TAMMELAN KAUKJÄRVEN JA MUSTIALANLAMMIN HAPETUSSUUNNITELMA

Transkriptio

1 Tilaaja: Tammelan Pyhäjärven- Kuivajärven suojeluyhdistys ry TAMMELAN KAUKJÄRVEN JA MUSTIALANLAMMIN HAPETUSSUUNNITELMA Eeva Kauppinen

2 Sisältö JOHDANTO... 3 AINEISTO... 3 I MUSTIALANLAMMIN JA KAUKJÄRVEN PERUSTIEDOT KAUKJÄRVI Järven perustiedot Vedenlaatu Kerrostuminen ja happiolosuhteet Alusveden happipitoisuus ja sisäinen ravinnekuormitus MUSTIALANLAMMI Järven perustiedot Vedenlaatu Kerrostuminen ja happiolosuhteet Alusveden happipitoisuus ja sisäinen ravinnekuormitus HAPENKULUTUS SEDIMENTIN PERUSTEELLA LASKETTUNA MUU VEDENLAATU Kaukjärvi Mustialanlammi II TOIMENPIDE-EHDOTUKSET JOHDANTO HAPETUS- JA ILMASTUSMENETELMÄT LAITEMITOITUS JA VAIKUTUKSET HAPPIPITOISUUTEEN Kaukjärvi Kaukjärvi, itäinen järviallas...3 Kaukjärvi, Läntinen järviallas, syvänne B Mustialanlammi HAPETUKSEN VAIKUTUKSET RAVINNEPITOISUUKSIIN Kaukjärvi Hapetuksen vaikutus sisäiseen kuormitukseen Katvealueiden merkitys hapetuksen vaikuttavuuden kannalta...3. Mustialanlammi TOIMENPITEIDEN VALINTA Kaukjärvi Mustialanlammi KUSTANNUKSET Investointikustannukset Sähköistys Energia ja käyttökustannukset III YHTEENVETO... LIITE 1. Kaukjärven ja Mustialanlammin vedenlaadun havaintopisteet. LIITE. Kaukjärven ja Mustialanlammin vedenlaadun havaintoaineisto. Yrittäjäntie KUOPIO

3 JOHDANTO Tammelan Kaukjärvelle ja Mustialanlammille on suunnitteilla kunnostushanke. Aiempien selvitysten (Mäkelä ) perusteella molemmissa järvissä on todettu hapettomuutta ja siitä johtuvaa fosforin sisäistä kuormitusta. Ilmastusta tai hapetusta on pidetty mahdollisina hoitokeinoina Mustialanlammin ja Kaukjärven tilan parantamiseksi (Mäkelä ). Tammelan Pyhäjärven Kuivajärven suojeluyhdistys ry tilasi Vesi-Eko Oy Water-Eco Ltd:ltä Mustialanlammin ja Kaukjärven hapetussuunnitelman joulukuussa. Suunnitelman tarkoituksena oli arvioida Kaukjärven ja Mustialanlammin hapenkulumisnopeudet ja mitoittaa tarvittava laitekapasiteetti. Lisäksi arvioitiin hapetuksen vaikutukset sisäiseen kuormitukseen. Vaadittavan laitekapasiteetin perusteella tarkasteltiin minkälaiset ilmastin- tai hapetinlaitteet soveltuvat parhaiten Mustialanlammille ja Kaukjärvelle. Lopuksi esitettiin laskelmat hapetuksen/ilmastuksen kustannuksista jaettuna investointi- ja käyttökuluihin. AINEISTO Kaukjärven ja Mustialanlammin hapetussuunnitelma pohjautuu ympäristökeskusten (Uudenmaan ympäristökeskus, Hämeen ympäristökeskus ja Pirkanmaan ympäristökeskus), Kokemäenjoen vesistön vesiensuojeluyhdistyksen ottamiin ja analysoimiin vesinäytteisiin. Lisäksi järvien vedenlaatua on seurattu eri tutkimusprojektien yhteydessä, mm. MTT:n ja Lammin biologinen tutkimusasema toimesta. Kaukjärvestä on otettu näytteitä seuraavilta havaintopaikoilta: Kaukjärvi länsipää 1 ja Kaukjärvi Kotkannokka. Mustialanlammesta näytteitä on otettu havaintopaikalta Mustialanlammi länsi. Havaintopaikkojen sijainti on esitetty liitteessä 1. Järvien veden laatua on seurattu 19-luvun lopulta alkaen, mutta näytteenottotiheys ja -ajankohta ovat olleet järvillä/näytepisteillä hieman erilaiset. Seuranta on molemmissa tapauksissa pitänyt sisällään myös useamman vuoden katkoksia. Ympäristöhallinnon Oiva Ympäristö- ja paikkatietopalvelusta (Herttavedenlaatujärjestelmä) löytyvä Kaukjärven viimeisin seurantatulos on vuodelta 199 ja Mustialanlammin helmikuulta. Maaliskuussa 9 Kokemäenjoen vesistön vesiensuojeluyhdistys otti vesinäytteet sekä Kaukjärven Kotkannokan syvänteestä, että Mustialanlammin syvänteestä. Lammin biologisen tutkimusaseman projektien yhteydessä vedenlaatuaineistoa on kertynyt Kaukjärven osalta vuosilta 1-3 ja Mustialanlammin osalta vuosilta 1-. Lisäksi MTT on tutkinut Mustialanlammin vedenlaatua vuosina - 7, Mustialanlammin sedimentin kipsikäsittelyä koskevan tutkimuksen yhteydessä. Vedenlaatuaineisto saatiin Lammin biologiselta asemalta. Suunnitelman pohjana käytetyt tulokset on esitetty liitteessä. Lisäksi aineistona käytettiin Tammelan Kaukjärven, Mustialanlammen, Kuivajärven ja Pyhäjärven tilaa ja vedenlaatua, sekä Kaukjärven, Kuivajärven ja Pyhäjärven kunnostustoimenpide-ehdotuksia käsittelevää julkaisua (Mäkelä ). Järvien

4 syvyystiedot ovat peräisin Hämeen ympäristökeskuksen tekemästä syvyyskartoituksesta. I MUSTIALANLAMMIN JA KAUKJÄRVEN PERUSTIEDOT 1. Kaukjärvi 1.1 Järven perustiedot Kaukjärvi on keskikokoinen ( ha) pitkänomainen ja kapea latvajärvi, jolle tyypillinen piirre on veden savisameus (Mäkelä ). Kaukjärven suurin pituus on 5, km, mutta suurin leveys vain noin 7 m. Kaukjärven keskisyvyys on, m ja suurin syvyys on n. m. Kaukjärvi kuuluu valuma-alueeseen (Kaukjärven va.). Kaukjärven peltovaltainen ja intensiivisen ihmistoiminnan luonnehtima valuma-alue on kooltaan 1 k (Mäkelä ). Keskimääräisellä 1 l/s / k vuosivalunnalla laskettuna Kaukjärven luusuan keskivirtaama on,1 m 3 /s. Tällöin järven tilavuuden, *1 m 3 mukaan laskettu keskiviipymä on noin vrk (noin 1 v kk) (taulukko 1). Kaukjärven rannat ovat melko jyrkät. Järven itäpään etelärantaa luonnehtii jyrkkä järveen viettävä harju, joka suojaa järven itäistä päätä tuulilta. Harjun läheisyydestä johtuen osa Kaukjärven veden vaihdosta tapahtuu todennäköisesti pohjaveden kautta (Mäkelä ). Kaukjärvi laskee kapean kannaksen erottamana lähes yhdeksän kertaa pienempään Mustialanlammiin. Morfologisesti Kaukjärvi voidaan jakaa kahteen osaan (kuva 1), laakeaan ja matalaan läntiseen järvialtaaseen, sekä hieman pienempään ja syvempään itäiseen järvialtaaseen. Kaukjärven läntisessä järvialtaassa on kaksi erillistä syvännettä (taulukko 1, kuva 1), joita erottaa noin 1,5-3 metriä syvyinen matala kynnysalue. o Syvänne A, maksimisyvyys 1 m o Syvänne B, maksimisyvyys noin m Itäisessä järvialtaassa on kolme erillistä syvännettä (kuva 1). Syvänteitä C ja D erottaa toisistaan, m syvyinen kynnys. Syvänteitä D ja E erottaa toisistaan noin 11 m syvyinen kynnys. o Syvänne C, maksimisyvyys 15, m o Syvänne D, maksimisyvyys 19, m o Syvänne E, maksimisyvyys 17,5 m

5 5 Kuva 1. Kaukjärvi (Forssa/Tammela) (Suomen ympäristökeskus 9). Syvyysvyöhykkeet. Taulukko 1. Kaukjärven, läntisen ja itäisen järvialtaan, sekä erillisten syvänteiden pinta-ala-, tilavuus-, syvyys- ja viipymätiedot (syvänteiden numerointi, kts. kuva 1). Suure KAUK JÄRVI Läntinen allas syvänne A (Länsipää 1) B Itäinen allas C D (Kotkannokka ) Pinta ala, ha 11 (>3m: 1,7) (> 3m: ) (> m:,7) (> m: 1,) (>m: 1,55) Tilavuus, m 3 * ,3 5 Suurin syvyys, m 19, , 15, 19, 17,5 Keskisyvyys, m, 3, 5, Valuma alue, k 1 Teoreettinen viipymä, kk,5 Kaukjärvi Pinta-ala (ha) Kuva. Kaukjärven pinta-ala ja tilavuussuhteet. Syv (m) Kaukjärvi Tilavuus (m3*1) Syv (m) E

6 LÄNTINEN ALLAS ITÄINEN ALLAS Matka (m) Syvyys (m) Syvänne A _ Syvänne B _ Kuva 3. Kaukjärven pohjan profiili. Taulukko. Kaukjärven läntisen ja itäisen järvialtaan syvyyssuhteet. Kaukjärvi, läntinen allas Kaukjärvi, itäinen allas Syvyysvyöhyke, m Osuus kokonaistilavuudesta % Syvyysvyöhyke, m Osuus kokonaistilavuudesta, % 1,5,3 1,5 5, 1,5 3 3, 1,5 3 1,9 3, 3,1 1, 1 19, , 15 19, 1, yhteensä 1 yhteensä 1 Syvänne C_ Syvänne D, Kotkannokan syvänne _ Syvänne E_ 1. Vedenlaatu 1..1 Kerrostuminen ja happiolosuhteet Avovesikausi Kaukjärvi kerrostuu kesäisin päällys- ja alusveden lämpötilaerojen aiheuttamien tiheyserojen vaikutuksesta: läntisessä järvialtaassa alusvettä ovat metriä syvemmät alueet (noin 1 % kokonaistilavuudesta) itäisessä järvialtaassa alusvettä ovat metriä syvemmät alueet (noin 31,5 % kokonaistilavuudesta). Suojaisuuden ja veden sameuden takia Kaukjärvi kerrostuu nopeasti, jolloin kevät- ja syystäyskierrot jäävät lyhyiksi ja alusveden happitäydennys voi jäädä vajaaksi. Lyhyen kevättäyskierron takia alusvesi jää myös viileäksi (ka. 5,7 asteiseksi). Kaukjärven happipitoisuutta on mitattu säännöllisesti 19-luvulla (havaintopaikat: Kaukjärvi länsipää 1 (kts. kuva 1. Syvänne A) ja Kaukjärvi Kotkannokka (syvänne D) ja seuraavan kerran vuosina 1- (Kotkannokan syvänne = Kotkannokka ).

7 7 19-luvulla näytteitä on otettu kerran kesässä, lähinnä heinäkuun lopulla ja elokuussa. Tulosten mukaan molempien havaintopisteiden alusveden happipitoisuus on ollut huono (< 1 mg O /l) jokaisen näytteenoton yhteydessä (kuva ja 5). Samaan aikaan päällysvedessä (1 m) on havaittu hapen ylikyllästystä (yli 1 % kyllästys), mikä johtunee runsaasta levätuotannosta. Havaintopaikalla Länsipää 1 on esiintynyt selviä happiongelmia 5 metriä syvemmillä alueilla, mutta ajoittain myös jo 3- metrin syvyydessä. Vuosina 1- näytteitä on otettu vain itäisen järvialtaan Kotkannokan syvänteen päällysvedestä (1 m) ja pohjanläheisvedestä (p-1 m, näyte 1 m pohjan yläpuolelta) (kuva ). Vuonna 1 kevättäyskierto tapahtui huhti-toukokuun vaihteessa. Pohjanläheisen veden happipitoisuus oli.5.1 otetun näytteen perusteella, mg/l. Kaukjärvi oli jo tuolloin kerrostunut, pohjanläheisen veden lämpötilan ollessa noin asteen verran alhaisempi kuin päällysveden (p-1m: 5, o C, 1m:, o C). Toukokouun alun jälkeen pohjanläheisen veden happipitoisuus laski kesäkuun puoliväliin mennessä arvoon,1 mg/l (kuva 5). Heinäkuun puolivälissä pitoisuus oli enää,15 mg/l. Tämän jälkeen pohjanläheinen vesi pysyi hapettomana ainakin lokakuun puoliväliin asti. Hapettoman kauden pituudeksi tuli siis vähintään 9 vuorokautta (3 kk). Vuonna pohjanläheisen veden kesäaikainen happitilanne oli hyvin samanlainen kuin vuonna 1. Kevättäyskierto ajoittui huhti-toukokuun vaihteeseen, jonka jälkeen järvi kerrostui nopeasti. Pohjanläheisen veden happipitoisuus oli 19.. enää, mg/l ja heinäkuun puolivälissä pohjanläheinen vesi oli jo lähes hapetonta. Elokuun näytteenoton yhteydessä pohjanläheisen veden happipitoisuus nousi kerrostuneisuudesta huolimatta 5,3 mg/l pitoisuuteen. Todennäköisesti kyseessä on analyysivirhe, sillä vesimassa oli näytteenoton yhteydessä tiukasti kerrosteinen ja pohjanläheisen veden korkea kokonaisfosforipitoisuus viittaa heikkoon happitilanteeseen pohjan lähellä. Pohjanläheisen veden happitilanne korjaantui vasta loka-marraskuussa syystäyskierron yhteydessä. Kesäajan hapettoman kauden pituudeksi muodostui vuonna noin 115 vuorokautta (lähes kk). Syvyys, m Kotkannokan syvänne: lämpötila o C Kotkannokan syvänne: happi mg/l Kuva. Kaukjärven itäisen järvialtaan Kotkannokan syvänteen veden kesäaikainen lämpötila ja happipitoisuus 19-luvulla.

