KYMIJÄRVEN MIXOX-HAPETUS VUONNA 2016

Transkriptio

1 Lahden kaupunki tekninen ja ympäristötoimiala Lahden seudun ympäristöpalvelut KYMIJÄRVEN MIXOX-HAPETUS VUONNA 26 Kuopiossa Eeva Kauppinen Yrittäjäntie 2, 7 KUOPIO Puh Kotipaikka: Kuopio, Y-296- tiedustelut@vesieko.fi

2 2 Sisällys KYMIJÄRVEN MIXOX-HAPETUS VUONNA 26. Johdanto 3 2. Kymijärven hapettimen toiminta vuonna Sää 4 4. Tulokset a. Talvi 6 b. Avovesikausi 7. Yhteenveto ja johtopäätökset Yrittäjäntie 2 Y-tunnus:296-7 Kuopio tiedustelut@vesieko.fi Puh

3 3. Johdanto Lahden kaupungin ja Nastolan kunnan rajalla sijaitsevan rehevän Kymijärven vedenlaatua on seurattu vuodesta 966 lähtien. Nykyisin näytteenotosta vastaa Lahden seudun ympäristöpalvelut ja analysoinnista Ramboll Analytics. Näytteitä on otettu pisteistä Rekolanpohja ( ) ja Lapinkivi ( ). Näytteitä on otettu molemmista näytepisteistä -2 kertaa talviaikana ja -2 kertaa kesäaikana. Rekolanpohja vastaa Ympäristöhallinnon Hertta-tietokannassa ilmoitettua pistettä Myllypohja ja Lapinkivi vastaa pistettä Kymijärvi keskiosa. Kymijärven syvänteitä vaivaa kesäaikainen ja ajoittain myös talviaikainen pohjanläheisen veden heikko happitilanne. Heikon happitilanteen seurauksena Rekolanpohjan sedimentistä vapautuvien ravinteiden (Kok.P) määrä lisääntyy erityisesti kesäaikana, nostaen pohjanläheisen veden fosforipitoisuutta. Rekolanpohjan syvänteellä ongelma on jokakesäinen ilmiö. Lapinkiven syvänteellä happiongelmia esiintyy melko säännöllisesti lopputalvella. Kesällä pohjanläheisen veden heikko happitilanne pääsee kehittymään silloin, kun syvänteen vesi kerrostuu päällys- ja pohjanläheisen veden lämpötilaerojen kasvaessa. Tuulille alttiin Lapinkiven syvänteen kesäaikainen lämpötilakerrostuneisuus purkautuu kuitenkin usein jo kesäkuun lopulla tai elokuun puolivälissä, nostaen pohjanläheisen veden happipitoisuutta. Kymijärven Rekolanpohjan syvänteen hapetus aloitettiin kesäkuussa 2 yhdellä Mixox MC -hapetinlaitteella (hapensiirtoteho noin 3 kgo 2/d, pumppausteho m 3 /d, sähkönkulutus 4,4 kwh/d). Maaliskuussa 29 (9.3.29) Mixox MC -hapetinlaite vaihdettiin suurempitehoiseen Mixox MC-7-laitteeseen (hapetusteho noin 29 kgo 2/d, pumppausteho 3 m 3 /d, sähkönkulutus 26,4 kwh/d), sillä alustavan tarkastelun perusteella pienemmän laitteen hapetusteho ei ollut riittävä ja syvyysluotauksessa Rekolanpohjan syvännealueen havaittiin olevan tilavuudeltaan selkeästi aiempaa arviota suurempi. Hapetusurakoinnista vastaa Vesi- Eko Oy Water-Eco Ltd. Nykyinen hapetussopimus on voimassa toistaiseksi (..22 alkaen). Liitteessä on esitelty Mixox -hapetusperiaate. Liitteessä 2 on esitetty hapettimen sijainti, vedenlaadun tarkkailuhavaintopaikka ja syvyystiedot 3..2 tehtyyn luotaukseen perustuen. Tässä raportissa tarkastellaan hapetuksen vaikutuksia Kymijärven happitilanteeseen ja vedenlaatuun. Raportti perustuu ympäristöhallinnon Herttavedenlaatujärjestelmästä (Oiva - ympäristö- ja paikkatietopalvelu) haettuihin vedenlaatutietoihin, sekä Ramboll Finland Oy:n analysoimiin tuloksiin (näytteenottaja Lahden seudun ympäristöpalvelut). Vuoden 26 tulokset liitteenä 3. Raportissa tarkastellaan pääasiassa Rekolanpohjan (Myllypohja) syvänteen vedenlaatua.

