmiöön. Raportin kirjoittamishetkellä syksyn 17 piileväkukinnoista ei ollut vielä tietoa. µg /l Lankiluodon klorofylli-α 9 laboratorio µg /l Enonselän klorofylli-α Kuva 1. Klofyllipitoisuus Lankiluodon ja Enonselän havaintoasemilla 9-15/1. 9 laboratorio

19 19 5. Yhteenveto Talvi 1-17 alkoi aikaisin. Vesijärvi jäätyi jo marras-joulukuun puolivälissä. Talvella 17 hapettimet 3 (Lankiluoto), 5 (Enonselkä) ja 7 (Enonsaaren luoteispuolella) käynnistettiinkin tavanomaista aiemmin, Talvihapetus päättyi..17. Talven ensimmäiset näytteet otettiin samana päivänä kun talvihapetus aloitettiin. Lankiluodon syvänteen vesirungon happitilanne oli heikentynyt m syvemmillä alueilla, pohjanläheisen veden ollessa lähes hapeton. Vertailuhavaintopaikka Kajaanselällä happitilanne oli hivenen parempi. Maaliskuun lopulla happitilanne oli erinomainen Lankiluodon hapetussyvänteellä. Sataman syvänteellä sekä Kajaanselän vertailusyvänteellä pohjanläheisen veden happitilanne oli puolestaan selvästi heikentynyt, mutta hapettomuutta ei havaittu. Heikentyneestä happitilanteesta johtuen em. havaintopaikoilla oli havaittavissa ravinteiden vapautumista sedimentistä. Sataman syvänteellä sisäinen kuormitus oli talveen 1 verrattuna selvästi voimakkaampaa. Kesähapetus aloitettiin laitteilla 1-7. Lankiluodon syvänteessä (hapetuspiste nro 3) oli käytössä eri laite kuin talvella ja aiempina kesinä, ns. Mixox-tuotekehityslaite. Lankiluodon hapetin nro 3 oli lopulta käytössä vain välisen ajan. Enonselän havaintosyvänne kerrostui tiukasti vasta kesäkuun puolivälin paikkeilla. Ennen hapetuksen alkua Enonselän pohjanläheisen veden happipitoisuus ehti laskea alle mg/l tason mennessä. Heikkohappinen jakso kesti noin päivää, josta pohjanläheinen vesi oli hapeton noin viikon verran. Happitilanne koheni kuitenkin jo kaksi päivää kesähapetuksen aloittamisen jälkeen. Kenttämittaustulosten mukaan myös Lankiluodon pohjanläheisen veden happipitoisuus laski alle mg/l tason kesä-heinäkuun vaihteessa. Happitilanne pysyi heikkona vielä hapettimen käynnistämisen jälkeenkin, sillä heinäkuun lopulla pohjan lähellä oli happea selvästi alle mg/l (9 m 1, mg/l, 3 m, mg/l). Lankiluodon hapettimen pysähtyminen heinä-elokuun vaihteessa heikensi happitilannetta merkittävästi myös alusveden yläosassa. Myllysaaren syvänteen ja Kajaanselän vertailuaseman happitilanne oli parempi kuin Enonselän tai Lankiluodon syvänteiden. Myllysaaren pohjanläheisen veden happitilanne laski alle mg/l tason vasta heinäkuun lopulla, noin kuukausi myöhemmin kuin Enonsaaren tai Lankiluodon syvänteellä. Myllysaaren syvänteen heikkohappinen jakso kesti noin päivää, elokuun puoliväliin asti, jonka jälkeen happitilanne koheni hiljalleen. Kajaanselällä oli.7.17 pohjan lähellä happea vielä 3,1 mg/l. Myllysaaren ja Enonselän syvänteellä syystäyskierto alkoi..17. Kesällä 17 sisäinen kuormitus oli voimakasta Lankiluodon hapetussyvänteellä, syvänteen heikosta happitilanteesta johtuen, sekä Myllysaaren syvänteellä, jossa happitilanne ei kuitenkaan ollut aivan yhtä heikko. Kesään 1 verrattuna Myllysaaren happitilanne oli jokseenkin samaa tasoa. Enonselällä taas jopa hieman edelliskesää parempi, erityisesti syystäyskiertoa edeltävää pohjanläheisen veden happitilannetta tarkasteltaessa. Lankiluodon

