Helsingin Longinojan veden laatu ja veden laadun alueellinen vaihtelu

Transkriptio

1 Helsingin Longinojan veden laatu ja veden laadun alueellinen vaihtelu

2 Longinoja Sijainti Maankäyttö Asuinalueet 36 % Kaupunkimainen maankäyttö 75 %

3 Tutkimuskysymykset 1. Millainen on Longinojan veden laadun temporaalinen vaihtelu? 2. Kuinka suuri on Longinojan fosfori- ja kiintoainekuormitus Vantaanjokeen sondiaineiston perusteella? 3. Millainen on veden laadun temporaalinen vaihtelu eri puolilla valuma-aluetta? 4. Millaista vettä virtaa Longinojan sivuojissa, ja mikä on sivuojien merkitys Longinojan veden laadun kannalta? 5. Voidaanko Longinojan sivuojien veden laatua selittää valumaalueen maankäytöllä virtaaman aiheutuessa pääasiassa pintavalunnasta?

4 Aineisto ja menetelmät Helsingin ympäristökeskus (MetropoliLab) Sondidataa ja (10 min.) Samalla aikavälillä vesinäytteet 1-2 viikon välien sondikohdalta Laajat kierrokset talvella, keväällä, kesällä ja syksyllä 2010 & 2011 Veden laadun ajallinen vaihtelu Longinojassa ja eri puolilla valuma-aluetta Longinojan kuormitus Omat näytteet (HY:n geotieteiden ja maantieteen laitoksen laboratorio) Kaikista mahdollisista sivuojista ja niiden sivuojista Kasvukaudella 2011, sateisina päivinä Osavaluma-alueiden rajaus ja maankäyttöluokkien osuuksien määrittäminen Digitaalinen korkeusmalli (MML 2008) CORINE 2006 maankäyttöaineisto (SYKE 2006) Sivuojien veden laatu ja kuormitus Maankäytön ja veden laadun yhteyksien mallintaminen

5 Omat näytepisteet ja määritetyt Ravinteet TN, NO₃-N, NH₄-N TP, PO₃-P Kiintoaine Orgaaninen kiintoaine Liuennut aine Liukoiset metallit Ni, Fe, Zn, Cu, Cd Kenttämittarilla ph Happi (mg/l; %) Lämpötila Virtaama (siivikointi) muuttujat

6 Ympäristökeskuksen näytepisteet ja Sondi (10 min.) Lämpötila ph Sähkönjohtavuus Sameus Happi (mg/l; %) Syvyys Vesinäytteet 1-2 viikon välein Sameus Escherichia coli bakteerit Kiintoaine Orgaaninen kiintoaine Ravinteet TN, NO₃+NO₂-N, NH₄-N TP, PO₄-P Kenttämittarilla ph Happi (mg/l; %) Lämpötila Virtaama (siivikointi) määritetyt muuttujat Laajassa kierroksessa lisäksi CODMn Cl Liukoiset metallit Ni, Fe, Zn, Cu

7 Orgaaninen kiintoaine (mg/l) Kokonaisfosfori (µg/l) Sondidata y = 1,3939x + 20,22 R² = 0,9088 Sondiaineistosta Sameus Happi ph Sameus, sondi (NTU) Sodiaineistosta johdettu Sondin mittaama syvyys virtaama Sondin mittama sameus Kiintoaine Orgaaninen kiintoaine Kokonaisfosfori y = 0,2007x - 0,2069 R² = 0,9322 Aineistossa puutteita Sameus, sondi (NTU) Sondi vedessä (vrk) I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Yhteensä

8 Virtaama (l/s) Virtaama (l/s) Tulokset Virtaama Purkäutumiskäyrä: suhteuttamalla siivikoimalla mitattu virtaama sondin mittaamaan syvyyteen samalla hetkellä Luotettava sondin syvyyden ollessa 0,6 m syvyys 0,6 m 94,5 % ajasta Virtaama sondin maksimisyvyydellä (1,2 m) arvioitu karkeasti olettaen, että uoman leveys on 3,0 m ja virtausnopeus 1,5 m/s syvyys 0,6 m syvyys > 0,6 m y = -4365,3x x ,6x + 409,59 y = 6,279e 8,0854x R² = 0, ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Sondin syvyys (m) R² = 0, ,5 1 1,5 Sondin syvyys (m)

9 Tulokset Virtaama Mediaanivirtaama koko tutkimusjaksolla 56 l/s Kuukausittainen mediaani vaihteli l/s Erot kevättulvassa / Sadanta Paljaalle maalle (2010: 34 mm; 2011: 3 mm) Lumipeitteen ollessa runsas voimakaskaan sade ei juuri vaikuta virtaamaan (Ruth 2004) Virtaama (l/s) min Q1 Md ka Q3 max

10 Tulokset Sameus Sameuden mediaani koko tutkimusjaksolla 15 NTU Kuukausittainen sameuden mediaani vaihteli 8 63 NTU Huhtikuu 2010: sameuden huippu saavutetaan ennen huippuvirtaamaa Huhtikuu 2011 lumensulaminen, sadanta paljaalle maalle 3 mm Joulukuu 2011: sadanta 167 mm, maanpinnan eroosio Sameus (NTU) min Q1 Md ka Q3 max TP, SS ja orgaaninen kiintoaine johdettu sameudesta vaihtelu samankaltaista