8 Lämpötila, o C Syvyys, m Läntinen syvänne: lämpötila o C Läntinen syvänne: happi mg/l Kuva 5. Kaukjärven läntisen järvialtaan syvänteen kesäaikainen lämpötila ja happipitoisuus 19-luvulla. Kotkannokan syvänne Happi, mg/l m p 1 m 15..? Kuva. Kaukjärven itäisen järvialtaan Kotkannokan syvänteen veden avovesikauden aikainen päällysveden (1m) ja pohjanläheisen veden (p-1m) lämpötila ja happipitoisuus vuosina 1-. Vuosien 19- havaintojen perusteella Kotkannokan syvänteen pohjanläheisen veden (p-1 m) kesäaikainen hapenkulumisnopeus on,9,1 mg/l/d ( :,,1 mg/l) (kuva 7). Kotkannokan syvänteen perusteella hapettoman kauden kesto noin 1-1 vuorokautta (heinä-lokakuu), syystäyskierron ajankohdasta riippuen. Happi, mg/l Kotkannokan syvänne: p 1 m 19 Hapenkuluminopeus,9,1 mg/l/d 15.. huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu Kuva 7. Kotkannokan syvänteen pohjanläheisen veden kesäaikainen happipitoisuus vuosina 19-.

9 9 Taulukossa 3 on esitetty Kaukjärven läntisen ja itäisen järvialtaan, sekä erillissyvänteiden alusvedessä avovesikaudella vuorokaudessa kuluvan hapen määrä Kotkannokan syvänteen hapenkulumisnopeudella laskettuna. Taulukko 3. Alusveden kesäaikainen hapenkulutus Kaukjärven läntisessä ja itäisessä järvialtaassa, sekä erillissyvänteissä. Suure Läntinen allas syvänne A (Länsipää 1) B Itäinen allas C D (Kotkannokka ) Hapenkulumisnopeus,,1,1,1,1,1,1,1 g/m 3 /d Alusvesi > m > m > m > m > m > m > m Alusveden tilavuus, ,1 5 m 3 *1 Alusveden hapenkulutus, kg O /d 55, E Talvi Kaukjärvi kerrostuu talvisin. Lämpötilan perusteella tarkasteltuna läntisessä altaassa alusvettä ovat 3-5 metriä syvemmät alueet. Itäisessä altaassa alusvettä ovat 5 metriä syvemmät alueet. Itäisessä altaassa on lisäksi havaittavissa >15 m syvien alueiden lämpötilaero verrattuna vesimassan 5-15 m lämpötilaan. 15 m syvempien alueiden vesimassa on hieman lämpimämpää kuin 5-15 m syvyysvyöhykkeellä. Kaukjärven talviaikaista happipitoisuutta on mitattu säännöllisesti 19-luvulla (havaintopaikat: Kaukjärvi länsipää 1 (syvänne A) ja Kaukjärvi Kotkannokka (syvänne D), jolloin näytteitä on kuitenkin otettu vain kerran talvessa, lopputalven aikaan. Uusimmat analyysitulokset ovat vuosilta 1- (Kotkannokan syvänne). 19-luvulla otettujen näytteiden mukaan itäisen järvialtaan Kotkannokan syvänteellä (kuva ) hapettomuutta on esiintynyt lähinnä vain pohjanläheisessä vedessä (p-1 m). Kymmenen metrin syvyydellä happipitoisuus on vaihdellut välillä 3,9-7,5 mg/l (ka. 5, mg/l) ja 15 m syvyydellä välillä 1,7-, mg/l (ka.,7 mg/l). Pohjanläheisen veden happipitoisuus on vaihdellut välillä -, mg/l (ka. 1,5 mg/l). Päällysveden (1m) happipitoisuus on ollut lopputalvisin luokkaa 9,-11,5 mg/l (ka. 1,3 mg/l). Kaukjärven läntisen syvänteen alusveden happipitoisuus (kuva 9) on ollut lopputalvisin säännöllisesti melko huono 5 metriä syvemmillä alueilla. Kolmen metrin syvyydellä happipitoisuus on vaihdellut välillä 1,5-5, mg/l (ka. 3,1 mg/l) ja 5 metriä syvemmillä alueilla välillä -,7 mg/l (ka.,9 mg/l). Päällysveden (1 m) happipitoisuus on ollut 5,3-9,7 mg/l (ka. 7,5 mg/l). Vuosina 1- näytteitä on otettu vain Kotkannokan syvänteen päällysvedestä (1 m) ja pohjanläheisestä vedestä (p-1 m). Talvella 1- pohjanläheisen veden happipitoisuus oli , mg/l ja.1. enää,3 mg/l. Havaittujen pitoisuusmuutosten perusteella Kotkannokan syvänteen hapenkulumisnopeus on talvisin noin,17 mg/l/d. Pohjanläheisen veden heikko happitilanne jatkui aina huhtikuun loppupuolelle asti, joten hapettoman kauden pituudeksi tuli noin 1 d (3,3 kk). Päällysveden (1 m) talviaikainen hapenkulumisnopeus on, mg/l/d.

10 1 Syvyys, m Kotkannokan syvänne lämpötila o C Kotkannokan syvänne happi mg/l Kuva. Kaukjärven itäisen järvialtaan Kotkannokan syvänteen veden talviaikainen lämpötila ja happipitoisuus 19-luvulla Syvyys, m Kuva 9. Kaukjärven läntisen altaan syvänteiden talviaikainen veden lämpötila ja happipitoisuus. Taulukossa on esitetty Kaukjärven läntisen ja itäisen järvialtaan, sekä erillissyvänteiden alusveden talviaikainen hapenkulutus Kotkannokan syvänteen hapenkulumisnopeudella (,17 mg/l/d) laskettuna. Läntisen altaan hapenkulutus laskettiin 3 metriä syvempien alueiden tilavuuden perusteella. Itäisen altaan hapenkulutus laskettiin 15 m syvempien alueiden tilavuuden perusteella. Taulukko. Talviaikainen hapenkulutus Kaukjärven läntisessä ja itäisessä järvialtaassa, sekä erillissyvänteissä. Suure Läntinen syvänne: lämpötila o C Läntinen allas Läntinen syvänne: happi mg/l syvänne A B Itäinen allas Hapenkulumisnopeus, mg/l/d,17,17,17,17,17,17,17 (g/m 3 /d) Syvyys, m >3 >3 >3 >15 >15 >15 >15 (havaittu happiongelmia) Tilavuus, m 3 * , 7,1 11,5 Hapenkulutus, kg O /d 131,5 11 1,5, C D E

11 11 Kokonaisfosfori, µg/l 1.. Alusveden happipitoisuus ja sisäinen ravinnekuormitus Kaukjärven Kotkannokan syvänteen alusveden ja pohjanläheisen veden fosforipitoisuus on selvästi riippuvainen liukoisen hapen määrästä (kuva 1). Happipitoisuuden laskiessa alusvedessä kesällä ja talvella alle 1 mgo /l pitoisuustason, ravinteiden vapautuminen sedimentistä kiihtyy. Vuosina kokonaisfosforipitoisuudet olivat alusvedessä (15 m) luokkaa 1-9 µg/l (ka. 1 µg/l), happipitoisuuden ollessa <1 mg/l. Samaan aikaan pohjanläheisen veden fosforipitoisuudet olivat luokkaa 7-1 µg/l (ka µg/l). Happipitoisuuden ollessa >1 mg/l, fosforipitoisuudet olivat 15 m syvyydessä edelleen korkeita, -13 µg/l (ka. 17 µg/l). -luvulla on mitattu vain pohjanläheisen veden pitoisuuksia. Happipitoisuuden ollessa <1 mg/l, pohjanläheisen veden fosforipitoisuudet ovat olleet luokkaa µg/l (ka. 379 µg/l). Happipitoisuuden ollessa > 1 mg/l, Kotkannokan syvänteen pohjanläheisen veden fosforipitoisuudet ovat olleet hieman pienempiä, mutta kuitenkin edelleen erittäin korkeita, ka. 17 µg/l (vaihteluväli - µg/l). Kaukjärvi, Kotkannokan syvänne (19 9) TALVI 15 m TALVI p 1m KESÄ 15 m KESÄ p 1 m Happi, mg/l Kokonaisfosfori, µg/l Kuva 1. Kaukjärven Kotkannokan syvänteen alusveden (15 m ja p-1 m) kokonaisfosforipitoisuuden suhde happipitoisuuteen vuosina 19-9, talvella ja kesällä. Kaukjärvi, Kotkannokan syvänne (19 9) TALVI 15 m TALVI p 1m KESÄ 15 m KESÄ p 1 m 1 3 Happi, mg/l. Mustialanlammi.1 Järven perustiedot Mustialanlammi (kuva 11) on Kaukjärven alapuolinen pieni järvi, joka kuuluu valuma-alueeseen (Kaukjärven va.). Järviä erottaa toisistaan kapea kannas. Mustialanlammi on Kaukjärven tapaan savisamea. Pienestä koostaan (3 ha) huolimatta Mustialanlammi on varsin syvä, suurimman syvyyden ollessa 1, m. Järven keskisyvyys on 3,3 m. Suuri syvyys, pieni pinta-ala, tuulilta suojainen sijainti harjun alla ja vanha kuormitushistoria näkyvät lammen varsin vakavina alusveden happiongelmina (Mäkelä ). Vuonna toteutettu Mustialanlammin pohjasedimentin kipsikäsittely paransi järven happitilannetta ja vedenlaatua (Varjo ja Närvänen ).

12 1 Mustialanlammin valuma-alue on noin 5 k. Keskimääräisellä 1 l/s / k vuosivalunnalla laskettuna järven luusuan keskivirtaama on,5 m 3 /s. Tällöin järven tilavuuden 751 m 3 mukaan laskettu keskiviipymä on noin 3 vrk, eli noin 1 kk (taulukko 1 ja 5). Kuva 11. Mustialanlammi. Syvyysvyöhykkeet. Taulukossa 5 on esitetty Mustialanlammin perustiedot. Kuvassa 1. on esitetty Mustialanlammin eri syvyysvyöhykkeiden pinta-alat ja tilavuudet. Taulukko 5. pinta-ala-, tilavuus-, syvyys- ja viipymätiedot. Suure MUSTIALANLAMMI Pinta ala, ha 3 Tilavuus, m 3 *1 751, Suurin syvyys, m 1, Keskisyvyys, m 3,3 Valuma alue, k 5 Teoreettinen viipymä, kk 1 5 Mustialanlammi Pinta-ala (ha) Mustialanlammi Tilavuus (m 3 *1) Kuva 1. Mustialanlammin pinta-ala ja tilavuussuhteet. Syv (m) Syv (m)