20 happitilanne oli puolestaan kesää 1 heikompi, todennäköisesti kokeilussa olevan hapetinlaitteen toimintahäiriöistä johtuen. Syystäyskierron alkaessa..17, Enonsaaren ja Lankiluodon syvänteiden pohjanläheisen veden lämpötila oli ehtinyt nousta lähes 1 asteeseen. Mixox - hapetinlaitteiden vaikutus alusveden lämpötilaan oli odotetun kaltainen. Aikaistetun syystäyskierron vaikutus perustuotantoon oli aikaisempien hapetusvuosien kaltainen: perustuotanto lisääntyi hieman, mutta kevääseen verrattavaa selvää tuotantopiikkiä ei havaittu. Kuopiossa.9.17 Erkki Saarijärvi Toimitusjohtaja, limnologi

21 1 LIITE 1. Mixox hapetusmenetelmä Hapettamisen tarkoituksena on ylläpitää pohjanläheisen veden happipitoisuutta tarpeeksi korkeana, jotta hapettomuudesta johtuvan ns. sisäisen kuormituksen seurauksena sedimentistä veteen vapautuvien ravinteiden määrä vähenisi. Pohjan pysyessä hapellisena, viihtyvät siellä myös järven kannalta tärkeät pohjaeläimet, jotka pohjaa pöyhiessään kuljettavat happea syvemmälle sedimenttiin, parantaen siten edelleen pohjan tilaa. Hapetuksen avulla pyritään myös elvyttämään pohjan aerobista (hapellinen) hajotustoimintaa, ja sitä kautta estämään anaerobisissa prosesseissa syntyvien haitallisten aineiden syntymistä (rikkivety, metaani, ammonium). Sedimentin metaanin tuotannon vähentyessä kaasukuplien aiheuttama sedimentin resuspensio vähenee, vähentäen samalla sedimentistä veteen vapautuvien ravinteiden määrää. Järvissä alusveden ja päällysveden lämpötilaerot aiheuttavat kesällä ja talvella voimakkaan tiheyseron vesikerrosten välille, estäen siten hapen luonnollisen siirtymisen pinnalta pohjalle. Mixox-hapetusmenetelmä perustuu hapekkaan ja kevyemmän päällysveden pumppaamiseen pohjan lähelle kerrosteisuuskausien aikana. Syksyllä ja keväällä, kun järven vesi on tasalämpöistä ja tuulet pääsevät sekoittamaan sitä, Mixox-hapetuspumppu voi olla pysähdyksissä. Pohjalle pumpattavaan päällysveteen ei lisätä ilmaa tai happea kuten ilmastimissa, joten laitteen energiantarve on pieni. Menetelmän luonteesta johtuen Mixox-hapetus ei sovellu talviaikaiseen käyttöön sellaisissa järvissä, joista happi saattaa loppua kokonaan ennen kevättä. Kun hapekasta päällysvettä johdetaan vähähappiseen tai hapettomaan alusveteen, happea siirtyy virtauksen ja päällysveden happipitoisuuden tulon mukainen määrä. Alusveteen pumpattu päällysvesi sekoittuu tiheyserojen vuoksi tehokkaasti (kuva ). Kevyemmän ja raskaamman veden seos nousee väliveteen ja kääntyy horisontaalisesti aiheuttaen alusveden kiertovirtauksen. Lopputuloksena alusveden tilavuus kasvaa ja sen lämpötila laskee talvella ja nousee kesällä. Vesijärvellä olevien kpl Mixox MD 11 laitteen yhteenlaskettu veden pumppausteho on noin m 3 /päivä, lisäksi Myllysaaren syvänteessä oleva Mixox MC 5 -laite pumppaa noin 15 m 3 / päivä. Kuva: Mixox -hapetusmenetelmä.