4 4 2. Kymijärven hapettimen toiminta vuonna 26 Kymijärven Rekolanpohjan (Myllypohja) hapetin pysäytettiin syystäyskierron ajaksi ja käynnistettiin uudelleen talvikaudeksi Hapetin toimi keskeytyksettä koko talven. Hapetin pysäytettiin kevään ajaksi , ja käynnistettiin uudelleen Hapetin toimi koko kesän. Syyskuun alussa hapetin pysäytettiin syystäyskierron ajaksi, ja käynnistettiin uudelleen..26 Kymijärven ollessa jo jäässä. 2, 2,, Kymijärvi Mixox MC 7 Mitattu virta (A) Kuva. Kymijärven Mixox MC 7-hapetinlaitteen virrankulutus hapetuskaudella Sää Talvi 26 alkoi tavanomaista kylmempänä. Tammikuun keskilämpötila oli 6,4 astetta vertailukauden tammikuun keskiarvoa matalampi. Tammikuussa myös satoi vähän. Lopputalvea kuvaa leuto ja ajoittain sateinen sää (helmikuu ja huhtikuu), jonka seurauksena virtaamat nousivat jo helmikuussa, tasaantuen hieman maaliskuussa. Huhtikuuhun ajoittui virtaamahuippu, joka laski nopeasti toukokuun tavanomaista lämpimämpien kelien ja vähäsateisuuden vuoksi. Toukokuun lämpimien kelien seurauksena pintavesien lämpötilat nousivat nopeasti. Lämpimän toukokuun jälkeen myös kesäkuu oli hivenen tavanomaista lämpimämpi, kun taas heinä- ja elokuussa kuukausikeskilämpötilat jäivät hieman alle pitkänajan keskiarvon. Syyskuu oli lämmin, loka-marraskuu hivenen tavanomaista viileämpiä ja joulukuu keskimääräistä lämpimämpi. Kesä- ja heinäkuussa satoi hieman tavanomaista enemmän, kun taas elo-, syys- ja lokakuussa oli vähäsateista. Marraskuussa satoi hivenen tavanomaista enemmän. Joulukuun sadesumma edusti vertailukauden keskiarvoa. Vuosien välinen vaihtelu vedenlaadussa selittyy osittain säätilan vaihteluilla. Sateet lisäävät ravinnevalumia ja lämmin ja sateinen talvi näkyy vesistöissä seuraavan kesän kohonneina ravinnepitoisuuksina sekä mahdollisina voimakkaampina leväkukintoina.

5 Yhteenveto vuoden 26 lämpötiloista ja sadannasta Lahdessa on esitetty kuvassa 2. Lähde: Suomen Ilmatieteen laitoksen ilmastokatsaus. Lämpötila- ja sadantatietoja on verrattu kauden 9-2 keskiarvoon. Kuukauden keskilämpötila, o C Vuoden keskilämpötila, o C Lahti , 6,, 4, 3, 2,,, Kuukauden sademäärä, mm Vuoden sadesumma (mm) Lahti Kuva 2. Kuukauden keskilämpötila ja sademäärät Lahden seudulla vuosina sekä vertailukaudella Kuukaudet 4. Tulokset Lämpötila o C Kymijärven Rekolanpohjan hapetussyvänteeltä otettiin vesinäytteet 2.2., 9.3. ja..26. Lapinkiven syvänteen vesinäytteet otettiin ja Rekolanpohja Happi, mg/l Kokonaistyppi, µg/l Kokonaisfosfori, µg/l Kuva 3. Kymijärven Rekolanpohjan lämpötila, happi, kokonaisfosfori- ja -typpipitoisuus vuonna 26.