13 13 Taulukko. Mustialanlammin syvyyssuhteet. Mustialanlammi Syvyysvyöhyke, m Osuus kokonaistilavuudesta, % 1,5 39, 1,5 3,7 3 1, 1 17, , 15 1,,3 yhteensä 1. Vedenlaatu Ympäristöhallinnon Oiva-vedenlaatutietokannassa on Mustialanlammin vedenlaatutuloksia vuodesta 19 (yksi näytteenotto) lähtien. 197-luvulla näytteitä on otettu vuosittain yleensä kahdesti vuodessa (kerran vuodessa 197 ja 197) luvulla seurantaa ei ollut, 199- luvulta on tulos vain vuoden 199 tammikuulta ja -luvulta vuoden helmikuulta. Viimeisin analyysitulos on maaliskuulta 9 (Kokemäenjoen vesistön vesiensuojeluyhdistys). Lammin biologinen tutkimusasema on seurannut Mustialanlammin vedenlaatua vuosina 1-. Laajempi analyysivalikoima on tehty päällysvedestä (1 m) ja pohjanläheisestä vedestä (p- 1m). Lisäksi happipitoisuus ja lämpötila on määritetty profiilinäytteinä metrin välein. Näytteet on otettu maaliskuussa, toukokuussa, elokuussa ja lokakuussa. Mustialanlammin kipsikäsittelyn ( ) yhteydessä järven tilaa seurattiin Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskuksen (MTT) toimesta vuosina Kerrostuminen ja happiolosuhteet Avovesikausi Mustialanlammi kerrostuu kesäisin päällys- ja alusveden lämpötilaerojen aiheuttamien tiheyserojen vaikutuksesta. Alkukesällä alusvettä ovat metriä syvemmät alueet (3,3 % kokonaistilavuudesta), mutta loppukesää kohden alusveden tilavuus kasvaa siten, että alusvettä ovat 3 metriä syvemmät alueet. Mustialanlammin alusvesi on kesäisin hyvin viileää, 3,-, o C. Mustialanlammin pohjanläheisen veden happitilanne on ollut huono (< 1 mg/l) kaikkina havaintokertoina aikana 197-luvulta lähtien (usein myös koko alusveden). Vuosien 1- vesianalyysitulosten perusteella (kuva 13) Mustialanlammin alusvesi on ollut lähes täysin hapeton jo toukokuun puolivälissä, -7 metristä alaspäin. Kerrostuminen tapahtuukin Mustialanlammin pienestä koosta, veden sameudesta ja suojaisan sijainnin takia nopeasti, jolloin syys- ja kevättäyskierrot

14 1 jäävät ajoittain vaillinaisiksi ja lyhyiksi. Loppukesää kohden Mustialanlammin hapettoman alusveden tilavuus kasvaa, vesimassan ollessa lähes täysin hapeton kolmesta metristä alaspäin (3-1 m: ka.,15 mg O /l). Hapettoman vesikerroksen osuus järven kokonaistilavuudesta voi olla loppukesällä 37,5 %. Vuosina 1- pohjanläheinen vesi oli hapeton vielä lokakuun puolivälissä (kuva 13), sillä järvi ei ollut vielä ehtinyt kiertää. Pohjanläheisen veden hapettoman kauden pituudeksi tuli molempina vuosina kesällä vähintään 15 vuorokautta (noin 5 kk). Syksyllä toteutetun Mustialanlammin syvännealueen sedimentin kipsikäsittelyn jälkeen alusveden happitilanne parani (Varjo ja Närvänen ). Kipsikäsittelyn jälkeen tehdyt happimittaustulokset ajoittuvat pääasiassa talvelle Mustialanlammin pohjanläheisessä vedessä mitattiin kuitenkin 3, mg/l happipitoisuus, vesimassa ollessa vielä tiukasti kerrostuneena. Mustialanlammin pohjanläheisen veden avovesikauden aikaista hapenkulumisnopeutta ei voida laskea, sillä pohjanläheinen vesi on ollut kaikilla havaintokerroilla lähes hapeton (kipsikäsittelyn jälkeisiä happituloksia ei käytetty hapenkulumisnopeuden laskemiseen). Kolmen metrin syvyydestä havaitun veden happipitoisuuden perusteella laskettuna hapenkulumisnopeus on ollut luokkaa,3-,11 mg/l/d ( : 7, mg/l,17 mg/l ja : 9,5 mg/l,1 mg/l). Taulukko 7. Mustialanlammin alusveden kesäaikainen hapenkulutus. Suure Mustialanlammi Hapenkulumisnopeus, mg/l/d,3,11 Alusveden tilavuus alkukesällä 15 (> m), m 3 *1 Hapenkulutus alkukesällä, kg O /d 1,5 1,5 Hapenkulumisnopeus, mg/l/d,3,11 Alusveden tilavuus loppukesällä (> 3 m), m 3 *1 Hapenkulutus loppukesällä, kg O /d 3 31 Syvyys, m Lämpötila, o C Syvyys, m Happi, mg/l Kuva 13. Mustialanlammin syvänteen avovesikauden aikainen veden lämpötila ja happipitoisuus vuosina 1-.

15 15 Talvi Mustialanlammi kerrostuu talvisin siten, että lämpötilan perusteella tarkasteltuna 5- metriä syvemmät alueet ovat alusvettä. 197-luvulla Mustialanlammin talviaikainen happitilanne oli huono, alusveden happipitoisuuden ollessa jokaisella havaintokerralla <1 mg/l. Ennen Mustialanlammin sedimentin kipsikäsittelyä alusveden happitilanne oli säännöllisesti huono. Vuosina 1- alusveden (>5m) happipitoisuus oli lopputalvisin <1 mg/l (kuva 1). Vuonna 3 koko vesimassa oli lähes hapeton. Kipsikäsittelyn jälkeen alusveden lopputalven aikainen happitilanne on vaihdellut. Vuonna alusvedessä (-15 m) oli happea vielä tammikuun lopulla (3.1., ka., mg/l, 1,1-5,3 mg/l), mutta helmikuun alussa (..) 11 m syvempien vesialueiden happipitoisuus oli jo laskenut arvoon <1 mg/l. Maaliskuun lopulla alusveden happitilanne oli jostain syystä parantunut, vaikka vesimassa oli edelleen kerrostuneena (mittausvirhe?). Vuoden 7 maaliskuussa alusvedessä mitattiin taas >1 mg/l happipitoisuus. Vuoden 9 maaliskuussa alusveden happipitoisuus oli <1 mg/l (kuva 1). Lämpötila, o C Happi, mg/l Syvyys, m,5 1 1,5,5 3 3,5, Kuva 1. Mustialanlammin syvänteen talviaikainen veden lämpötila ja happipitoisuus vuosina 1-9. Talvella Mustialanlammin pohjanläheisen veden hapenkulumisnopeus on vuoden mittaustulosten perusteella,13 mg/l/d. Yhdeksän metrin syvyydessä kulutus oli,1 mg/l/d. Taulukko. Mustialanlammin talviaikainen alusveden hapenkulutus. Suure Mustialanlammi Hapenkulumisnopeus, mg/l/d,13,1 Alusveden tilavuus (> 5 m), m 3 *1 175,3 Hapenkulutus, kg O /d 3 37 Syvyys, m

16 1.. Alusveden happipitoisuus ja sisäinen ravinnekuormitus Mustialanlammilla alusveden ja pohjanläheisen veden fosforipitoisuus on selvästi riippuvainen liukoisen hapen määrästä (kuva 15). Happipitoisuuden laskiessa alusvedessä kesällä ja talvella alle 1 mgo /l pitoisuustason, ravinteiden vapautuminen sedimentistä kiihtyy. Toisaalta, happipitoisuuden ollessa >1 mg/l, alusveden kokonaisfosforipitoisuudet ovat edelleen hyvin korkeita. Vuosina 19-9 kokonaisfosforipitoisuudet olivat alusvedessä (5-9,5 m) luokkaa 79-1 µg/l (ka. 111 µg/l), happipitoisuuden ollessa <1 mg/l. Samaan aikaan 1 m syvemmillä alueilla fosforipitoisuudet olivat luokkaa 1-1 µg/l (ka. 3 µg/l). Happipitoisuuden ollessa >1 mg/l, fosforipitoisuudet olivat 5-9,5 m syvyydessä 3-1 µg/l (ka. 7 µg/l) ja 1 m syvemmillä alueilla µg/l (ka. 15 µg/l) (n=). Kokonaisfosfori, µg/l Mustialanlammi (19 ) alusvesi 1 TALVI 5 9,5 m 1 1 TALVI >1 m 1 KESÄ 5 9,5 m 1 KESÄ >1 m Happi, mg/l Kokonaisfosfori, µg/l Mustialanlammi (19 ) alusvesi TALVI 5 9,5 m 5 TALVI >1 m Kuva 15. Mustialanlammin syvänteen alusveden (5-9,5 m ja p-1 m) kokonaisfosforipitoisuuden suhde happipitoisuuteen vuosina 19-9, talvella ja kesällä Happi, mg/l KESÄ 5 9,5 m KESÄ >1 m 3. Hapenkulutus sedimentin perusteella laskettuna Kaukjärven ja Mustialanlammin hapenkulutusta arvioitiin myös sedimentin hapenkulutuksen perusteella. Liikasen ym. () mukaan rehevän Kevättömän järven profundaalialueella (syvänne) sedimentin hapenkulutus on hapellisissa olosuhteissa kesäaikana 9 mg O/ /d ja talvella mg O/ /d. Litoraalialueilla (matalampi rantavyöhyke) hapenkulutus on hapellisissa olosuhteissa kesällä noin 53 mg O/ /d ja talvella 17 mg O / /d. Taulukoissa 9a-9b ja 1 on tarkasteltu Kaukjärven ja Mustialanlammin hapenkulutusta sedimentin hapenkulumisnopeudella laskettuna. Laskelmat tehtiin molempien järvien osalta samoille syvyysvyöhykkeille: -5 m ja >5m. Kaukjärven läntisessä altaassa alusvettä ovat kesäaikana m syvemmät alueet ja talvella 3-5 m syvemmät alueet. Itäisessä altaassa alusvettä ovat kesäaikana m syvemmät alueet ja talvella 5 m syvemmät alueet. Mustialanlammilla alusvettä ovat kesäaikana 3 m syvemmät alueet ja talvella 5- m syvemmät alueet.

17 17 Taulukko 9a. Kaukjärven kesäaikainen hapenkulutus litoraalialueella (-5 m) ja profundaalialueella (>5 m). Kaukjärvi KESÄ Litoraalialue: hapenkulutus 53 mg/ /d Läntinen allas 5 m: 9 A B Itäinen allas 5 m: 5 m: 5 m: 53 C D E Hapenkulutus kg O /d 77 1 Profundaalialue: hapenkulutus 9 mg/ /d Hapenkulutus kg O /d Taulukko 9b. Kaukjärven talviaikainen hapenkulutus litoraalialueella (-5 m) ja profundaalialueella (>5 m). Kaukjärvi TALVI Läntinen allas A B Itäinen allas C D E Litoraalialue: hapenkulutus 175 mg/ /d 5 m: 9 5 m: 5 m: 5 m: 53 Hapenkulutus kg O /d Profundaalialue: hapenkulutus mg/ /d Hapenkulutus kg O /d Taulukko 1. Mustialanlammin kesä- ja talviaikainen hapenkulutus litoraalialueella (-5 m) ja profundaalialueella (>5m). KESÄ Pinta ala, Hapenkulumisnopeus, Hapenkulutus, kg/d Litoraalialue, 5 m Profundaalialue, >5 m TALVI Litoraalialue 5 m Profundaalialue >5 m mg/ /d

18 1. Muu vedenlaatu Kaukjärven ja Mustialanlammin vedenlaatua on aiemmin käsitelty seuraavissa julkaisuissa: Tammelan Kaukjärven, Mustialanlammen, Kuivajärven ja Pyhäjärven tila ja veden laatu - Kaukjärven, Kuivajärven ja Pyhäjärven kunnostustoimenpideehdotuksia (Mäkelä ), sekä Tammelan Pyhäjärven, Kuivajärven ja Kaukjärven kuormitusselvitys (Mäkelä 7)..1 Kaukjärvi Kaukjärvi on luontaisesti rehevä järvi, jonka veden perusfosforipitoisuus on valuma-alueelta tulevan luonnonhuuhtouman perusteella laskettuna n. 5 µg/l (Mäkelä 7), eli rehevien järvien luokkaa. Kaukjärven päällysveden (1 m) ravinnepitoisuudet ovat kuitenkin olleet laskennallista peruspitoisuutta korkeampia, ulkoisesta ja sisäisestä ravinnekuormituksesta johtuen (Mäkelä 7). Kaukjärven Kotkannokan syvänteiden vedenlaatutulosten perusteella päällysveden (1m) kesä- ja talviaikaiset kokonaisfosforipitoisuudet vaihtelivat -luvulla välillä -93 µg/l ja -luvulla välillä 3-9 µg/l. Fosforin suhteen Kaukjärven rehevöitymiskehitys ei siis näytä muuttuneen. Kokonaistypen pitoisuudet olivat -luvulla luokkaa 5-13 µg/l ja -luvulla 77-1 µg/l (typen pitoisuudet ovat hieman kohonneet). Päällysveden ravinnepitoisuuden vaihtelu johtunee järven sisäisen kuormituksen aikaansaamista ja täyskiertojen pintaan tuomista ravinnepulsseista (Mäkelä ). Alusveden hapen vähäisyys näkyy erityisesti kokonaisfosfori- ja ammoniumtyppipitoisuuden nousuna lopputalvisin ja -kesäisin. -luvulla pohjanläheisen veden fosforipitoisuudet olivat erittäin korkeita, 7-1 µg/l (ka. 17 µg/l). -luvulla pitoisuudet ovat kuitenkin hieman laskeneet, ollen luokkaa 75- µg/l (ka. 51 µg/l). Kaukjärven veden savisameus rajoittaa järven levätuotantoa Heikko näkösyvyys ja valon vähäisyys (-l. :,3-1, m) mahdollistavat tuotannon maksimissaan vain 3,7 metrissä (Mäkelä ). Päällysveden vesimassan sekoittuessa kesäaikana 5-7 metriin, joutuvat levät ajoittain veden kiertoliikkeen mukana tuotannon kannalta liian pimeisiin olosuhteisiin. Edellä mainituista syistä johtuen Kaukjärven päällysveden levämääriä kuvaava klorofylli-a:n pitoisuus on vaihdellut -luvulla avovesikaudella (touko-lokakuu) karujen ja erittäin rehevien järvien pitoisuuksissa, 1,-5, µg/l (Mäkelä ). Kaukjärven päällysveden väriluku oli vuosina mgpt/l (ka. mgpt/l). Pitoisuudet ovat erittäin ruskeavetisen järven arvoja. Veden tumma väri ja sameus edesauttavat järven nopeaa lämpötilakerrostumista keväällä, päällysveden lämmetessä.

