KYMIJOEN ALAOSAN POHJAELÄINTARKKAILU (pehmeät pohjat) VUONNA 2010 Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n julkaisu no 225/2013 Marja Anttila-Huhtinen ISSN 1458-8064
TIIVISTELMÄ Tässä julkaisussa on käsitelty Kymijoen alaosan yhteistarkkailun pehmeiden pohjien pohjaeläintutkimuksen tulokset syksyltä 2010. Pehmeiden pohjien pohjaeläinnäytteet otettiin kuudesta suvantomaisesta paikasta joessa sekä näiden yläpuolisesta Pyhäjärvestä että alapuolisesta Tammijärven järvialtaasta. Uutena näytepaikkana vuoden 2010 tutkimuksessa oli Mäkikylän alapuolinen näyteasema. Kaikki näytteet otettiin pehmeältä liejupohjalta Ekman-pohjaeläinnoutimella (8 rinnakkaisnostoa). Tutkimusalueista Pyhäjärvi ja ylin jokinäyteasema (Voikkaa) ovat Kymijoen alaosan nykyisen kuormituksen yläpuolella. Koko aineistosta tavattiin kaikkiaan 50 lajia. Pohjaeläinten kokonaistiheys oli näyteasemilla 860 2 200 yks/m 2 ja biomassa 1,0 5,7 g/m 2 (WW). Koko aineiston tyypillisimpiä ja yleisimpiä lajeja olivat jokapaikan surviaissääskilajit (Paralauterborniella nigrohalteralis, Procladius). Varsinaisista indikaattorilajeista yleisimpiä olivat rehevän pohjan harvasukasmadot (Limnodrilus hoffmeisteri, Potamothrix hammoniensis) ja lievästi karun pohjan surviaissääskilajit (Polypedilum pullum, Stictochironomus sticticus). Rehevän pohjan indikaattorilajia Chironomus surviaissääskentoukkaa tavattiin kaikilla näyteasemilla, mutta vain Tammijärvellä se oli yleisin surviaissääski-indikaattorilaji. Hitaasti virtaaville jokiosuuksille kehitetyn surviaissääski-indeksin (RCI) mukaan Kymijoen suvantopaikat olivat pohjanlaadultaan lievästi karuja reheviä. Vaikka Voikkaa oli ollut näytteenottoaikaan jätevesikuormituksesta vapaata jo noin 18 vuotta, niin tämä ei tullut selkeästi esille pohjaeläintuloksissa. Tulosta selittänee osaltaan hajakuormituksen merkityksen korostuminen samalla kun varsinaisen jätevesikuormituksen osuus Kymijoen kokonaiskuormituksesta on vähentynyt. Oma vaikutuksensa on myös sillä, että näytealueet ovat joen suvantomaisia painanteita, jotka edustavat joen heikointa ja hitaimmin puhdistuvaa pohjanlaatua. Surviaissääskilajiston perusteella pohjan tila oli Kuusankoskea lukuun ottamatta heikentynyt kaikilla jokipaikoilla vuodesta 2008. Järvialtaiden tuloksissa tuli hyvin esiin Kymijoen rehevöityminen alajuoksua kohti. Pyhäjärven ja Tammijärven lisäksi tarkasteluun otettiin mukaan myös Kymijoen yläosalla olevan Konnivesi. Myös molemmilla järvialtailla pohjan tila oli heikentynyt vuodesta 2008. Pohjasedimentin toksisuutta arvioitiin Chironomus toukkien (Diptera, Chironomidae) hampaiden epämuodostumavasteen perusteella. Tämän tutkimuksen alhaisin epämuodostumien esiintymisfrekvenssi todettiin Pyhäjärvellä eli tutkimuksen vertailualueella, jossa epämuodostumien esiintymisfrekvenssi oli vain 3 %. Kuusankoskella, Mäkikylässä, Inkeroisissa ja Tammijärvessä epämuodostumien esiintyminen oli verrattain yleistä tai erittäin yleistä (12-43 %), ja tulokset poikkesivat erittäin merkitsevästi referenssitasosta. Erottelussa ja Karhulassa epämuodostumien esiintyminen oli vähäisempää (7 %). Saatujen tulosten valossa näyttää siltä, että vaikka Kymijoen suvantomaisetkin alueet ovat jo puhdistuneet niin, että niiden pohjaeläinyhteisössä esiintyy jo runsaasti lievästi karun pohjan surviaissääskilajistoa, niin sedimenteissä on edelleen biologisesti haitallisia aineita. Näitä biologisesti haitallisia vierasaineita on edelleen myös Voikkaan suvantoalueella, vaikka alueelle ei ole tullut jätevesikuormitusta 18 vuoteen.
