Pintavesien laatu. Olli Varis

Transkriptio

1 Pintavesien laatu Olli Varis

2 Kuvat: Tiiu Anttinen Sisältö Mitä pintavesien laadulla tarkoitetaan Veden laatu ristiriitojen aiheuttajana Rehevöityminen Pintavesien laadun luokittelu Miten veden laatuun voi vaikuttaa

3 Mitä pintavesien laadulla tarkoitetaan Rehevöityminen: Ravinteiden ja muiden perustuotantoa rajoittavien tekijöiden runsas saatavuus runsas biologinen tuotanto. Happikato: Runsas orgaanisesti tai biokemiallisesti hajoavan aineen pitoisuus. Hygieeniset ongelmat: Patogeeniset eliöt kuten virukset, bakteerit tai alkueläimet. Suolaantuminen: Suolojen kuten kloridien ja sulfaattien rikastuminen. Happamoituminen: Happamoittavien aineiden kuten SO 2 ja NO x päästöt ja laskeumat. Toksiset ja kumulatiiviset aineet: Raskasmetallit, orgaaniset halogeeniyhdisteet, levämyrkyt, radioaktiiviset aineet, nanoyhdisteet, jne. Kiintoaine ja sameus: Epäorgaaniset ja orgaaniset partikkelit. Muuttunut veden lämpötase: Lämpöpäästöt, säännöstely, muuttuneet sekoittumisolot tai ilmastomuutos.

4 Vesi ja hygienia 4/5 of all diseases 1/3 of all deaths Vesi: Perustarve Tappaa paljon enemmän ja paljon dramaattisemmin kuin terrori, HIV-AIDS jne jne Joka 10. sekunti > 9000 kuolemaa päivässä

5 Alkuaineiden jaksollinen järjestelmä

6 Veden laatu ristiriitojen aiheuttajana Veden laadun suunnittelun ja hoidon motivaatio: Eri käyttäjien väliset vastakkainasettelut

7 Veden laatu: ongelmat käytölle Käyttömuoto E O H S A X M T Suojelu Virkistyskäyttö Kalastus Vesiviljely Veden otto - Taloudet Yhdyskunnat Kastelu ym Teollisuus Liikenne - - Tulvasuojelu - Vesivoima - Jäähdytys - Jätteen kuljetus ja sijoitus - Ongelmat: E = rehevöityminen, O = happikato, H = hygieniset ongelmat, S = suolaantuminen, A = happamoituminen, X = toksiset ja kumulatiiviset aineet, M = sameus ja kiintoaine, ja T = muuttunut lämpötase. - = pieni tai satunnainen haitta, -- = merkittävä haitta.

8 Käyttö veden laatu Käyttömuoto E O H S A X M T Suojelu Virkistyskäyttö + Kalastus Vesiviljely Veden otto - Taloudet - Yhdyskunnat - Kastelu ym Teollisuus Liikenne Tulvasuojelu Vesivoima Jäähdytys Jätteen kuljetus ja sijoitus Ongelmat: E = rehevöityminen, O = happikato, H = hygieniset ongelmat, S = suolaantuminen, A = happamoituminen, X = toksiset ja kumulatiiviset aineet, M = sameus ja kiintoaine, ja T = muuttunut lämpötase. - = pieni tai satunnainen haitta, -- = merkittävä haitta.

9 Pintavesien laadun perusteet: rehevöityminen Veden laatuun vaikuttavat fysikaaliset tekijät: lämpötila, auringon säteily, vedessä olevan kiintoaineen määrä, jne. kemialliset tekijät: typen, fosforin, hiilen ja rikin dynamiikka, happamuus, happipitoisuus, suolaisuus jne. biologiset ja ekologiset tekijät: planktonin määrä ja lajisto, kalat, vesikasvit, bakteerit, jne., ja niiden väliset ekologiset vuorovaikutukset.

10 Ravinteiden määrä lisääntyy N, P Lämpötila nousee Miksi vesistöt rehevöityvät?

11 Miksi vesistöt rehevöityvät? Rehevöitymisellä tarkoitetaan pintavesien haitallisen korkeaksi koettua biologista tuotantoa joka ilmenee leväkukintoina, liiallisena makrokasvien määränä, kalakuolemina sekä rantojen ja esimerkiksi kalaverkkojen limoittumisena.