19 19. Mustialanlammi Mustialanlammin vedenlaatua on seurattu vuodesta 19 lähtien. Uusimmat havainnot ovat maaliskuulta 9. Mustialanlammin ravinnepitoisuudet ovat vaihdelleet jonkin verran seuranta-ajanjakson aikana, mutta näytteiden vähäinen määrä ei anna aihetta pitkälle meneviin päätelmiin pitkän aikavälin muutoksista (Mäkelä ). Päällysveden (1m) kesä- ja talviaikainen kokonaisfosforipitoisuus on yhtä poikkeusta (..197: 11 µg/l) lukuun ottamatta pysytellyt välillä -13 µg/l (ka.77 µg/l). Päällysveden kokonaistypen pitoisuus on vaihdellut välillä 3-1 µg/l seurantavuosien aikana. Päällysveden keskiarvoisen kokonaisfosforipitoisuuden perusteella Mustialanlammi on luokiteltavissa erittäin reheväksi vesistöksi. Pohjanläheisen veden happipitoisuus on ollut huono lähes kaikilla havaintokerroilla. Heikosta happitilanteesta johtuen pohjanläheisen veden ravinnepitoisuudet ovat olleet korkeita päällysveteen verrattuna: kokonaisfosfori 5-1 µg/l, ka. 37 µg/l (19-9). Heikosta happitilanteesta kertovat myös pohjanläheisen veden kohonneet ammoniumtypen pitoisuudet (3-3 µg/l vuosina 199-7). Sedimentin kipsikäsittelyn jälkeen (syksy ) pohjanläheisen veden fosforipitoisuudet laskivat hieman, ollen vuosina 5-9 luokkaa µg/l (ka. 1 µg/l). Mustialanlammin päällysveden klorofylli-a:n pitoisuudet ovat vaihdelleet vuosina erittäin paljon. Avovesiaikaiset (touko-lokakuu) klorofyllipitoisuudet ovat olleet,-15 µg/l (ka. 3, µg/l). Keskiarvopitoisuuden perusteella Mustialanlammi on luokiteltavissa reheväksi. Mustialanlammin näkösyvyys on samaa luokkaa kuin Kaukjärvessä (,-1,1 m) ja järven vesi on väriltään lähes yhtä ruskeaa. Veden värilukua on mitattu tiheämmin 7-luvulla, jolloin veden väriarvo oli 1-15 mgpt/l (ka.,5 mgpt/l). -luvulla väriarvo on ollut 1- mgpt/l (n=). II TOIMENPIDE-EHDOTUKSET 1. Johdanto Kaukjärven läntisen järvialtaan syvännettä ja itäisen järvialtaan syvänteitä vaivaa kesä- ja talviaikainen alusveden heikko happitilanne. Ongelma esiintyy vuosittain. Myös Mustialanlammin alusvesi on hapeton kesällä ja talvella. Happiongelmat ovat olleet jokavuotisia. Ajoittain Mustialanlammin vesimassa on ollut jopa lähes kokonaan hapeton, kuten talvella 3, jolloin happikatoja esiintyi useissa muissakin järvissä. Alusveden happiongelmia on havaittu myös Mustialanlammin sedimentin kipsikäsittelyn jälkeen (mm. maaliskuussa 9), joten hapetuksen aloittaminen Mustialanlammissa on perusteltua. Heikon happitilanteen seurauksena molempien järvien sedimentistä vapautuvien ravinteiden (Kok.P) määrä lisääntyy kesä- ja talviaikana (kuvat 1 ja 15) pohjanläheisen veden happipitoisuuden laskiessa alle 1 mg/l.

20 Hapetuksella on vaikutusta alusveden lämpötilaan, happipitoisuuteen ja ravinnemääriin. Kaukjärven ja Mustialanlammin tapauksessa arvio lämpötila- ja happivaikutuksista on esitetty kappaleessa 3. Hapetuksen vaikutuksia ravinnepitoisuuksiin on tarkasteltu kappaleessa. Vaikutukset jäätilanteeseen riippuvat käytetystä laitetyypistä. Mixox-hapettimien jäätä heikentävä vaikutus on kokemusten perusteella yleensä vähäinen syvissä järvissä. Matalissa järvissä Mixox-hapettimien aiheuttama virtaus voi heikentää jään vahvuutta laitteen kohdalla. Alusvesi-ilmastimien aiheuttama jään heikentyminen on kokemusten perusteella vähäistä. Jää voi kuitenkin heikentyä laitteen ympäriltä tilanteissa joissa ns. ilmastusaltaassa oleva vesi pääsee vuotamaan altaan ulkopuolelle. Pintailmastimet ja kuplitushapettimet heikentävät jäätä ja voivat aiheuttaa sulan laitteen ympärille.. Hapetus- ja ilmastusmenetelmät Järvissä alusveden ja päällysveden lämpötilaerot aiheuttavat kesällä ja talvella voimakkaan tiheyseron vesikerrosten välille, estäen siten hapen luonnollisen siirtymisen pinnalta pohjalle. Syksyllä ja keväällä, kun järven vesi on tasalämpöistä ja tuulet pääsevät sekoittamaan sitä, alusveden happisisältö yleensä täydentyy. Suojaisissa järvissä täyskierrot voivat kuitenkin jäädä lyhyiksi nopean uudelleenkerrostumisen takia. Kerrostuneisuuskausien aikana pohjalla hajoava orgaaninen aines ja eliöt kuluttavat alusveteen täyskiertojen aikana varastoitunutta happea. Kulutuksen ollessa suurta ja kerrostuneisuuskausien pitkiä, happi voi loppua alusvedestä. 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. Erilaisia hapetin- ja ilmastintyyppejä on paljon (Lappalainen ja Lakso ). Kaukjärven ja Mustialanlammin tapauksessa lisähapen johtaminen pohjan lähelle voidaan toteuttaa esimerkiksi: a. pumppaamalla hapellista päällysvettä alusveteen (kuva 1 a.) b. pumppaamalla hapetonta alusvettä pinnalle ilmastettavaksi ja palauttamalla hapettunut vesi takaisin pohjalle (kuva 1 b.). Päällysveden johtaminen alusveteen voidaan toteuttaa kierrätyshapetuksella, joista eräs esimerkki on Mixox -kierrätyshapetus. Tämä menetelmä ei sovi talviaikaiseen käyttöön sellaisissa järvissä, joissa päällysveden happivaranto saattaa loppua ennen kevättä (Lappalainen ja Lakso ). Ilmastaminen voidaan toteuttaa järven

21 1 syvyyssuhteista riippuen joko alusvesi-ilmastuksena (kuva 1 b.) (keskisyvät tai syvät järvet, ilmastettu vesi palautetaan takaisin alusveteen ja järven kerrostuneisuus säilyy) tai pintailmastuksena (matalat järvet, menetelmä ei sovi syviin järviin). a). b). Kuva 1. a. Mixox-kierrätyshapettimen ja b. alusvesi-ilmastimen toimintaperiaate. 3. Laitemitoitus ja vaikutukset happipitoisuuteen Kaukjärven ja Mustialanlammin hapetustarve arvioitiin alusveden happipitoisuuden muutoksen perusteella lasketun hapenkulutuksen, sekä sedimentin hapenkulutuksen avulla (Liikanen ). Mustialanlammin hapenkulutus laskettiin kipsikäsittelyä edeltäneiden havaintotulosten perusteella. Laitemitoitusta arvioitaessa huomioitiin hapettamisen aiheuttama kulumisnopeuden kasvu, joka on tyypillisesti 1,5-3 -kertainen häiritsemättömään tilanteeseen verrattuna (veden sekoittaminen ja hapen lisäys lisäävät biologista aktiivisuutta). Sedimentin perusteella lasketun hapenkulutuksen (Liikanen ) osalta kertoimia ei kuitenkaan huomioitu, sillä sedimentin inkubaatiokokeet vastaavat olosuhteiltaan alusveden hapettamista happipitoisuuden nousun ja sekoittumisen osalta. Ainoastaan lämpötilamuutosten vaikutukset jäävät vähäisemmiksi. Taulukoissa 11a-11c ja 1 on tarkasteltu Kaukjärven ja Mustialanlammin kesä- ja talviaikaista hapenkulutusta ja hapetustarvetta. Kesäaikaiset kulumisnopeudet ovat molemmissa järvissä talviaikaa alhaisemmat, todennäköisesti alusveden kesäaikaisesta heikosta happitilanteesta johtuen.

22 Taulukko 11a. Kaukjärven hapenkulutus kesällä. KESÄ Alusveden hapenkulutuksen perusteella laskettuna a) Hapenkulutus, kgo /d Sedimentin hapenkulutuksen perusteella laskettuna b) Hapenkulutus, kg O /d 9 mg/ /d Läntinen allas > m: 55 m 3 A B > m: > m: m 3 5 m 3 Itäinen allas > m: 1,5 milj.m 3 C > m: m 3 D > m: m 3 E > m: 5 m 3 55, Taulukko 11b. Kaukjärven hapenkulutus talvella. TALVI Alusveden hapenkulutuksen perusteella laskettuna a) Hapenkulutus, kgo /d Sedimentin hapenkulutuksen perusteella laskettuna b) Hapenkulutus, kgo /d Hapenkulumisnopeus,1 mg/l/d Hapenkulumisnopeus,17 mg/l/d mg/ /d Läntinen allas >3 m: 77 m A B >3 m: >3 m: 3 m 3 m 3 Itäinen allas >15 m: 7 m 3 C D >15 m: >15 m: m m 3 E >15 m: 11 5 m 3 131,5 11 1,5, Taulukko 11c. Kaukjärven kesä- ja talviaikainen hapetustarve. KESÄ a) Hapetustarve kgo /d (kerroin 1,5 3) KESÄ b) Hapetustarve kgo /d Hapetustarve kgo /d (laitemitoituksen peruste) TALVI a) Hapetustarve (kerroin 1,5) kgo /d TALVI b) Hapetustarve kgo /d Hapetustarve kgo /d (laitemitoituksen peruste) Läntinen Itäinen allas A B allas C D E , ,

23 3 Taulukko 1. Mustialanlammin kesä- ja talviaikainen hapenkulutus ja hapetustarve. KESÄ KESÄ TALVI TALVI Alusveden hapenkulutuksen perusteella laskettuna Sedimentin hapenkulutuksen perusteella laskettuna Alusveden hapenkulutuksen perusteella laskettuna Sedimentin hapenkulutuksen perusteella laskettuna Hapenkulumisnopeus Hapenkulutus, kgo /d Hapetustarve (kerroin 1,5 3), kgo /d > 3m,11 mg/l/d 31,5 93 m 3 > 3m 9 mg/ /d 5 5 > 5m,1 mg/l/d m 3 >5m mg/ /d Kaukjärvi Kaukjärvellä hapetus tulisi kohdistaa itäisen järvialtaan syvännealueelle, 5- m syvemmille alueille. Hapetus voi olla tarpeellinen myös läntisen järvialtaan suurialaisessa ja melko matalassa syvänteessä B, joka vesimassan kerrostuessa ja happipitoisuuden heikentyessä voi olla merkittävä sisäisen kuormituksen lähde syvänteen laakeasta muodosta johtuen (taulukko 13). Syvänteen B kerrostuneisuus-, happi- ja ravinneolosuhteita ei kuitenkaan tunneta, joten syvänteen hapetustarve tulisi selvittää tarkemmin ennen laiteinvestointeja Kaukjärvi, itäinen järviallas Kaukjärven itäisen järvialtaan hapetus tulisi kesä- ja talviaikaisten vedenlaatutulosten perusteella kohdistaa harppauskerroksen alapuoliseen vesitilavuuteen, eli noin 5- metriä syvemmille alueille (noin 1,5- milj. m 3 ). Laitemitoitusta varten tilavuudeksi valitaan m syvemmät alueet (1,5 milj. m 3 ). Itäisessä altaassa on kolme erillistä syvännettä (kuvat 1 ja ): syvänteet C, D ja E, jotka kaikki ovat syvyydeltään >15 m (max. 19, m). Syvänteitä C ja D erottaa toisistaan, m syvyinen kynnys. Syvänteitä D ja E erottaa toisistaan noin 11 m syvyinen kynnys (kuvat 1 ja ). Hapetustarpeen osalta itäisen syvänteen kolme eri syvännettä eivät juurikaan eroa toisistaan (taulukko 11 c). Hapetus tulisi kuitenkin kohdistaa järven syvimpään syvänteeseen D tai pinta-alaltaan ja tilavuudeltaan suurimpiin syvänteisiin: D ja E (kuvat 1 ja ).