SISÄLLYS sivu Tiivistelmä Sisällys 1 Johdanto 1 2 Tarkkailualue 1 2.1 Kuormitus 2 2.2 Veden laatu 6 3 Aineisto ja menetelmät 6 3.1 Varsinaiset pohjaeläinnäytteet 7 3.2 Chironomus epämuodostumanäytteet 8 4 Tulokset 10 4.1 Pohjan laatu 10 4.2 Lajisto ja pohjaeläinyhteisöt 11 4.3 Bioindeksit ja pohjantila 14 4.4 Chironomus-toukkien epämuodostumat 19 5 Tarkkailun jatkaminen 24 6 Yhteenveto 25 Viitteet 27 Liitteet 1-3
24.01.2013 1 JOHDANTO Kymijoen alaosan (Pyhäjärvi- meri) ja sen edustan merialueen kuormittajilla on Itä-Suomen vesioikeuden määräämä velvoite tarkkailla kuormituksen vaikutuksia vastaanottavassa vesistössä. Velvoite on toteutettu kuormittajien yhteistarkkailuna, jossa käytännön vesistötutkimuksista vastaa Kymijoen vesi ja ympäristö ry. Vuonna 2010 tarkkailu noudatti Kaakkois-Suomen ympäristökeskuksen vuonna 2005 hyväksymää tarkkailuohjelmaa (Dnro 0498Y0085-103). Ohjelman mukaan Kymijoen rehevyysseurantaa toteutetaan joka vuosi siten, että pohjaeläin- ja perifytontutkimukset vuorottelevat. Pohjaeläintutkimukseen kuuluu suvantopaikkojen Ekman-näytteenottoon perustuvan pohjaeläintutkimuksen rinnalla toteutettava surviaissääskien kotelonahkamenetelmä (Chironomid Pupal Exivial Technique, CPET) (Wilson & Ruse 2005). Ohjelman mukaan pohjasedimentin toksisuutta arvioidaan pehmeillä pohjilla esiintyvän Chironomus-lajin toukkien hampaiden epämuodostumavasteen perusteella. Tämä julkaisu käsittelee Kymijoen rehevöitymisseurantaan kuuluvan pehmeiden pohjien pohjaeläintutkimuksen tulokset vuodelta 2010. Samana vuonna toteutetun surviaissääskien kotelonahkamenetelmän tulokset on raportoitu erikseen (Raunio 2013). Tässä julkaisussa raportoituihin tarkkailuohjelman mukaisiin pohjaeläintutkimuksiin osallistuivat seuraavat Kymijoen alaosan kuormittajat (yläjuoksulta lukien) (kartta kuva 1): UPM Kymmene Oyj, Voikkaa Voikkaan paperitehdas, lopettanut 6/06 UPM Kymmene Oyj, Kymi Kymin paperitehdas Kuusanniemen sulfaattisellutehdas Kouvolan kaupunki Akanojan puhdistamo Mäkikylän puhdistamo Myllykoski Paper Oy Myllykosken paperitehdas Kymen Vesi Oy Halkoniemen puhdistamo, lopettanut 8/10 Huhdanniemen puhdistamo, lopettanut 9/10 Stora Enso Publication Papers Oy Ltd Anjalan paperitehdas Stora Enso Ingerois Oy Inkeroisten kartonkitehdas Sonoco-Alcore Oy Karhulan kartonkitehdas 2 TARKKAILUALUE Tarkkailualue käsittää Kymijoen alaosan eli Kymijoen Pyhäjärvestä mereen (kartta kuva 1). Tällä välillä on vain muutamia järvilaajentumia ja vesialue on luonteeltaan hyvin jokimainen. Kymijoki saa lisävesiä Jaalan Pyhäjärven kohdalla Mäntyharjun reitiltä, ja Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n julkaisu no 225/2013 1