12 Lämpötila järvissä Päällysvesi: lämmintä, perustuotantoa Harppauskerros (välivesi): lämpötila vaihtuu nopeasti Alusvesi: kylmää, hajoitustoimintaa Talvella käänteinen kerrostuneisuus

13 Lämpötila järvissä Jos lämpötila kerrostuu silloin myös veden laatu kerrostuu Esimerkki: Itämeri

14 Liuenneet kaasut

15 Liuenneet kaasut

16 Liuenneet kaasut

17 Fosfori (P) O 2 N 2 CO 2 Jos fosforia reilusti ja vesi on lämmintä, muodostuu sinilevien massaesiintymä joka sitoo ilmakehän typpeä: noidankehä Jos happi kuluu loppuun, fosforia vapautuu pohjasta: noidankehä Päällysvesi: O 2 vapautuu, CO 2 sitoutuu fotosynteesissä Harppauskerros: estää liuenneiden kaasujen ja ravinteiden liikkeet alus- ja päällysveden välillä Alusvesi: O 2 sitoutuu, CO 2 vapautuu

18 Typpi (N)

19 Rehevöityminen: biologista tuotantoa haitaksi asti Levät, makrokasvit Levistä ongelmallisimpia sinilevät Ovat oikeasti bakteereja (Cyanobacteria) eivätkä leviä Osa sinilevistä sitoo ilmakehän typpeä Jos typpi rajoittaa perustuotantoa ja fosforia tarjolla sinileväkukinta todennäköinen (+ veden pitää olla lämmintä)

20 Pintavesien vedenlaatuluokitus Suomen ympäristökeskus Vedenlaatuluokituksen luokkarajat Mitä vedenlaatuluokituksessa käytetyt muuttujat kertovat veden happipitoisuus - rehevyys ja orgaanisen aineksen kuormitus väri - humuksen määrä näkösyvyys, sameus - rehevyys, kiintoaineksen määrä ravinnepitoisuus, klorofylli a:n määrä, levähaitat - rehevyystaso hygienian indikaattoribakteerit - ulosteperäinen saastuminen haitalliset aineet - riski vesistön käytölle ja vesiluonnolle

21 Pintavesien laatuluokittelu ( 2008) Suomen ympäristökeskus I Erinomainen II Hyvä III Tyydyttävä IV Välttävä Klorofylli-a (µg/l) (sisävedet) <4 <10 < >50 V Huono Klorofylli-a (µg/l) (merivesi) < >30 Kokonaisfosfori (µg/l) (sisävedet) <12 <30 < >100 Kokonaisfosfori (µg/l) (merivedet) < >80 Näkösyvyys (m) >2,5 1-2,5 <1 Sameus (FTU) <1,5 >1,5 Väriluku < (<200) <150 >150 Happipitoisuus (%) päällysvedessä vakavia happiongelmia Alusveden hapettomuus ei ei satunnaista esiintyy yleistä Hygienian indikaattoribakteerit (kpl/100 ml) <10 <50 <100 <1000 >1000 Petokalojen Hg-pitoisuus (mg/kg) >1 As, Cr, Pb (µg/l) <50 >50 Hg (µg/l) <2 >2 Cd (µg/l) <5 >5 Kokonaissyanidi (µg/l) <50 >50 Levähaitat ei satunnaisesti toistuvasti yleisiä runsaita Kalojen makuvirheet ei ei ei yleisiä yleisiä

22 Pintavesien ekologinen tila Suomen ympäristökeskus Suurennos Luokittelu

23 Toimenpiteet: Miten veden laatuun voidaan vaikuttaa Jäteveden käsittely Vesistönosaan kuten järveen tulevan veden käsittely Maankäyttö valuma-alueella Biomanipulaatio Makrokasvien niitto Sedimentin poisto tai peitto Ilmastaminen ja alusveden sekoittaminen Veden pinnan ja vesitilavuuden muuttaminen Virtaamien säännöstely tai lisääminen Poisvirtaus alusvedestä Kalkitus

24 Toimenpiteet: Miten veden laatuun voidaan vaikuttaa Menetelmä ja tavoitteet Tekniikat Käyttö Jäteveden käsittely Vähennetään ravinteita: P, myös N biologista kuormitusta kiintoainetta toksisia aineita patogeenisiä eliöitä Mekaaninen, kemiallinen, biologinen puhdistus Aerobiset ja anaerobiset tekniikat Desinfiointi Laajalti joka puolella maailmaa Vesistönosaan kuten järveen tulevan veden käsittely Vähennetään kiintoainetta biologista kuormitusta ravinteita jossain määrin Pieni tekoallas, laskeutusallas tai kosteikko, jonka läpi tuleva vesi virtaa Kasvavassa määrin, Keski- ja Itä-Euroopassa tehty vuosia, levinnyt myös Suomeen (esim. Balaton Unkarissa; Tuusulanjärvi)