24 Kohdistamalla hapetus vain syvänteeseen D, jäävät viereiset syvänteet osittain katveeseen (kuva 17, kuva ). Syvänne C: katvealuetta ovat m syvemmät alueet (tilavuus 15 m 3, pinta-ala 55 ) Syvänne E: katvealuetta ovat 11 m syvemmät alueet (tilavuus 17 m 3, pinta-ala 55 ) Katveeseen jää noin % (335 m 3 ) koko alusveden (> m, 1,5 milj. m 3 ) tilavuudesta, ja 3 % (11 ) alusveden pinta-alasta (35 5 ). Katveeseen jäävien alueiden merkitystä hapetuksen vaikuttavuuden kannalta on tarkasteltu kappaleessa (Hapetuksen vaikutukset). Kuva 17. Hapettimen vaikutusalue sekä kynnyksen taakse jäävän katveen muodostuminen (Wahlgren ym. 199). Kesä Kesällä koko itäisen järvialtaan alusveden hapenkulutus on 15 kgo /d (,1 g/m 3 /d* 1,5 milj. m 3 ). Hapetettaessa hapen kulumisnopeus kasvaa, joten tällöin todellinen hapen tarve on 1,5-3-kertainen häiritsemättömään tilanteeseen verrattuna. Kaukjärven itäisen järvialtaan metriä syvempien alueiden kesäaikainen hapetustarve on kertoimet huomioiden noin 5-5 kgo /d. Sedimentin hapenkulutuksen perusteella laskettuna profundaalialueen (syvänne) hapenkulutus on 31 kg O /d. Hapetuksen mitoitusperusteena voidaan pitää 3 kgo /d hapetustarvetta. Itäisen järvialtaan alusveden pitäminen hapellisena voidaan toteuttaa hapetinlaitteella, joista yksi esimerkki on Mixox-kierrätyshapetin. Myös alusvesiilmastimen käyttö on mahdollinen. Mixox-hapetusmenetelmä perustuu hapekkaan ja kevyemmän päällysveden pumppaamiseen pohjan lähelle (kuva 1 a.) kerrostuneisuuskausien aikana, lämpötilakerrostuneisuus tarpeen mukaan säilyttäen. Kun hapekasta päällysvettä johdetaan vähähappiseen tai hapettomaan alusveteen, happea siirtyy virtauksen ja päällysveden happipitoisuuden tulon mukainen määrä. Alusveteen pumpattu päällysvesi sekoittuu tiheyserojen vuoksi tehokkaasti. Kevyemmän ja raskaamman veden seos nousee väliveteen ja kääntyy horisontaalisesti aiheuttaen alusveden kiertovirtauksen. Lopputuloksen alusveden tilavuus kasvaa ja sen lämpötila laskee talvella ja nousee kesällä.

25 5 Mixox-kierrätyshapetuksen menetelmiä on kaksi (Lappalainen ja Lakso ): a. syvien järvien kerrostuneisuutta lievästi purkava käyttötapa sekä b. keskisyvien ja epämääräisesti kerrostuvien järvien käyttötapa, jossa kerrostuneisuutta säädellään voimakkaasti. Alusvesi-ilmastin pumppaa heikkohappista alusvettä pinnalle ilmastettavaksi ja palauttaa hapettuneen veden takaisin harppauskerroksen alapuolelle. Alusvesiilmastimen etuna on järven luonnollisen lämpötilakerrostuneisuuden säilyminen, jolloin ravinnerikkaampi alusvesi ei pääse sekoittumaan päällysveteen (ravinnerikkaamman alusveden kumpuaminen päällysveteen voi lisätä kasviplanktoneiden kasvua). Itäisen syvänteen alusveden pitäminen hapellisena voidaan toteuttaa: a. esim. Mixox-75 kierrätyshapettimella (hapetusteho 9 kgo /d), joka sijoitettaisiin keskimmäiseen syvänteeseen D (kuvat 1 ja ). b. TAI kahdella Mixox-5 hapettimella, joista toinen sijoitettaisiin syvänteeseen D ja toinen syvänteeseen E (kuvat 1 ja ). Laitteiden hapetusteho on 1 kgo /d/laite, yhteensä 5 kgo /d. c. TAI kahdella syvänteisiin C ja D sijoitettavalla alusvesi-ilmastimella. Alusvesi-ilmastimien tulee olla teholtaan 5 kw (hapetusteho noin 15 kgo /d/laite, yhteensä 31 kgo /d). Hapetusvaihtoehto a). Mixox-75 hapettimen (1,1 kw) hapensiirtoteho on päällysveden happipitoisuuden ollessa,5 mg/l noin 9 kgo /d. Laite kattaa minimihapetustarpeen (15 kgo /d), sekä hapetustarpeen kulutuksen kiihtyessä noin -kertaiseksi (3 kgo /d) (biologisen aktiivisuuden kiihtyessä hapetuksen vaikutuksesta). Mixox-75 hapetinlaitteen pumppausteho on 35 m 3 /d ja hyötysuhde 11,3 kgo /kwh (virrankulutus, kwh/d). Päällysveden pumppaus pohjan lähelle nostaa alusveden lämpötilaa, jolloin alusveden tilavuus kasvaa. Kuvassa 1 on simuloitu harppauskerroksen syvyyden muutosta (alussa noin m syvyydellä), sekä alusveden lämpötilan muutosta. Päällysveden pumppaus alusveteen muuttaa alusveden lämpötilaa merkittävästi (5- o C 13 o C), tasoittaen hiljalleen päällys- ja alusveden lämpötila- ja tiheyseroja ja aikaistaen siten syystäyskierron alkua. Mixox-75 laitteen pumppaustehosta johtuen itäisen altaan vesimassa kiertäisi noin kk hapetinlaitteen käynnistämisen jälkeen (kuva 1). Vesimassan kiertäessä pohjanläheisen veden happivarat täydentyvät. Päällysveden lämmetessä esim. hellejakson aikana järvi voi kerrostua uudelleen, mutta se olisi hyvin kiertoherkkä lämpötilaerojen ollessa päällys- ja alusveden välillä pienet. Ennen kiertoa alusveden happipitoisuus ehtisi todennäköisesti laskea noin 1 mg/l pitoisuuteen, joten hapettimen hapetusteho on melko tarkasti mitoitettu. Suurempitehoisempi Mixox-1 hapetin (pumppausteho 7 m 3 /d, hapetusteho 595 kgo /d) aiheuttaisi vesimassa täyskierron noin 1 kk laitteen käynnistämisen jälkeen.

26 7 Alusveden happipitoisuus Harppauskerroksen syvyys, m 5 Päällysvesi (Vesijärvi 5) Happi, mg/l Harppauskerroksen syvyys, m Lämpötila o C Hapetussimulaatio: Kaukjärven alusveden lämpötilan nousu Kaukjärven alusveden lämpötila (havaittu) Aika (d) 1 Aika (d) Kuva 1. Mixox MC-75 hapetinlaitteen (pumppausteho 35 m 3 /d, hapetusteho 9 kgo /d) vaikutus alusveden happipitoisuuteen ja itäisen järvialtaan kiertoherkkyyteen. Päällysveden lämpötila-aineisto: Lahden Vesijärvi 5, Lahden kaupunki. Hapetusvaihtoehto b). Mixox-5 hapettimen (, kw) hapensiirtoteho on 1 kgo /d, pumppausteho 15 m 3 /d, hyötysuhde,9 kgo /kwh ja virrankulutus 1, kwh/d. Kahden Mixox-5 hapettimen yhteenlaskettu hapetusteho on 5 kgo /d ja virrankulutus, kwh/d. Laitteiden yhteenlaskettu hapetusteho on hieman pienempi kuin mitoitusperusteena käytetty 3 kgo /d. Mixox-5 laiteiden ( kpl) yhteenlasketusta pumppaustehosta (3 m 3 ) johtuen itäisen järvialtaan vesimassa kiertäisi noin kk laitteiden käynnistämisen jälkeen (kuva 1). Ennen kiertoa, alusveteen liuenneen hapen määrä voi ehtiä laskea noin 1 mg/l pitoisuuteen. Hapetustehon suhteen kpl Mixox-5 hapettimia on siis verrattavissa yhteen Mixox-75 laitteeseen. Koska laitteet kuitenkin sijoitetaan kahteen eri syvänteeseen (D ja E), leviää niiden hapetusvaikutus laajemmalle alueelle. Hapetusvaihtoehto c). Kesäaikainen Kaukjärven itäisen järvialtaan syvänteiden CD ja E hapetus voidaan toteuttaa myös kahdella kerrostuneisuuden säilyttävällä alusvesi-ilmastimella, á 5 kw. Laitteiden hapensiirtoteho on noin 15 kgo /d/laite, yhteensä noin 31 kgo /d. Yhteenlaskettu hapetusteho kattaa Kaukjärven itäisen järvialtaan alusveden hapetustarpeen (3 kgo /d) (kuva 19). Kahden 5 kw alusvesi-ilmastimen sähkönkulutus (á 1 kwh/d, yhteensä kwh/d) on kuitenkin -kertainen verrattuna kahteen Mixox-5 hapettimeen. Alusvesi-ilmastimet ovat siis käyttökustannuksiltaan kalliimpi vaihtoehto.

27 7 Alusveden happipiotoisuus, mg/l Kaukjärvi, itäinen järviallas Hapenkulumisnopeus,1 mg/l/d 3 *,1 mg/l/d =,3 mg/l/d *,1 mg/l/d =,,3 mg/l/d, mg/l/d Aika Kuva 19. Kahden 5 kw alusvesi-ilmastimen yhteisvaikutus Kaukjärven itäisen järvialtaan alusveden happipitoisuuteen Talvi Talvella Kaukjärven itäisen syvännealueen hapettamiseen voidaan käyttää samaa laitteistokokoonpanoa kuin kesällä: a. Syvänteeseen D sijoitettava Mixox-75 kierrätyshapetin. b. Syvänteisiin D ja E sijoitettavat Mixox-5 hapettimet. c. Syvänteiden D ja E sijoitettavat 5 kw alusvesi-ilmastimet. Kaukjärven itäisen järvialtaan talviaikainen heikkohappisen (<1 mgo /l) pohjanläheisveden (> 15 m) hapenkulutus on normaaleina talvina noin 1,5 kgo /d (,17 mg/l/d*7 m 3 ). Talvella hapenkulutus voi hapetuksen takia kiihtyä noin 1,5-kertaiseksi, jolloin hapenkulutus olisi noin 19 kgo /d. Sedimentin perusteella laskettu hapenkulutus on itäisen altaan 5 m syvemmillä alueilla 1 kgo /d, jota voidaan käyttää myös talviaikaisen hapetuksen mitoitusperusteena. Talvella kaikkien laitekokoonpanovaihtoehtojen a-c hapetuskapasiteetti riittää turvaamaan talviaikaisen hapetustarpeen (taulukko 11 b ja c). Pumpattaessa hapekasta päällysvettä alusveteen (Mixox-hapetusmenetelmä) talviaikana, on kuitenkin varmistuttava päällysveden hapen riittävyydestä. Päällysveden hapen riittävyys hapetettaessa Mixox-menetelmällä. Itäisen järvialtaan päällysvedessä (-3 m, 11 5 m 3 ) voidaan arvioida kuluvan happea kulumisnopeudella, mg/l/d laskettuna noin 5 kg/d. Päällysveden ja alusveden hapenkulutus olisi siis yhteensä noin 5 kgo /d. Kaukjärven valuma-alueelta (1 k ) saama talviaikainen happitäydennys on lopputalvella, m 3 /s virtaamalla (,5 l/s/k ) ja 9 mg/l pitoisuudella laskettuna noin 31 kg päivässä (15 d*31 kg/d = 5 kg). Valuma-alueelta tulevien vesien happitäydennys huomioiden, syvänteen happisisältö pienenee päivässä 19 kg. Jäätyessään (syyskierron jälkeen) veden happipitoisuus on koko vesimassassa noin 1 mg/l, jolloin happivarantoa on Kaukjärven itäisen järvialtaan vesimassassa yhteensä 7 53 kg (1 g m -3 * 753 m 3 ). Talven aikana koko vesimassan pitoisuuden voidaan sallia alentuvan noin 5 mg/l:een ilman vaativampien kalojen kuolemisriskiä. Tällöin 15 päivän (5 kk) aikana voitaisiin sallia noin 3 75 kg:n kulutus, eli 15 kgo /d.