edelleen Kuusankosken yläpuolella Valkealan reitiltä ja lähempänä merta Tammijärven alueelle laskevista Tallus- ja Teutjoesta. Pernoon kohdalla Kymijoki haarautuu kahteen virtaamaltaan lähes yhtä suureen haaraan. Läntinen haara laskee mereen Ruotsinpyhtään ja Pyhtään rajalla, itäinen päähaara Kotkan kaupungin kohdalla. Kymijoen keskisyvyys on 9,5 metriä. Joen pituus Pyhäjärvestä mereen on noin 85 kilometriä. Vesi virtaa Pyhäjärvestä mereen Kymijoen keskivirtaamalla (MQ 1971-2000 307 m 3 /s ) noin kolmessa vuorokaudessa. Tutkimusvuonna 2010 Kymijossa virtasi normaalia vähemmän vettä; keskivirtaama oli 243 m 3 /s (Kuusankoski) pitkän ajan keskivirtaaman ollessa 307 m 3 /s. Maakäyttöä hallitsevat Kymijoen alaosalla metsät ja pellot. Soita on vähän, mikä näkyykin Kymijoen veden kirkkautena. 2.1 KUORMITUS Kymijoen alaosalle tulee jätevesikuormitusta sekä teollisuudesta että kunnallisilta jätevedenpuhdistamoilta (kartta kuva 1). Kymijoen alaosalle tulevaa kuormitusta on käsitelty vuosittaisissa yhteistarkkailun yhteenvedoissa, joista viimeisimmät ovat vuosilta 2010 (Åkerberg 2011) ja 2011 (Åkerberg & Raunio 2012). Vastaavasti viimeisin pitkäaikaisraportti, jossa on käsitelty pidemmällä aikavälillä Kymijoen jätevesikuormituksen kehitystä, on vuosilta 2000 2009 (Kymijoen vesi ja ympäristö ry 2011). Taulukossa 1 on esitetty kuormittajakohtaisesti Kymijoen pistemäinen jätevesikuormitus vuonna 2010. Teollisuus oli edelleen selkeästi suurin jätevesikuormittaja kiintoaineen ja happea kuluttavan kuormituksen osalta (BOD ja COD-kuormitus). Teollisuuden fosforikuormitus oli vuonna 2010 noin kaksi kertaa suurempaa kuin yhdyskuntien, mutta typpikuormituksessa yhdyskunnat ylittivät teollisuuden. Kymijoen mereen kuljettamista kiintoaine- ja ravinnemääristä kuitenkin suurin osa on peräisin yläpuolisesta vesistöstä ja alaosan hajakuormituksesta (Åkerberg 2011). Teollisuus otti käyttöön aktiivilietelaitokset 1980 90 lukujen taitteessa, mikä näkyi tuolloin erityisesti happea kuluttavan orgaanisen aineen (BOD ja COD) kuormituksen vähenemisenä. Samalla myös teollisuuden kiintoaine- ja fosforikuormitus pienenivät. Viimeisen 10 vuoden aikana muutokset teollisuuden jätevesikuormituksessa ovat kuitenkin olleet huomattavasti vähäisempiä (kuva 2). Vuonna 2010 jätevesikuormitus oli monen parametrin osalta vähän edellisiä vuosia suurempaa. 2 Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n julkaisu no 225/2013
Kuva 1. Kymijoen alaosan pohjaeläintutkimuksen näyteasemat (punaiset pisteet) ja jätevesien purkupisteet (mustat pisteet) vuonna 2010. Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n julkaisu no 225/2013 3