22 Lahden seudun ympäristöpalvelut, Vesijärven tarkkailu Hapen Typpi Nitraattityppi Nitriitti- Fosfaatti- Näytteenotto-syvyysyvyysyvnäkö Näkö- Maks- Ulko- Veden Sähkön- Alkali- Happi-pit. kyll. COD Kloridi (N), (NO3- typpi Ammonium- Fosfori (P), fosfori (PO- Mangaani Haju lämpötila Sameus Väri-luku ph joht. teetti (O) pros. Mn (Cl) kok. N) (NO-N) typpi (NH-N) kok. P), kokonais- Klorof.-a (Mn) Rauta (Fe) Ottopaikka Ottopäivä m m m C NTU mg Pt/l ms/m mmol/l mg/l % mg/l mg/l µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l µg/l Laitialanselkä ,9 17, k h,7,59 7,5 7, 11,55 11, 7,, 3 13 <, <, 1 3,1 3 1 Laitialanselkä k h 3, 1, 1 7 1,5 5,7 3,9, 5 7 <, <, 1 3, 15 Laitialanselkä k h 3, 3, 7 1, 3,7,5, 5 7 <, 1 1 5, Paimelanlahti ,3 13,5 k l 1, 7,5 1,57 1,5 1, 37, , 1 Paimelanlahti ke h,7,5 5,9 1, 3, <, <, Paimelanlahti ,5 ke l 3,3 7,9 5, 19,7,,3, , Vähäselkä ,,5 k h 3,7 1, 7, 1, 17, ,,1 7,,9 1 3, 9,1 13 Enonsaaren syvänne ,7 3 K H,3,77 1 7,7 1,5 1, 13,7 7, 1 5 <, 5,3 1 3,5, 1 Enonsaaren syvänne K H,7, 15 7,3 1,5 9,9 73,, 51 <, 5, Enonsaaren syvänne K L,7, 15 7, 1,5 9,9 73,, 5 <, 5, 3 9, Satama , 1,3 K L, <, 5, 3, Satama K H 3 <, <, 17 Satama ,5 k L 17, 7 7 Laitialanselkä , 1 v l 19, 15 7,7 11,53,9 9 3,9, 3 <, <, <, 15 <, 57 Laitialanselkä v l 1,7 3, 15 7,7 11,53,5 91, 3 <, <, 1, Laitialanselkä v s 1,, 7, 13,, 3,9,5, 79 <,, Paimelanlahti ,5 v l 19,9 3,3 7,7 11,55 9, ,7 <, <,,3 39 3,7 11 Paimelanlahti o,ke s 1, ,5 13,,3,7,5 7, 7 5, Paimelanlahti ,5 o,ke s 1, ,5 1,9 <, <,, 7,7 9 <, <, Vähäselkä ,5 1, ls,ke l 19, 1 9 7,7 1,5 9,7 1 1,9 <, <, 7 3, Enonsaaren syvänne ,5 31 v l 1,,9 7, 11,5, 95, 7, 3 <, <,,3 35, 7 Enonsaaren syvänne v l 17,7,9 5 7,1 1,57,5 7,1 7,7 97 3, Enonsaaren syvänne v l 17,, 35 7,1 1,5,3 3, 7, , Satama , 1,3 v lle 1, <, <, <,,1 Satama v l 17,9 <, 9,5 1 Satama ,5 ls l 1, 7 5, 5 35 Laitialanselkä v l 1, 7, Paimelanlahti v l 19,9 9,1 Vähäselkä , ls,ke l 19, 13 Enonsaaren syvänne