28 Hapetuksenaikainen hapenkulutus (5 kgo /d) on hieman suurempi kuin järveen talviaikana tulevan (31 kgo /d) ja sallittavan talviaikaisen hapenkulutuksen 15 kgo /d yhteenlaskettu määrä, 19 kgo /d. Itäisen järvialtaan päällysveden happisisältö riittänee kuitenkin talviaikaista Mixox-hapetusta ajatellen, sillä pohjalle pumpattava päällysvesi viilentää hieman alusvettä, hidastaen siten pohjan biologinen aktiivisuutta ja hapenkulutusta. Laskettaessa mukaan myös läntisen järvialtaan päällysveden (-3 m: 91 3 m 3 ) hapenkulutus (, mg/l/d: 117 kg/d), saadaan Kaukjärven koko päällysveden hapenkulumisnopeudeksi yhteensä kgo /d. Tällöin itäisen syvännealueen alusveden ja koko päällysveden yhteenlaskettu kulutus on 3 kgo /d. Valuma-alueelta tuleva talviaikainen happitäydennys on 31 kgo /d. Kaukjärven läntisen altaan päällysveden happisisältö huomioiden, talviaikainen (15 d) sallittu hapenkulumisnopeus on 5 kgo /d. Hapenkulumisnopeus (3 kgo /d) on suurempi kuin jokien mukana tulevan happimäärän (31 kg/d) ja sallittavan hapenkulutuksen (5 kg/d) summa 7 kg/d. Kaukjärven päällysveden happisisältö riittänee kuitenkin talviaikaista Mixoxhapetusta ajatellen, sillä pohjalle pumpattava päällysvesi viilentää hieman alusvettä, hidastaen siten pohjan biologinen aktiivisuutta ja hapenkulutusta Kaukjärvi, Läntinen järviallas, syvänne B Läntisen järvialtaan matalahkon ja laakean syvänteen B (kuva 1, kuva ) kerrostumisolosuhteita ei tunneta. Syvänteestä ei myöskään ole otettu vesinäytteitä, joiden perusteella tiedettäisiin kärsiikö syvänne happiongelmista ja sen aiheuttamista seurausilmiöistä (ravinteiden vapautuminen sedimentistä). Lähtöaineiston puuttuessa syvänteen hapetustarpeen arviointi ja laitemitoituksen tekeminen on vaikeaa. Havaintopaikan Länsipää 1 tulosten perusteella Kaukjärven läntisen pään 3- metriä syvemmät alueet ovat kesäisin ja talvisin alusvettä. Suuren koon, laakeuden ja mataluuden takia syvännealue B kerrostuu kuitenkin todennäköisesti hyvin epämääräisesti kesän aikana (voimakkaat tuulet voivat sekoittaa vesimassaa). Sopivissa olosuhteissa (pitkä kerrostuneisuusaika) syvänne B voi kuitenkin olla merkittävä sisäisen kuormituksen lähde, verrattuna pienempään syvänteeseen A. Syvänteen hapetustarve olisi hyvä selvittää. Kaukjärven läntisen järvialtaan syvänteen B mataluudesta ja todennäköisesti epämääräisestä kerrostumisesta johtuen, syvänteen hapetus voidaan tarvittaessa toteuttaa kerrostuneisuutta säätelevällä hapetusmenetelmällä, jonka tarkoituksena on purkaa kerrostuneisuus ennen huonohappisen tilanteen syntymistä. Suuritehoisen laitteen avulla syvänne pidetään hyvin kiertoherkässä tilassa, jolloin vesimassa voi kiertää kesän aikana useita kertoja, täydentäen samalla alusveden happivarantoja. Ennen laiteinvestointeja Kaukjärven läntisen järvialtaan syvänteen B hapetustarve tulisi selvittää tarkemmin. Vesinäytteiden ja kenttämittausten avulla tulisi seurata syvänteen vesimassan syvyyssuuntaisia happi-, ravinne- ja lämpötilaolosuhteita sekä niiden muutoksia kesä- ja talvikerrostuneisuuskausien aikana. Vesimassan lämpötila tulisi mitata metrin

29 9 välein. Happi- ja kokonaisfosforipitoisuus tulisi mitata syvyydeltä 1 m, 3 m, ja p-1 m. Happinäytteitä tulisi ottaa vähintään kolme kertaa talvi- ja kesäkerrostuneisuuden aikana. Kesäaikana syvänteen lämpötilaa olisi hyvä mitata useamminkin, kerrostuneisuusolosuhteiden selvittämiseksi. Alla on esitetty arvio Kaukjärven läntisen järvialtaan syvänteen B kesä- ja talviaikana soveltuvista hapetinlaitteistoista. Kesä Kesällä Kaukjärven läntisen järvialtaan B-syvänteen alusveden (> m) hapenkulutus on noin 5 kgo /d (,1 g/m 3 /d*5 m 3 ) (taulukko 11a). Sedimentin perusteella laskettu hapenkulutusarvio on 17 kgo /d (taulukko 11 a). Laitemitoituksen pohjana voidaan pitää 1 kgo /d hapetustarvetta. Tarvittaessa, Kaukjärven läntisen järvialtaan syvänteen B alusveden pitäminen hapellisena voidaan toteuttaa esimerkiksi Mixox-75 kierrätyshapettimella. Mixox-75 hapettimen (1,1 kw) hapensiirtoteho on päällysveden happipitoisuuden ollessa,5 mg/l noin 9 kgo /d, mikä kattaa yllä esitetyn hapetustarpeen. Mixox- 75 laitteen pumppaustehosta johtuen alusveden tilavuus vaihtuisi noin 1 päivässä, eli laite aiheuttaisi täyskierron omaisen tilan noin 1 vuorokautta käynnistämisen jälkeen. Täyskierron tapahtuessa pohjanläheisen veden happivarat täydentyvät. Päällysveden lämmetessä esim. hellejakson aikana, syvännealue voi kerrostua uudelleen, mutta lämpötilaerojen ollessa päällys- ja alusveden välillä pienet, vesimassa säilyy kiertoherkkänä. Vesimassa voikin kiertää kesän aikana useita kertoja mm. sääolosuhteiden vaihtuessa (mm. voimakkaat tuulet tai ilman lämpötilan muutokset). Talvi Kaukjärven läntisen järvialtaan B-syvänteen alusveden (> 3 m) hapenkulutus on talvella noin 11 kg/d (,17 mg/l/d) (taulukko ja 11a). Hapetuksen aiheuttamasta lievästä talviaikaisesta kulutusnopeuden kiihtymisestä (1,5-kertainen) johtuen hapetustarve on noin 17 kgo /d. Sedimentin perusteella laskettu hapenkulutus on talvella kgo /d. Laitemitoituksen pohjana voidaan käyttää 17 kgo /d hapetustarvetta. Läntisen syvänteen B alusveden pitäminen hapellisena voidaan toteuttaa Mixox-75 kierrätyshapettimella (hapetusteho 9 kgo /d). Päällysveden talviaikaisen happisisällön riittävyys pumpattaessa hapekasta päällysvettä alusveteen. Läntisen järvialtaan päällysvedessä (-3 m,) kuluu talvella happea noin 117 kg/d (, mg/l/d* 91 3 m 3 ) laskettuna. Yhteenlaskettu hapenkulumisnopeus on talviaikana noin 7 kg päivässä. Jäätymisen jälkeen vesimassaan varastoitunut happivaranto on noin 3 3 kg (1 g/m 3 * 3 3 m 3 ). Talven aikana koko vesimassan pitoisuuden voidaan sallia alentuvan pitoisuuteen 5 mg/l ilman vaativampien kalojen kuolemisriskiä. Tällöin 15 päivän (5 kk) aikana voitaisiin sallia noin 1 31,5 kg:n hapenkulutus, eli 13 kgo /d. Hapetuksenaikainen hapenkulumisnopeus (7 kg/d) on suurempi kuin järveen talviaikana tulevan (31 kg/d) ja sallittavan talviaikaisen hapenkulutuksen (13 kg/d) yhteenlaskettu määrä 15 kg/d. Talviaikana Kaukjärven läntistä syvännettä jouduttaisiinkin ilmastamaan Mixox-hapetuksen lisäksi, jotta happipitoisuus ei

30 3 laskisi liian alas. Ilmastimen tulisi olla teholtaan noin kw 1,3 kg/kwh hyötysuhteella laskettuna (hapetusteho 133 kgo /d). 3. Mustialanlammi Mustialanlammin syvänteen alusveden hapenkulutus on kesäisin noin 31 kgo /d. Hapetuksen aiheuttama biologisen aktiivisuuden kiihtyminen voi nostaa kulutuksen 1,5-3-kertaiseksi (,5-93 kgo /d). Hapettoman sedimentin pinta-alan perusteella laskettu hapenkulutus on 5 kgo /d. Laitemitoituksen pohjana voidaan käyttää max. 9 kgo /d hapetustarvetta. Mustialanlammin syvänteen kesä- ja talviaikainen hapetustarve voidaan kattaa alusvesi-ilmastimella tai Mixox-hapetinlaitteella, joiden hapetusteho on vähintään 9 kgo /d. Mustialanlammin tapauksessa hapetus tulee toteuttaa järven lämpötilakerrostuneisuus säilyttäen. Alusvesi-ilmastus Mustialanlammin alusveden (>3 m, m 3 ) kesä- ja talviaikainen riittävän korkea happipitoisuus voidaan turvata alusvesi-ilmastimella, joka pumppaa heikkohappista alusvettä pinnalle ilmastettavaksi ja palauttaa hapettuneen veden takaisin harppauskerroksen alapuolelle. Alusvesi-ilmastimen etuna on järven luonnollisen lämpötilakerrostuneisuuden säilyminen, jolloin ravinnerikkaampi alusvesi ei pääse sekoittumaan päällysveteen (ravinnerikkaamman alusveden kumpuaminen päällysveteen voi lisätä kasviplanktoneiden kasvua). Mustialanlammin hapetustarve huomioiden alusvesi-ilmastimen tulisi olla teholtaan 3 kw, 1,3 kg O /kwh hyötysuhteella laskettuna (hapetusteho 9 kgo /d, virrankulutus noin 7 kwh/d). Mustialanlammi kerrostuu kesäisin yleensä jo toukokuun alussa. Hapetuksen aiheuttama hapenkulumisnopeuden kasvu huomioiden, alusveden (> 3 m: m 3 ) happipitoisuus pysyisi kesällä 93 kgo /d kulutusnopeudella yli mg/l pitoisuudessa aina elokuun alkupuolelle asti (noin 15 vrk). Elokuun loppupuolella happipitoisuus laskisi arvoon 1 mg/l. Syyskierto ajoittuu Mustialanlammilla lokakuun puoliväliin tai kuun jälkipuoliskolle. Maksimikulutuksella pohjanläheisen veden happi saattaisi siis loppua noin kaksi kuukautta ennen kuin syystäyskierto täydentäisi myös syvänteen pohjanläheisen veden happivarannot. Tehokkaammalla laitteella ( kw, hapetusteho noin 15 kgo /d, virrankulutus 9 kwh/d), alusveden happipitoisuus pysyisi yli mg/l pitoisuudessa aina lokakuun lopulle asti (kuva 1). Kuvissa ja 1 on simuloitu Mustialanlammin alusveden ( m 3 ) kesäaikaista hapenkulumista, käytettäessä 3 tai kw:n alusvesi-ilmastinta. Ensimmäiset 1 vrk kulumisnopeus on,11 mg/l/d, jonka jälkeen kulutus kiihtyy arvoon,15 mg/l/d,, mg/l/d tai,33 mg/l/d. Simulaatiossa ei ole otettu huomioon hapenkulumisnopeuden hidastumista kun happipitoisuus laskee alle mg/l.

31 31 Mustialanlammi (syvänne) Happipitoisuus, mg/l Hapenkulumisnopeus,11 mg/l/d *,11 mg/l/d =, mg/l/d 3 * =,33,, Aika Kuva. Mustialanlammin syvänteen alusveden happipitoisuus käytettäessä 3 kw:n alusvesi-ilmastinta. Kesäajan hapenkulumisnopeus,11 mg/l/d (*,11 mg/l/d =, mg/l/d ja,11 mg/l/d * 3 =,33 mg/l/d). Mustialanlammi (syvänne) Happipitoisuus, mg/l Hapenkulumisnopeus,11 mg/l/d 3 *,11 mg/l/d =,33 mg/l/d, Aika Kuva 1. Mustialanlammin syvänteen alusveden happipitoisuus käytettäessä kw:n alusvesi-ilmastinta. Kesäajan hapenkulumisnopeus,11 mg/l/d (*,11 mg/l/d =, mg/l/d ja,11 mg/l/d * 3 =,33 mg/l/d). Talvella kw alusvesi-ilmastimen teho riittäisi pitämään alusveden (>5 m, m 3 ) happipitoisuuden yli mg/l pitoisuudessa tammikuun puoliväliin (kulumisnopeuden ollessa,1 mg/l/d *3 = 11 kg/d) tai kevääseen asti (kulumisnopeuden ollessa,1 mg/l/d* 1,5 = 55 kg/d), kulumisnopeudesta riippuen (kuva ). Kolminkertainen hapenkulumisnopeus olisi talviaikana epätodennäköistä, joten kw:n laiteteho on riittävä myös talviaikana.