Taulukko 1. Kymijoen alaosan pistekuormitus vuonna 2010. Lisäksi AOX-kuormitus UPM- Kymmene, Kymiltä 275 kg/vrk. Kunnalliset jätevedenpuhdistamot Halkoniemi ja Huhdanniemi lopettivat toimintansa elo-syyskuussa 2010. 2010 Kuormittaja TEOLLISUUS Jätevesi K-aine BOD 7 COD Cr Kok.P Kok.N m 3 /vrk kg/vrk kg/vrk kg/vrk kg/vrk kg/vrk UPM-Kymmene, Kymi, paperit. ja sulfaattisellut. Myllykoski Paper, paperit. Stora Enso, Anjalan paperi- ja kartonkitehtaat Sonoco-Alcore, Karhulan kartonkit. 86 685 834 440 25 053 10,6 184 23 701 541 130 3 440 11,0 121 29 150 1575 550 10 673 11,7 374 757 11 120 Teollisuus yhteensä 140 293 2 961 1 120 39 286 33 679 YHDYSKUNNAT Jätevesi K-aine BOD 7 ATU COD Cr Kok.P Kok.N m 3 /vrk kg/vrk kg/vrk kg/vrk kg/vrk kg/vrk Kuusankoski, Akanoja 10 532 330 120 660 6,8 350 Kouvola, Mäkikylä 14 746 287 197 889 10 455 Anjala * Halkoniemi * Huhdanniemi 2 266 58 58 185 1,1 58 2 696 43 62 149 0,9 70 Pyhtää, Vastila 3 0,1 0,04 0,1 0,003 0,05 Yhdyskunnat yhteensä 30 243 718 437 1 883 19 933 Teollisuus + yhdyskunnat 170 536 3 679 1 557 41 169 52 1 612 Kymijoen alaosan suurin yhdyskuntajätevedenpuhdistamo oli vuonna 2010 ravinnekuormituksen mukaan Kouvolan Mäkikylän puhdistamo (taulukko 1). Yhdyskuntapuhdistamoiden puolella suurin muutos on ollut pienten puhdistamoiden toiminnan lopettaminen ja jätevesien johtaminen suuriin keskuspuhdistamoihin. Tutkimusalueella on lopettanut 1980-luvun lopulta vuoden 2010 loppuun yhteensä 11 yhdyskuntapuhdistamoa, joista osa kuormitti suoraan Kymijoen alaosaa ja osa purki jätevetensä johonkin Kymijoen alaosalle laskevaan pikkujokeen. 4 Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n julkaisu no 225/2013
Kuva 2. Kymijoen alaosan jätevesikuormituksen happea kuluttavan aineksen (BOD 7 ja COD Cr ) sekä kiintoaine- ja ravinnekuormituksen (kg/vrk) kehitys vuosina 2001 2010. Lähde: Kaakkois-Suomen ELY-keskus. Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n julkaisu no 225/2013 5
2.2 VEDEN LAATU Kymijoen veden laatua seurataan sekä kuormittajien yhteistarkkailututkimuksessa että viranomaisten toimesta, ja tulokset on käsitelty jokavuotisissa yhteistarkkailun yhteenvedoissa (Åkerberg 2011, Åkerberg & Raunio 2012) ja pitkäaikaisyhteenvedossa (Kymijoen vesi ja ympäristö ry 2011). Happea kuluttava orgaanisen aineen kuormitus ei ole enää pitkiin aikoihin aiheuttanut joessa happiongelmia edes pienimmillä virtaamilla, eikä veden happipitoisuudessa ole juurikaan eroa eri näyteasemien välillä. Piste- ja hajakuormituksen vaikutus näkyy tosin edelleenkin useimpien mitattujen aineiden pitoisuusnousuna Rapakosken (kuormituksen yläpuolella) ja kuormituksen alapuolisten näyteasemien välillä, mutta pitoisuusnousut eivät ole erityisen suuria (taulukko 2). Hyvän happitilanteen lisäksi kuormituksen väheneminen näkyy selkeimmin siinä, että jokiveden fosforipitoisuus on laskenut kuormitetulla osalla noin puoleen 1980-luvun tasosta, kun taas kuormituksen yläpuolella