25

26 Toimenpiteet: Miten veden laatuun voidaan vaikuttaa Maankäyttö valuma-alueella Hajakuormituksen vähentäminen, lähinnä kiintoaine ja ravinteet Biomanipulaatio Vähennetään biologista, happea kuluttavaa ainesta vesiekosysteemistä. Samalla poistetaan myös ravinteita Suojavyöhykkeet, viljelytekniikat, viljelykasvien valinta (esim. laidun tulva-alueelle vähentää eroosiota), karjatalouden ja talouksien ratkaisut, metsittäminen, jne. Roskakalojen kalastus (vahvistaa eläinplanktonia joka syö kasviplanktonia; kalojen mukana poistuu biomassaa, fosforia) Petokalojen istutukset Levien myrkytys Suuri vesiensuojelullinen merkitys, aiemmin aliarvioitu Kalastomanipulaatiot yleistyneet, myrkyttäminen CuSO 4 :llä oli yleistä vielä luvulla; nyttemmin lopetettu (esim. Lahden Vesijärvi; Tuusulanjärvi)

27 Toimenpiteet: Miten veden laatuun voidaan vaikuttaa Makrokasvien niitto Vähentää biologista, happea kuluttavaa ainesta vedestä. Samalla poistuu ravinteita Parannetaan maisemaa Helpotetaan vesiliikennettä Sedimentin peitto tai posto Sedimentin poisto Imuruoppaus yms. ruoppaamalla kokonaan tai osittain Sedimentin peitto esim. savella, soralla tai eristyskankaalla Käytössä esim. Itä- ja Kaakkois-Suomen matalissa järvissä; ongelmia linnustolle ym. Kallis, tehty pienille virkistysalueina käytetyille järville (esim. Erken Ruotsissa; Tuusulanjärvi; Hollannissa yleistä) Kuvat: Tiiu Anttinen

28 Toimenpiteet: Miten veden laatuun voidaan vaikuttaa Ilmastaminen ja alusveden sekoittaminen Vähähappisen tai Hapen pumppaaminen alusveteen hapettoman alusveden (esim. Alppien syvät järvet) happitilanteen Ilman pumppaaminen alusveteen parantaminen Alusveden pumppaaminen pintaan Kerrostuneisuuden Päällysveden pumppaaminen purkaminen alusveteen Veden sekoittaminen Virtaavissa vesissä pohjapadot, kosket Veden pinnan ja vesitilavuuden muuttaminen Vesitilavuuden lisääminen Pato parantaa usein veden laatua ja vähentää tuulen ym. Aiheuttamaa ravinteiden sekoittumista Käytetään laajasti; edullinen menetelmä mutta pitkäaikaisia vaikutuksia vaikea saada aikaan järvissä (esim. Alpeilla paljon; Tuusulanjärvi ym. Suomessa)

29 Toimenpiteet: Miten veden laatuun voidaan vaikuttaa Virtaamien säännöstely Säännöstellyissä vesistöissä pystytään eräissä tapauksissa ottamaan vedenlaatunäkökohtia huomioon Poisvirtaus alusvedestä Happitilanteen parantaminen, ravinnekiertojen hallinta Patorakenteet, putki, tms. Esim. altaissa, joihin nousevan tulvan aikana tulee enemmän kiintoainentta ja ravinteita kuin laskevan tulvan aikana Erityisesti tekojärvissä voidaan lähtevä vesi poistaa alusvedestä

30 Toimenpiteet: Miten veden laatuun voidaan vaikuttaa Virtaamien lisääminen Ravinteiden, kiintoaineen, suolaisuuden, ym. vähentäminen, huuhtelu Kalkitus Happamuuden vähentäminen, veden puskurikapasiteetin lisääminen Veden siirto valuma-alueen ulkopuolelta Kalkkiyhdisteiden (CaCO 3, Ca(OH) 2, CAO, CaMgCO 3 ) lisääminen vesistöön tai valuma-alueelle Kallis, lisäveden saatavuus usein ongelmallista (esim. Tuusulanjärvi; useat laajat suolaantuneet alueet aridisilla alueilla) Kalkkiköyhillä peltoalueilla käytetty kauan; vesienhoidon menetelmänä yleistynyt Pohjoismaissa, Kanadassa ym luvulta. Ekologisia haittoja.

31 Kiitos! Kuvat: Tiiu Anttinen