32 3 Mustialanlammi (syvänne) Happipitoisuus, mg/l Alusveden (>5 m, m 3 ) hapenkulumisnopeus,1 mg/l/d 1,5 *,1 mg/l/d =,315 mg/l/d * =, 3 * =,3,, Aika Kuva. Mustialanlammin syvänteen alusveden happipitoisuus käytettäessä kw: alusvesi-ilmastinta. Talviajan hapenkulumisnopeus,11 mg/l/d (*,11 mg/l/d =, mg/l/d ja,11 mg/l/d * 3 =,33 mg/l/d). Mixox-hapetus Tehoiltaan pienimmän Mixox-hapetinlaitteen (Mixox 5) hapetusteho on päällysveden,5 mg/l happipitoisuudella laskettuna 1 kg d. Pumppausteho on 15 m 3 päivässä, energiankulutuksen ollessa, kw (päivässä 1, kw). Mixox-5 laitteen pumppaustehosta johtuen alusveden tilavuus (>3 m, m 3 ) vaihtuisi noin 19 päivässä. Laite aiheuttaisi Mustialanlammissa täyskierronomaisen tilan 19 vuorokautta laitteen käynnistämisen jälkeen. Laite aiheuttaisi siis kesällä lähes pysyvän täyskierronomaisen tilan. Mustialanlammin luonteenpiirteistä johtuen (jyrkkä kerrosteisuus, alusveden korkeat ravinnepitoisuudet) kerrostuneisuuden purkautuminen ei ole suositeltavaa. Jos alusveden hyvän happitilanteen ylläpitämiseen käytettäisiin pumppausteholtaan suurta hapetinlaitetta (kuten Mixox), pitäisi Mustialanlammin kerrostuneisuustilannetta seurata tarkasti, jotta laite voidaan tarpeen tullen sammuttaa.. Hapetuksen vaikutukset ravinnepitoisuuksiin Kaukjärven ja Mustialanlammin syvännealueilta hapellisissa ja hapettomissa olosuhteissa vapautuvien ravinteiden määrää voidaan arvioida Jyväskylän yliopiston Ympäristöntutkimuskeskuksen Jyväsjärven sisäistä kuormitusta ja sedimentin fosforinpidätyskykyä koskevien tutkimustulosten avulla (Palomäki ). Tutkimuksen mukaan hapellisissa olosuhteissa sedimentistä vapautuvan fosforin määrä on noin 1- mg/ /d (ka. 1,5 mg/ /d) ja hapettomissa olosuhteissa 7 1 mg/ /d (ka. 1 mg/ /d).

33 33.1 Kaukjärvi.1.1 Hapetuksen vaikutus sisäiseen kuormitukseen Taulukoissa 13 ja 1. on tarkasteltu Kaukjärven läntisen ja itäisen järvialtaan syvännealueilta hapettomissa olosuhteissa vapautuvien ravinteiden määrä. Vapautuvien ravinteiden määrää verrattiin tilanteeseen, jossa vastaava alue olisi hapetuksen vaikutuksesta hapellisena. Tarkasteltava pinta-ala määritettiin vedenlaatutulosten perusteella. Kaukjärven syvänteiden kesä- ja talviaikaisten heikkohappisten kausien pituutta ei tunneta tarkasti. Kaukjärven Kotkannokka ja Länsipää 1 havaintopaikkojen tulosten perusteella syvänteiden alusvesi kärsii hapettomuudesta arviolta noin 1 vrk/vuosi. Hapellisissa olosuhteissa tietyltä pinta-alalta vapautuvan fosforin määrä on noin 11 % vastaavalta alalta hapettomissa olosuhteissa vapautuvasta fosforimäärästä. Hapettomien kausien (arviolta noin 1 d/a) aikana Kaukjärven sedimentistä vapautuvan fosforin määrä (9 kgp/a) on valuma-alueelta tulevaan ulkoiseen fosforin vuosikuormitukseen (77 kgp/a, Mäkelä 7) verrattuna 1,3-kertainen. Hapettomilta alueilta vuoden aikana vapautuvan fosforin määrä on laskelmien mukaan merkittävä. Pitämällä pohjanläheinen vesi hapellisena, voidaan sedimentistä vapautuvien ravinteiden määrää vähentää, parantaen samalla järven vedenlaatua. Kotkannokan syvänteen vedenlaatutulosten perusteella alusveden ja pohjanläheisen veden fosforipitoisuutta voidaan laskea hapetuksen avulla noin 1 µg/l pitoisuustasolle (kuva 3), mikä on toisaalta merkittävä parannus, sillä -luvulla hapettomina kausina pohjanläheisen veden kokonaisfosforipitoisuuden keskiarvo on ollut 379 µg/l (75-75 µg/l, mediaani 355 µg/l). Kaukjärven ilmeisesti luontaista rehevyyttä (Mäkelä 7) ei hapetuksen avulla voida muuttaa luontaista karummaksi. Hapetuksella ja sisäisen kuormituksen vähentymisellä voidaan kuitenkin vähentää järvellä vuosittain havaittavien levien massaesiintymien määrään. Taulukko 13. Kaukjärven läntisen järvialtaan syvänteistä hapellisissa ja hapettomissa olosuhteissa vapautuvan kokonaisfosforin määrä (kg/d). Läntinen järviallas Läntinen Syvänne A Syvänne B allas Hapeton alue (> 5 m), Hapellisissa olosuhteissa vapautuvan fosforin määrä,,39,1,3 kg/d (ka. 1,5 mg Kok.P/ /d) Hapettomissa olosuhteissa vapautuvan fosforin määrä, 3,,11, kg/d (ka. 1 mg Kok.P/ /d) Hapettomissa olosuhteissa vapautuvan fosforin määrä vuodessa (1 d), kg/a 5

34 3 Taulukko 1. Kaukjärven itäisen järvialtaan syvänteistä hapellisissa ja hapettomissa olosuhteissa vapautuvan kokonaisfosforin määrä (kg/d). KESÄ Itäinen allas Syv. C Syv. D Syv. E Hapettoman pohjan pinta ala (>1 m), Hapellisissa olosuhteissa vapautuvan fosforin määrä, kg/d,,3,11,1 Hapettomissa olosuhteissa vapautuvan fosforin,, 1 1 määrä, kg/d Kesällä hapettomilta alueilta vapautuvan fosforin määrä, kg/9 d TALVI Itäinen allas Syv. C Syv. D Syv. E Hapettoman pohjan pinta ala (>15 m), Hapellisissa olosuhteissa vapautuvan fosforin määrä, kg/d,7,5,, Hapettomissa olosuhteissa vapautuvan fosforin,,,, määrä, kg/d Talvella hapettomilta alueilta vapautuvan fosforin määrä, kg/9 d Hapettomilta alueilta vapautuvan fosforin määrä kg/a Kokonaisfosfori, µg/l Kaukjärvi, Kotkannokan syvänne (19 9) TALVI 15 m TALVI p 1m KESÄ 15 m KESÄ p 1 m Happi, mg/l Kuva 3. Alusveden ja pohjanläheisen veden happipitoisuuden ja kokonaisfosforipitoisuuden suhde Kaukjärven Kotkannokan syvänteellä..1. Katvealueiden merkitys hapetuksen vaikuttavuuden kannalta Kohdistettaessa hapetus Kaukjärven itäisen järvialtaan keskimmäiseen syvänteeseen D, jäävät syvänteet C ja E osittain katveeseen hapetuksen sisäistä kuormitusta vähentävää vaikutusta ajatellen. Taulukossa 15 on tarkasteltu katveeseen jäävien alueiden pinta-alaa ja tilavuutta, sekä katvealueilta hapettomissa olosuhteissa vapautuvien ravinteiden määrää (Palomäki ). Vapautuvien ravinteiden määrää on verrattu tilanteeseen, jossa myös katvealueet olisivat hapetuksen vaikutusalueella. Kesällä katvealuetta ovat syvänteellä C noin m syvemmät alueet ja syvänteellä E noin 11 m syvemmät alueet. Talvella katvealuetta ovat vain 15 m syvemmät alueet, sillä Kotkannokan vedenlaatutulosten mukaan hapettomuutta esiintyy talvella vain 15 m syvemmillä alueilla. Hapettomien kausien yhteispituudeksi on arvioitu 1 d/a.

35 35 Katvealueilta hapettomissa olosuhteissa vuoden aikana vapautuva fosforimäärä (yht. 1 kg/a) on 3 % koko itäiseltä järvialtaalta hapettomissa olosuhteissa vapautuvasta fosforimäärästä (5 kg/a). Taulukko 15. Hapetus Kaukjärven syvänteessä D: katveeseen jäävien alueiden (syvänne C ja E) merkitys hapetuksen sisäistä kuormitusta vähentävän vaikutuksen kannalta. KESÄ Syvänne C Syvänne E Hapetettaessa katveeseen jäävän pohjan pintaala, 55 m syvemmät alueet m syvemmät alueet Hapellisissa olosuhteissa alueelta vapautuvan,, fosforin määrä, kg/d Hapettomissa olosuhteissa alueelta vapautuvan,77,77 fosforin määrä, kg/d Katvealueelta kesällä hapettomissa olosuhteissa 9 9 vapautuvan fosforin määrä (kg/9 d) TALVI Syvänne C Syvänne E 15 m syvemmät alueet, m Hapellisissa olosuhteissa vapautuvan fosforin,5, määrä, kg/d Hapettomissa olosuhteissa vapautuvan fosforin määrä, kg/d,, Talvella hapettomilta alueilta vapautuvan 1 fosforin määrä, kg/9 d Hapettomilta alueilta vapautuvan fosforin 73 7 määrä kg/a. Mustialanlammi Mustialanlammilla esiintyy hapettomuutta kesällä 3 m syvemmillä alueilla ja talvella 5 m syvemmillä alueilla. Taulukossa 1 on tarkasteltu syvännealueelta hapettomissa olosuhteissa vapautuvien ravinteiden määrä. Vapautuvien ravinteiden määrää verrattiin tilanteeseen, jossa vastaava alue olisi hapetuksen vaikutuksesta hapellisena. Hapettoman kauden kestoksi on arvioitu vuodessa noin d. Pidettäessä alusvesi hapellisena, vapautuisi sedimentistä fosforia vain 11 % siitä määrästä, mitä hapettomien kausien aikana pohjalta laskelman perusteella nykyisin vapautuu. Taulukko 1. Mustialanlammin syvänteestä hapellisissa ja hapettomissa olosuhteissa vapautuvan kokonaisfosforin määrä (kg/d). KESÄ Mustialanlammi Hapettoman pohjan pinta ala (>3 m), 5 Hapellisissa olosuhteissa vapautuvan fosforin määrä, kg/d,1 Hapettomissa olosuhteissa vapautuvan fosforin määrä, kg/d,91 Kesällä hapettomilta alueilta vapautuvan fosforin määrä, 13,5 kg/15 d TALVI Hapettoman pohjan pinta ala (>5 m), Hapellisissa olosuhteissa vapautuvan fosforin määrä, kg/d, Hapettomissa olosuhteissa vapautuvan fosforin määrä, kg/d, Talvella hapettomilta alueilta vapautuvan fosforin määrä, 5 kg/9 d Hapettomilta alueilta vapautuvan fosforin määrä, kg/a 19,5

36 3 Hapettomilta alueilta vuoden aikana vapautuvan fosforin määrä on laskelmien mukaan merkittävä (taulukko 1). Pitämällä pohjanläheinen vesi hapellisena, voidaan sedimentistä vapautuvien ravinteiden määrää vähentää, parantaen samalla järven vedenlaatua. Mustialanlammin syvänteen vedenlaatutulosten perusteella alusveden ja pohjanläheisen veden fosforipitoisuus voidaan laskea hapetuksen avulla noin 3-17 µg/l pitoisuustasolle (happipitoisuus > mg/l) (kuva ). Heikkohappisissa olosuhteissa (happipitoisuus <1 mg/l) alusveden ja pohjanläheisen veden fosforipitoisuus on ollut luokkaa 79-1 µg/l (ka. 31 µg/l). Kokonaisfosfori, µg/l 3 1 Mustialanlammi (19 ) alusvesi TALVI 5 9,5 m TALVI >1 m KESÄ 5 9,5 m KESÄ >1 m Happi, mg/l Kuva. Alusveden ja pohjanläheisen veden happipitoisuuden ja kokonaisfosforipitoisuuden suhde Mustialanlammin syvänteellä. 5. Toimenpiteiden valinta.3 Kaukjärvi Kaukjärvellä hapetus tulisi kohdistaa itäiseen järvialtaaseen. Tehtyjen laskelmien pohjalta Kaukjärven itäistä allasta hapetettaessa olisi suositeltavinta käyttää seuraavaa toimintamallia: Kesä: Hapetus tulisi kohdistaa Kaukjärven itäisen järvialtaan syvänteisiin D (max. 19, m) ja E (max. 17,5 m) (kuva 1 ja ), jolloin laitteiden vaikutus kohdistuu suuremmalle pinta-alalle, kuin jos hapetus kohdistettaisiin vain yhteen syvänteeseen. Laitteisto: esim. kpl Mixox MC 5 hapetinlaitteita, tai muita vastaavan tehoisia. - Hapetusteho: 1 kgo /d/laite, yhteensä 5 kgo /d. - Pumppausteho:15 m 3 /d/laite, yhteensä 3 m 3 /d. - Laiteteho:, kwh, yhteensä n. 1, kw - Virrankulutus: noin 1, kwh/d/laite, yhteensä, kwh/d. - Hyötysuhde:,9 kgo /kwh/laite