fosforipitoisuus on pysynyt jokseenkin samalla tasolla. Vuosien 2009-2010 fosforipitoisuuksien perusteella kuormituksen yläpuolinen alue oli niukasti karun puolella, kun taas kuormituksen alapuolinen alue oli selkeämmin lievästi rehevää. Vesienhoitoprosessiin liittyvässä ekologisen tilan luokittelussa Kymijoen vedenlaatuluokaksi on todettu hyvä. Lopullisen ekologisen luokan on todettu kuitenkin olevan vain tyydyttävä, mitä selittävät sekä joen pohjan haitalliset aineet että joen hydrologis-morfologiset tekijät (Niittyniemi ym. 2010). Taulukko 2. Kymijoen alaosan vedenlaatu kuormituksen yläpuolella (Rapakoski) ja kuormituksen alapuolella (Huruksela ja Karhula) vuosien 2009-2010 tulosten perusteella (tulosten keskiarvo ja keskihajonta). Lähde:Hertta. Näyteasema (havaint. määrä) Kok.P µg/l keskiarvo (S.D) Kok.N µg/l keskiarvo (S.D) Sähkönj ms/ml keskiarvo (S.D) Sameus FTU keskiarvo (S.D) Rapakoski (24) 9,8 (2,8) 535 (100) 6,8 (0,2) 2,4 (1,4) Huruksela (49) 15,9 (6,0) 612 (92) 8,2 (0,7) 3,9 (2,9) Karhula (24) 17,5 (6,1) 635 (100) 8,4 (0,7) 4,3 (3,2) 3 AINEISTO JA MENETELMÄT Vuoden 2010 pohjaeläinnäytteet haettiin loppusyksystä kaikkiaan kahdeksalta eri näyteasemalta (kartta kuva 1, koordinaatit taulukko 3). Uutena näyteasemana verrattuna vuoden 2008 vastaavaan tutkimukseen oli Mäkikylän alapuolinen näyteasema (as 8A), joka siis sijaitsee Mäkikylän puhdistamon alapuolella. Pyhäjärven ja Tammijärven näyteasemat edustavat Kymijoen alaosan selkeitä järvialtaita tutkimusalueen ylä- ja alapäässä. Kummankin järven näyteasema sijaitsee läpivirtausalueella. Muut kuusi näyteasemaa ovat joen suvantomaisia paikkoja, joilta löytyy pehmeää liejupohjaa. Näyteasemista Pyhäjärvi ja Voikkaa edustavat Kymijoen alaosan nykyisen kuormituksen yläpuolista tilaa ja vastaavasti viisi virtapaikkaa ja Tammijärvi kuormituksen alapuolista tilaa. 6 Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n julkaisu no 225/2013
Taulukko 3. Näyteasemien (nimi pohjaeläinrekisterissä) syvyydet, näytteenottopäivämäärät, pohjanlaatutiedot ja näytteenoton sekä Chironomus -näytteiden koordinaatit vuonna 2010. Asema Syv Pvm Pohjan laatu Koordinaatit m Pyhäjärvi (0) 11,2 14.10. lieju, savi 6766207 3472060 (Kymijoki, Pyhäjärvi 0) hapellinen pintakerros 2 3 cm Chironomus: 6766480 3472313 Voikkaa (1) 10,0 18.10. lieju, savi (kuitua) 6757704 3481090 (Kymijoki, Väkkärä) Kuusankoski (2) 6,2 26.10. lieju, savi, kuitua 6755177 3480159 Kymijoki Kuusankoski 6) Chironomus:6754610 3479214 Mäkikylän alapuoli (8A) 7,8 1.11. lieju, savi, kuitua 6746612 345113 (Kymijoki Mäkikylän alapuoli 8A) kaikissa nostoissa runsaasti öljyä Chironomus:6746599 3485082 Erottelu (9A) 8,2 9,3 18.10. lieju, savi (kuitua) 6741166 3487685 Kymijoki Erottelu 9A Chironomus:6741250 