6 6 a. Talvi Rekolanpohjan talvihapetus aloitettiin Ensimmäinen talvinäyte otettiin samana päivänä, jolloin Rekolanpohjan hapetussyvänne oli lämpötilakerrosteinen (p- m 3,2 oc). Happitilanne pohjan lähellä oli heikentynyt ( 2,6 mg/l). Pohjanläheisen veden kokonaisfosforipitoisuus oli,6-kertainen päällysveteen verrattuna (m 4 µg/l, 23 µg/l). Kolmetoista päivää hapettimen käynnistämisen jälkeen (9.3.6) Rekolanpohjan hapetussyvänteen pohjanläheiseen veteen liuenneen hapen määrä oli noussut pitoisuuteen 4, mg/l. Helmikuun havaintokertaan verrattuna ravinnepitoisuudet olivat laskeneet niin päällys- kuin alusvedessä: µgkok.p/l, 4 µgkok.p/l. Vesirungon lämpötiloissa ei juuri ollut tapahtunut muutosta helmikuun havaintokertaan verrattuna. Maaliskuun havaintokerralla Lapinkiven vertailusyvänteen pohjan läheinen vesi oli lämpimämpää kuin Rekolanpohjan syvänteellä ( 4, o C), ja happitilanne heikompi (, mg/l). Kokonaisfosforipitoisuuden perusteella merkittävää sisäistä kuormitusta ei havaittu (m 9 µg/l, 2 µg/l). Lämpötila, o C Hapetuksen aloitus 6.2 Happi mg/l Kokonaisfosfori µg/l Kokonaistyppi µg/l Sähkönjohtavuus ms/m ph 7,3 7,2 7, 7 6,9 6, 6,7 6,6 6, Kuva 4. Kymijärven Rekolanpohjan hapetussyvänteen talviaikaiset lämpötilat, happi-, kokonaisfosfori- ja kokonaistyppipitoisuudet, sekä sähkönjohtokyky ja ph päällys ()- ja alusvedessä () vuosina Punainen katkoviiva kuvaa hapetushoidon tehostusta maaliskuussa 29 (hapetus aloitettu kesäkuussa 2).

7 7 b. Avovesikausi Elokuun alkupuolen havaintokerralla (..26) Rekolanpohjan hapetussyvänne oli lämpötilakerrosteinen. Alusvesi oli lämmennyt hapetuspumppauksesta johtuen, pohjanläheisen veden lämpötilan ollessa lähes 7 o C ja päällysveden 9 o C. Happitilanne oli heikompi kuin vastaavaan aikaan elokuussa 2. Happea pohjan lähellä oli, mg/l (2:,4 mg/l). Rekolanpohjan hapetussyvänteen heikosta happitilanteesta johtuen kokonaisfosforipitoisuus oli pohjan lähellä kolminkertainen päällysveteen verrattuna (m µg/l, 3 µg/l). Lapinkiven vertailusyvänne oli elokuun havaintokerralla tasalämpöinen (9 o C) ja happitilanne oli hyvä (, mg/l). Vesirungon kokonaisfosforipitoisuus oli ka. 2, µg/l. Lämpötila, o C 2 2 Happi mg/l Kokonaisfosfori µg/l Kokonaistyppi µg/l Sähkönjohtavuus ms/m ph,,6,4,2 7, 7,6 7,4 7,2 6, 7 6,6 6, Kuva. Kymijärven Rekolanpohjan hapetussyvänteen loppukesän aikaiset (heinäelokuu) lämpötilat, happi-, kokonaisravinnepitoisuudet, sähkönjohtavuus ja ph päällys ()- ja alusvedessä ( = m) vuosina Punainen katkoviiva kuvaa hapetustehon lisäämishetkeä 3/29 (hapetus aloitettu kesäkuu 2).

8 . Yhteenveto ja johtopäätökset Kymijärven Rekolanpohjan syvännettä on hapetettu kesäkuusta 2 lähtien. Hapetuksen avulla alusvesi pyritään pitämään hapellisena sisäisen kuormituksen estämiseksi ja järven vedenlaadun parantamiseksi. Hapetushoidossa käytettiin aluksi Mixox MC -hapetinlaitetta, mutta sen kesäaikainen hapetusteho oli liian pieni. Talviaikaiseen hapetukseen hapettimen hapetusteho olisi todennäköisesti ollut riittävä. Maaliskuussa 29 syvänteeseen vaihdettiin suurempitehoinen Mixox MC 7-hapetinlaite. Vuosien tulosten perusteella voidaan todeta, että nykyisen Mixox MC 7- hapetinlaitteen teho on talvella riittävä, mutta kesällä niukka. Lyhytaikaisetkin hapettimen pysähdykset ja vuosien väliset erot mm. helteistä johtuen vaikuttavat merkittävästi alusveden happitilanteeseen. Kesän hapettomat kaudet ovat kuitenkin lyhentyneet syystäyskierron alkaessa normaalia aikaisemmin Hapetuksen vaikutuksesta sedimentin ravinteidenpidätyskyky on hiljalleen parantunut. Erityisesti kolmen viime vuoden aikana tilanne on ollut aiempaa parempi. Kymijärven hapetusta voidaan jatkaa nykyisellä, hapetustarpeen niukasti täyttävällä Mixox 7-laitteella. Kuopiossa Erkki Saarijärvi Toimitusjohtaja, limnologi Lähteet: Kauppinen, E. ja Saarijärvi, E. 27. Kymijärven hapetussuunnitelma. Vesi-Eko Oy Water-Eco Ltd. Lappalainen, K.M. 99: Tuusulanjärven happitilanteen parantamismahdollisuuksia. Vesi-Eko Oy, Kuopio. 2 s. Tolonen, K.T., 22. Alusveden hapetuksen vaikutukset Kymijärven syvännepohjaeläimistöön PHOSLOCK-käsittelyä edeltävä tila syksyllä 2. Jyväskylän yliopiston Ympäristöntutkimuskeskus, tutkimusraportti 39/22.