11 TP ja SS kuormitus Sondikohdan yläpuolinen valuma-alue (10,4 km²) Kuormitukset laskettu käyttäen kuukauden mediaanikuormitusta puuttuville päiville Kuukausittaiset kuormitukset vaihtelivat huomattavasti tutkimusvuosien välillä Vuodenaikainen mediaanikuormitus absoluuttisina kuormituksina SS: kevät kg/kk; kesä 3400 kg/kk; syksy 4500 kg/kk TP: kevät 146 kg/kk; kesä 9 kg/kk; syksy 11 kg/kk Kuormitus (kg/km²/kk) I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Yhteensä 2010 SS SS P P Mediaanikuormitus (kg/km²/kk) kevät (IV) kesä (V-VIII) syksy (IX-XI) SS P

12 NH₄-N (µg/l) PO₄-P (µg/l) Laaja kierros Teerisuonviemärin (P47) NH₄-N ja Fe-pitoisuudet korkeat Rakennustyömaalla käytetyt räjähteet Pohjavedenpinnan lasku Korkeita TP ja PO₄-P pitoisuuksia Suurmetsänojassa (P50) Lentokentänojan nikkelipitoisuuden keskiarvo (29 μg/l) vuonna 2011 ylitti EY:n ympäristön laatunormin (20 μg/l ) III IV VII/VIII X/XI III IV VII/VIII X/XI Piste Piste

13 Sivuojien veden laatu ja kuormitus Lentokentänojan mediaanivirtaama vähintäänkin kaksikertainen muihin sivuojiin nähden lähes kaikkien aineiden suhteen suurin kuormittaja Poikkeuksena TP, PO₄-P (S7) ja Zn (S4) Lentokentänojan typen (TN, NO₃-N ja NH₄-N), nikkelin ja kadmiumin pitoisuudet muihin sivuojiin nähden korkeita

14 Typpikuormitus Lentokentänojan TN, NO₃-N ja NH₄-N kuormitus omaa luokkaansa: korkeammat pitoisuudet kuin muissa ojissa + suuri virtaama Urean käyttö lentokentän liukkauden tojunnassa vuoteen 2002 asti (Närhi 2009)

15 Fosfaattifosforikuormitus Korkeimmat pitoisuudet: Ala-Malminoja (S2) ja Suurmetsänoja (S7) Suurin kuormitus: Teerikukonoja (S4) ja Suurmetsänoja (S7) Suurmetsänojassa myös korkea kiintoainepitoisuus ja kiintoainekuormitus

16 Mallinnus Löytyi tilastollisesti merkitseviä lineaarisia suhteita Hajontakuvioiden perusteella suhteet eivät ilmeistä Homogeeniset valuma-alueet Peltoa/laitumia 0-3,3 % Kaupunkimaista % Pieni havaintomäärä (n = 15), poikkeavien havaintojen vaikutus Metsät Pellot ja Toellisuus Liikenne Tiiviis Väljä Asutus Urbaani laitumet ja palvelut asutus asutus TP +* PO₄ -P TN NH₄-N NO₃-N SS * +** Org * +* DS TS Cu +* Ni Zn O₂ +** Cond. ***p 0.001, ** p 0.01, * p 0.05

17 Mallinnus Väljät asuinalueet lisäävät kiintoainekuormitusta Paljon viheralueita Viheralueilta huuhtoutuu kiintoainetta tasaisesti läpi sadetapahtuman (Ferguson 1998)

18 Yhteenveto Vuosien välillä veden laadussa ja kuormituksessa suuria eroja Vuonna 2010 huhtikuu Vuonna 2011 joulukuu Keväällä kiintoaineen mediaanikuormitus noin 19- kertainen kesään ja 14-kertainen syksyyn verrattuna Keväällä fosforin mediaanikuormitus noin 16- kertainen kesään ja 13-kertainen syksyyn verrattuna

19 Yhteenveto Teerisuonviemärin kautta Longinojaan päätynyt suuret määrät ammoniumtyppeä ja rautaa Uusien asuinalueiden rakentamisen vaikutus veden laatuun Lentokentänojan typen (TN, NO₃-N ja NH₄-N), nikkelin, raudan, sinkin ja kadmiumin pitoisuudet ovat muihin näytepisteisiin nähden korkeita Ni suhteen ympäristönlaatunormi ylittyi 2011 Lentokentänoja lähes kaikkien aineiden suhteen suurin kuormittaja Suurmetsänojasta merkittävä fosfori- ja kiintoainekuormitus Lentokentänoja ja Suurmetsänoja mahdollisia kunnostuskohteita Maankäytön ja veden laadun väliltä löytyi merkitseviä lineaarisia suhteita, mutta hajontakuvien perusteella vain väljästi asuttujen asuinalueiden ja kiintoainepitoisuuden välinen suhde on ilmeinen

20 Kuva: Katja Pellikka Kiitos!