3487697 Inkeroinen (11) 10,7 21.10. lieju, savi, puunpaloja, kuitua 6731374 3490389 Kymij Inkeroinen Koskenalus 11) Karhula (13) 3,0 25.10. lieju, savi, hiekka 6714493 3492893 Kymij Karhula Jäppilänlahti 14) Chironomus:6714604 3492976 Tammijärvi (23) 9,3 26.10. lieju, savi 6717856 3475944 Kymijoki Tammijärvi 23) hapellinen pintakerros n. 1 cm 3.1 VARSINAISET POHJAELÄINNÄYTTEET Näytteenotossa ja -käsittelyssä noudatettiin vesi- ja ympäristöhallinnon ohjeita (Mäkelä ym. 1992, SFS 1989 ja Kantola ym. 2001). Näytteet otettiin Ekman-pohjanoutimella (nro 2, pinta-ala 231 cm 2 ), ja kultakin näyteasemalta otettiin kahdeksan rinnakkaisnostoa, jotka käsiteltiin erikseen. Näytteet seulottiin 0,5 mm:n seulalla ja poimittiin tuoreeltaan laboratoriossa suurennuslampun avulla ja säilöttiin 70 %:een etanoliin. Näytteen suuren tilavuuden vuoksi kaikki Inkeroisten näytteet puolitettiin ennen poimintaa. Tulokset on kuitenkin aina esitetty koko näytteen osalta. Näytteet punnittiin ryhmittäin 0,1 mg:n tarkkuudella. Ennen punnitusta näytteitä pidettiin noin 10 minuuttia vedessä ja sen jälkeen kuivattiin hetken imupaperilla. Nilviäiset punnittiin kuorineen. Suuria simpukoita (Unio, Anodonta) ei punnittu eivätkä ne siis ole mukana kokonaisbiomassassa. Pohjaeläinaineiston määritti Markus Leppä (Probenthos Oy). Eri taksonomisten ryhmien määritystasossa pyrittiin noudattamaan ympäristöhallinnon ohjeita (Meissner ym. 2012). Pohjaeläinaineisto pyrittiin määrittämään tärkeimpien ryhmien osalta lajitasolle ja määrityskirjallisuutena käytettiin soveltuvin osin ympäristöhallinnon internet-sivuilla listattua kirjallisuutta (Ympäristöhallinto 2012). Nostokohtaiset yksilömäärä- ja tuorepainotulokset on viety ympäristöhallinnon (Hertta) pohjaeläinrekisteriin. Pohjaeläinyhteisöjen eroja sekä näyteasemien sisällä että eri näyteasemien välillä vuonna 2010 tarkasteltiin NMS-ordinaatiomenetelmällä ja MRPP-menetelmällä. Aineistosta laskettiin tiettyjen harvasukasmatojen ja surviaissääsken toukkien suhteelliseen runsauteen perustuva jokien hitaasti virtaavien osien bioindeksi, RI (River Index) (Paasivirta 1997) ja tästä kehitelty RCI (River Chironomid Index), joka perustuu pelkästään Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n julkaisu no 225/2013 7
tiettyjen surviaissääskitoukkien suhteelliseen runsauteen (Haikonen ym. 2007). Järvinäyteasemille eli Pyhä- ja Tammijärvelle laskettiin järvien profundaalialueille soveltuva Chironomidae-indeksi (CI), joka perustuu tiettyjen surviaissääsken toukkien suhteelliseen runsauteen (Paasivirta 2000) ja järvien ekologiseen luokitteluun kehitetty uusi PICM pohjaeläinindeksi (Profundal Invertebrate Community Metric) (Jyväsjärvi & Hämäläinen 2011, Aroviita ym. 2012). Ekologisessa luokittelussa