9 LIITE. Mixox hapetusmenetelmä Hapettamisen tarkoituksena on ylläpitää pohjanläheisen veden happipitoisuutta tarpeeksi korkeana, jotta hapettomuudesta johtuvan ns. sisäisen kuormituksen seurauksena sedimentistä veteen vapautuvien ravinteiden määrä vähenisi. Pohjan pysyessä hapellisena, viihtyvät siellä myös järven kannalta tärkeät pohjaeläimet, jotka pohjaa pöyhiessään kuljettavat happea syvemmälle sedimenttiin, parantaen siten edelleen pohjan tilaa. Hapetuksen avulla pyritään myös elvyttämään pohjan aerobista (hapellinen) hajotustoimintaa, ja sitä kautta estämään anaerobisissa prosesseissa syntyvien haitallisten aineiden syntymistä (rikkivety, metaani, ammonium). Sedimentin metaanin tuotannon vähentyessä kaasukuplien aiheuttama sedimentin resuspensio vähenee, vähentäen samalla sedimentistä veteen vapautuvien ravinteiden määrää. Järvissä alusveden ja päällysveden lämpötilaerot aiheuttavat kesällä ja talvella voimakkaan tiheyseron vesikerrosten välille, estäen siten hapen luonnollisen siirtymisen pinnalta pohjalle. Mixox-hapetusmenetelmä perustuu hapekkaan ja kevyemmän päällysveden pumppaamiseen pohjan lähelle kerrosteisuuskausien aikana. Syksyllä ja keväällä, kun järven vesi on tasalämpöistä ja tuulet pääsevät sekoittamaan sitä, Mixox-hapetuspumppu voi olla pysähdyksissä. Pohjalle pumpattavaan päällysveteen ei lisätä ilmaa tai happea kuten ilmastimissa, joten laitteen energiantarve on pienempi (Mixox MC 7,3 kgo 2/kWh päällysveden happipitoisuuden ollessa, mg/l, ilmastin yleensä kg/ kwh). Menetelmän luonteesta johtuen Mixox-hapetus ei sovellu talviaikaiseen käyttöön sellaisissa järvissä, joista happi saattaa loppua kokonaan ennen kevättä. Kun hapekasta päällysvettä johdetaan vähähappiseen tai hapettomaan alusveteen, happea siirtyy virtauksen ja päällysveden happipitoisuuden tulon mukainen määrä. Alusveteen pumpattu päällysvesi sekoittuu tiheyserojen vuoksi tehokkaasti (kuva 3). 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. Mixox -hapetusmenetelmä.

10 4 2 6 m Mittakaava :24 Peruskarttalehti: 36 Koordinaatisto: YKJ Nurkkakoordinaatit: , , /J.H./3..2

11 Ottopaikka Pvm Havaintosyv., m Näkösyv., m Maks syv, m Lämpötila oc Sameus NTU Väriluku mgpt/l ph Sähkönjoht. ms/m Happipit.(O2) mg/l Kymijärvi, Lapinkivi ,,4 7, ,4 7,9 Kymijärvi, Lapinkivi , 2 6,7, 3,, 92 2 Kymijärvi, Lapinkivi ,7,9 4 7, 3 7, 4 7,9 2 Kymijärvi, Lapinkivi 34..6,6 7, 3, 9,3 3 Kymijärvi, Lapinkivi Kymijärvi, Rekolanpohja ,7 9,2,, 2,2, 4 Kymijärvi, Rekolanpohja ,7 9,2 3,2 3,7 2 2,6 2,2, Kymijärvi, Rekolanpohja ,2 9,9 7, ,7 49 Kymijärvi, Rekolanpohja , 4 4, 34, 4 Kymijärvi, Rekolanpohja ,7 3, 7 7, 62 Kymijärvi, Rekolanpohja , 6 6, 4, 4, 6, 3 Kymijärvi, Rekolanpohja Hapen kyll. % Kiintoaine (GF/C) mg/l CODMn mg/l Kok. N, µg/l Kok.P µg/l Klorof. - a µg/l