37 37 Talvi: talvella voidaan käyttää samaa laitteistoa kuin kesällä. Kaukjärven nopeasta kerrostumisesta johtuen laiteet voivat olla käytössä myös normaalien syys- tai kevättäyskiertojen aikaan. Kaukjärven läntisen järvialtaan syvänteen B kerrostuneisuus- ja happiolosuhteet sekä alusveden ravinnepitoisuudet olisi hyvä tutkia ennen kuin läntiselle altaalle suunnitellaan hapetusta. Jos syvänteellä havaitaan happiongelmia ja siitä aiheutuvaa sisäistä kuormitusta, tulisi syvänteen hapetusta harkita uudelleen. Läntisen altaan B-syvänteen hapettamiseen soveltuu tarvittaessa parhaiten kerrostuneisuutta säätelevä hapetustapa, jonka tarkoituksena on purkaa kerrostuneisuus ennen huonohappisen tilanteen syntymistä. Kaukjärvelle ei suositella veden pinnalla olevia laitteistoja (kellukelautalla olevat laitteet) jäiden lähdön aiheuttamien ongelmien välttämiseksi (laitteet voivat siirtyä). Mixox-hapetuksen vahvuudet Vähentää sisäistä kuormitusta parantaen järven vedenlaatua Mahdollisuudet Uuden terveen sedimenttikerroksen syntyessä huonokuntoisen päälle, järven sisäinen ravinteiden kierto palautuu normaaliksi. Ravinteet sitoutuvat sedimenttiin Heikkoudet Useita vuosia vaativa hoitomenetelmä Heikentää lämpötilakerrostuneisuutta Uhat - Muut asiat Kaukjärven syvyyssuhteet ja esitettyjen hapettimien pumppaustehot huomioiden hapetinlaitteiden ei pitäisi heikentää jään vahvuutta talviaikana. Mustialanlammi Mustialanlammin syvännealueen alusveden kesä- ja talviaikainen hapettaminen voidaan toteuttaa kw tehoisella lämpötilakerrostuneisuuden säilyttävällä alusvesi-ilmastimella. - Hapetusteho: noin 15 kgo /d. - Laiteteho: kw - Virrankulutus: 9 kwh/d - Hyötysuhde: noin 1,3 kgo /kwh Alusvesi-ilmastuksen vahvuudet Vähentää sisäistä kuormitusta parantaen järven vedenlaatua Säilyttää järven kesä- ja talviaikaisen lämpötilakerrostuneisuuden Mahdollisuudet Uuden terveen sedimenttikerroksen syntyessä huonokuntoisen päälle, järven sisäinen ravinteiden kierto palautuu normaaliksi. Ravinteet sitoutuvat sedimenttiin. Heikkoudet Useita vuosia vaativa hoitomenetelmä. Uhat - Muut asiat Laitetyypistä riippuen alusvesi-ilmastin voi heikentää jään vahvuutta talviaikana laitteen ympäriltä.

38 3. Seuranta Kaukjärven ja Mustialanlammin vedenlaatua tulisi seurata hapetuksen aikana, vähintään kahden vuoden ajan hapetuksen aloittamisen jälkeen. Seurantaa tulisi tehdä sekä vaikutusten havaitsemiseksi että laitemitoituksen tarkistamiseksi. Kaukjärvellä hapetuksen vaikutuksia tulisi seurata Kotkannokan syvännehavaintopaikalla (Kotkannokka ). Mustialanlammilla vedenlaatua tulisi seurata järven syvänteellä. Seuranta: happipitoisuus ja lämpötila, 3 metrin välein (1, 3,, 9, 1, 15 ja p-1 m) näytteenotto 3 x kesällä ja 3 x talvella. 7. Kustannukset Pitkällä aikavälillä edullisin ratkaisu on hankkia tarvittavat laitteistot omistukseensa. Toiminnan alkuvaiheessa laitteiden mitoitusta ja sijoitusta yms. voidaan kuitenkin joutua tarkastelemaan uudelleen suunnitelmista huolimatta. Suositeltavin tapa onkin aloittaa hapettaminen urakointi- tai vuokrakalustolla ja tehdä mahdolliset investointipäätökset -3 vuoden kokemusten perusteella. 7.1 Investointikustannukset Taulukossa 17 on eritelty suunnitelmassa esitettyjen laitteiden hankinta- ja urakointihinnat/laite. Taulukko 17. Laitteiden hankinta- ja urakointihinnat. Laitteisto Hankintahinta, /laite (+ alv. %) Urakointihinta(*), /laite/vuosi (+ alv. %) Mixox MC 5 n. n. Mixox MC 75 n. 9 n. kw alusvesi ilmastin (esim. Visiox) 13 n. 7 laitetyypistä riippuen (* hintatieto: Vesi-Eko Oy) Urakointihinta sisältää laitevuokrauksen lisäksi: asennuksen, huollot, vuosittaisen raportoinnin. Laitteiden gsm-pohjainen kaukovalvonta, sähköistys, energiakulut ja raportointia varten tarvittavat vesinäytteiden näytteenotto- ja analysointikustannukset eivät kuulu urakointihintaan.

39 39 7. Sähköistys Laitteiden sähköistyskustannukset muodostuvat kaapeleista, sähkökeskuksesta ja asennustöistä. Sähköistyksen kustannusarvio on laskettu yhdelle laitteelle, jolle tulee kaapelia noin m. - Maakaapeli, MCMK x+ m (3,5 /m* m), 7 + alv %. - VSB-A kumikaapeli ( /m*35 m), 1 + alv %. - Rantasähkökeskus (tarvittaessa), alv %. - Asennus- ja sähköistystyöt toteutustavasta riippuen, alv %. - yht. noin alv. % Sähköistys ja asennuskustannuksissa tulee varautua noin -7 euron (+ alv. %) kustannuksiin olosuhteista ja kaapelointimatkoista riippuen. 7.3 Energia ja käyttökustannukset Taulukko 1. Laitteiden energiakustannukset. Laitteisto Laitteen sähköteho, kw Sähkönkulutus päivässä, kwh/d Sähkönkulutus vuodessa, kwh/a/laite (käyttöaika 3d/a) Sähkön hinta/vuosi /laite (á,11 /kwh) (+ alv. %) Mixox MC 5, 1, 3 75 Mixox MC 75 1,1, kw alusvesiilmastin (esim. Visiox) Taulukko 19. Laitteiden huoltokustannukset. Laitteisto Huoltokustannus/vuosi (+alv. %) Mixox MC 5 1 Mixox MC 75 1 kw alusvesi ilmastin (esim. Visiox) 1 5

40 Kaukjärven itäisen järvialtaan hapettamisen kustannukset ( kpl, Mixox MC 5 hapetin): hankintahinta sähköistyskuluineen on yhteensä noin + alv. % urakointihinta yhteensä noin 1 /vuosi + alv. + alkuinvestointikulu laitteiden sähköistyksestä noin + alv. % energiakulut/vuosi yhteensä noin 95 + alv. % (3 d*, kwh/d*,11 /kwh) Mustialanlammin syvänteen hapettamisen kustannukset (1 kpl, kw alusvesiilmastin): hankintahinta sähköistyskuluineen on laitetyypistä riippuen noin alv. %. urakointihinta kw Visiox-alusvesi-ilmastimelle noin -7 /vuosi + alv. % + alkuinvestointikulu laitteen sähköistämisestä noin + alv. % energiakulut/vuosi alv. % (3 d*9 kwh/d*,11 /kwh). III YHTEENVETO Kaukjärven ja Mustialanlammin syvänteiden alusvedessä esiintyy kesä- ja talviaikaista hapettomuutta, jonka seurauksena sedimentistä vapautuu ravinteita alusveteen. Veden savisameudesta ja tummasta väristä johtuen Kaukjärvi ja Mustialanlammi kerrostuvat keväisin ja syksyisin hyvin nopeasti, jolloin täyskiertojen alusveden happitilannetta parantava luonnollinen hapetusvaikutus jää usein vähäiseksi. Ilmeisen voimakkaasta hapenkulumisesta johtuen kiertojen yhteydessä alusveteen liuennut happi loppuu molemmissa järvissä keväisin ja alkutalvisin hyvin nopeasti. Sisäisen kuormituksen ehkäisemiseksi syvänteiden alusveteen liuenneen hapen määrää voidaan lisätä hapetinlaitteiden avulla. Laskelmien perusteella Kaukjärvellä hapetus tulisi kohdistaa itäisen järvialtaan syvännealueelle: keskimmäiseen ja itäisimpään erillissyvänteeseen. Mustialanlammilla hapetus tulisi kohdistaa järven pääsyvänteeseen. Kaukjärven itäisen järvialtaan hapettamiseen suositellaan käytettäväksi kahta hapetinlaitetta, jotka sijoitetaan eri syvänteisiin (keskimmäiseen ja itäiseen erillissyvänteeseen). Hapetinlaitteet pumppaavat hapekasta päällysvettä heikkohappiseen alusveteen. Laitteiden toiminta heikentää vesimassan kerrostuneisuusolosuhteita, aikaistaen kesällä syystäyskierron alkua. Mustialanlamilla suositellaan käytettäväksi alusvesi-ilmastinta, jonka toiminta perustuu hapettoman alusveden pumppaamiseen pinnalle ilmastettavaksi. Hapetettu vesi johdetaan takaisin alusveteen, järven lämpötilakerrostuneisuus säilyttäen.

41 1 Myös Kaukjärven läntisen järvialtaan hapettaminen voi olla tarpeellista, erityisesti matalan ja suurialaisen syvännealueen osalta. Laakeasta muodosta johtuen syvännealueelta voi sopivissa olosuhteissa vapautua merkittäviä määriä ravinteita. Mittaustulosten puuttuessa hapetustarpeen määrittäminen on kuitenkin vaikeaa, joten syvänteen kerrostuneisuus-, happi- ja ravinneolosuhteet olisi hyvä selvittää. Happiongelmista huolimatta läntisen järvialtaan syvimmän syvänteen merkitys jää pienen pinta-alan ja tilavuuden takia vähäiseksi, mm. sedimentistä vapautuvien ravinteiden määrää tarkasteltaessa. Kaukjärven itäisen järvialtaan ja Mustialanlammin hapetusta tulee seurata näytteenotoin vähintään kaksi vuotta hapetuksen aloittamisen jälkeen. Tulosten perusteella voidaan arvioida laitteiden vaikuttavuutta, sekä hapetustehon riittävyyttä (laitteiden mitoitus). Kuopiossa 3..9 Erkki Saarijärvi toimitusjohtaja, limnologi Vesi-Eko Oy Water-Eco Ltd

42 Kirjallisuus: Lappalainen, K.M. ja Lakso, E.. Järven hapetus. Kirjassa: Ulvi, T. ja Lakso, E. (toim.). Järvien kunnostus. Ympäristöopas 11. Suomen ympäristökeskus, Ympäristönsuojelu. s Liikanen, A., Huttunen, J.T., Murtoniemi, T., Tanskanen, H., Väisänen, T. Silvola, J., Alm, J. and Martikainen P.J.. Spatial and seasonal variation in greenhouse gas and nutrient dynamics and their interactions in the sediments of a boreal eutrophic lake. Biogeochemistry : 1-1. Kluwer Academic Publishers. Netherlands. Mäkelä, S.. Tammelan Kaukjärven, Mustialanlammen, Kuivajärven ja Pyhäjärven tila ja veden laatu - Kaukjärven, Kuivajärven ja Pyhäjärven kunnostustoimenpide-ehdotuksia. Lammin biologinen asema, Helsingin yliopisto. 5 s. Mäkelä, S. 7. Tammelan Pyhäjärven, Kuivajärven ja Kaukjärven kunnostus ja virkistyskäytön lisääminen hanke -. Tammelan Pyhäjärven, Kuivajärven ja Kaukjärven kuormitusselvitys. Lammin biologinen asema, Helsingin yliopisto. 5 s. Palomäki, A. : Jyväsjärven sisäinen kuormitus, ainetaselaskelmat ja kokeelliset sedimenttitutkimukset. Jyväsjärvi hankkeet, JJ. Tutkimusraportti 17/. Jyväskylän yliopiston Ympäristöntutkimuskeskus. Varjo, E. ja Närvänen, A.. Tammelan Mustialanlammi kipsillä kuntoon. Vesitalous 3/.

43 LIITE 1. Kaukjärven ja Mustialanlammin havaintopisteet