saatua indeksiarvoa verrataan vastaavan vesistötyypin vertailuarvoon. Käytetyt bioindeksit on esitelty liitteessä 1 ja PICM:n indikaattorilajilista löytyy julkaisun Aroviita ym. (2012) lajitaulukkoliitteistä. Tutkimusvuosien 2006, 2008 ja 2010 tarkkailuaineistoja vertailtiin Mantelin testillä ja vuosien välistä lajistovaihtelua PerMANOVA testillä. Indikaattorilaji analyysi antoi lisätietoa niistä lajeista, joiden esiintyvyydessä oli suuria vuosien välisiä eroja. Myös koko 2006 2010 aineistoa tarkasteltiin NMS-ordinaatiomenetelmällä, joka kuvasi kaksiulotteisessa ordinaatiossa näytteiden ja näytepisteiden välisiä pohjaeläinyhteisöjen eroja ja yhtäläisyyksiä. Kaikki em. testit tehtiin PC-ORD ohjelmalla. 3.2 CHIRONOMUS-EPÄMUODOSTUMANÄYTTEET Ohjelman mukaan pohjasedimentin toksisuutta arvioitiin surviaissääsken (Diptera: Chironomidae) toukan suuosan epämuodostumiin perustuvalla menetelmällä. Surviaissääsken toukkien suuosissa on havaittu epämuodostumia, joiden esiintymisfrekvenssin on todettu olevan varsin käyttökelpoinen pohjasedimentin saastuneisuuden indikaattori (Vermeulen 1998, Meregalli 2001, Hämäläinen 1999). Epämuodostumia analysoitiin Chironomus suvun surviaissääsken toukista, koska niistä on käytettävissä Suomesta ja myös Kymijoesta aiempaa tutkimustietoa (Kiiski ym. 2007, Vuori ym. 2009, Häkkinen & Anttila-Huhtinen 2009, Anttila-Huhtinen 2010). Kaikilta 8 näyteasemalta kerättiin erillisellä Ekman-näytteenotolla Chironomus toukkia ja näytteet seulottiin maastossa karkealla 1 mm:n seulalla. Pyrkimyksenä oli saada noin 100 riittävän kokoista Chironomus-toukkaa kultakin näyteasemalta. Lisäksi epämuodostumatarkasteluun otettiin mukaan varsinaisista pohjaeläinnäytteistä löytyneet Chironomus toukat. Tutkimuksessa käytetyt Chironomus-suvun toukat määritettiin eri tyyppeihin (Lenz 1954, Lindeberg & Wiederholm 1979 mukaan). Pääkapseleista tehtiin tutkimusmikroskopointia varten preparaatit, joista määritettiin epämuodostumat. Eri toukkavaiheiden epämuodostumafrekvenssien on todettu poikkeavan toisistaan ja olevan suurimpia neljännen toukkavaiheen yksilöillä (Vermeulen 1998, Vermeulen ym. 2000). Jo alun perin epämuodostuma-tarkasteluun otettiin mukaan vain suhteellisen suurikokoiset Chironomus-toukat. Mikroskopoitaessa mitattiin kaikilta toukilta mentumin leveys sekä pääkapselin korkeus gulan ala-reunasta keskihampaan yläreunaan (kuva 3) (Johnson & Pejler 1987, Frouz 2002). Mikroskopoitaessa näiden mittojen on todettu olevan luotettavampia kuin pääkapselin leveyden mittaaminen (Häkkinen & Anttila-Huhtinen 8 Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n julkaisu no 225/2013
2009). Saatuja mittaustuloksia verrattiin edelliseen vastaavaan tutkimukseen eli vuoden 2008 tuloksiin. Chironomus-toukan normaali alaleuan tyvijaoke eli mentum koostuu yhteensä 15 hampaasta, jotka jaetaan keskihampaisiin sekä sisempiin ja ulompiin lateraalihampaisiin (kuva 4). Kaikki preparaateilla olevat pääkapselit käytiin läpi tutkimusmikroskoopilla (Nikon ECLIPSE E400) ja kirjattiin ylös mahdolliset mentumin epämuodostumat, joita ovat esimerkiksi ylimääräiset tai puuttuvat hampaat sekä muu hampaiston epäsymmetrisyys. Toukat, joiden suuosissa havaittiin vain murtumia tai kulumia, kirjattiin normaaleiksi yksilöiksi. A B 280 µm Kuva 3. Toukkavaiheen taustatiedoksi mitattiin mentumin leveys (A) ja pääkapselin korkeus (B) gulan alareunasta keskihampaan yläreunaan. Aineistosta laskettiin kullekin tutkimusalueelle epämuodostumavaste eli epämuodostuneiden toukkien suhteellinen osuus, deformity index (DI). Yleensä epämuodostumafrekvenssi ilmoitetaan prosentteina (DI%). SPSS-ohjelman epäparametrisiin testeihin kuuluvalla binomitestillä verrattiin näyteasemakohtaisia epämuodostumafrekvenssejä normaaliin taustatasoon. Vuoden 2010 Chironomus -epämuodostumapreparaatit olivat myös aineistona Jyväskylän yliopiston & Suomen ympäristökeskuksen ICT-hankkeen osiossa, jossa kehitetään konenäkösovellusta suuosien epämuodostumien havaitsemiseksi automaattisesti (Vuori ym. 2011, Salo ym. 2013). Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n julkaisu no 225/2013 9
OUL OSL K VSL VUL Kuva 4. Chironomus-toukan (C. plumosus/semireductus-t.) normaali mentum. Normaaliin hampaistoon kuuluu 3 kpl keskihampaita (K), 2 kpl oikeita ja vasempia sisempiä lateraalihampaita (OSL ja VSL) sekä 4 kpl oikeita ja vasempia ulompia lateraalihampaita (OUL ja VUL). 4 TULOKSET JA TULOSTEN TARKASTELU 4.1 POHJAN LAATU Näyteasemat/-alueet valittiin siten, että kaikkien asemien kaikki nostot otettiin pehmeältä liejupohjalta. Nostot olivat tilavuudeltaan 1-3 litraa (moodi 1,5 litraa). Nostot olivat tilavuudeltaan pienimpiä Mäkikylän alapuolella (as 8A) ja vastaavasti suurimpia järvialtaissa eli Pyhäjärvellä (as 0) ja Tammijärvessä (as 23). Tarkkailuohjelman mukaisesti Kymijoen pehmeiden pohjien pohjaeläintutkimuksessa kiinnitetään erityistä huomiota näyteasemien välisen ja sisäisen vertailtavuuden parantamiseen. Näyteasemiksi / -alueiksi on valikoitu joen suvantopaikkoja, painanteita, joista löytyy hyvin pehmeää liejupohjaa ja josta saa hyvin ja helposti nostettua kaikki 8 rinnakkaisnostoa. Tällaiset alueet edustavat kuitenkin vain yhtä osaa Kymijoessa esiintyvistä erilaisista pohjatyypeistä ja alueista. Liejun lisäksi kaikilla asemilla esiintyi myös savea ja Karhulan näyteasemalla vähäisessä määrin myös hiekkaa. Kaikilla jokinäyteasemilla Karhulaa lukuun ottamatta esiintyi pohjasedimentissä enemmän tai vähemmän kuitua, mikä tulee erityisesti esille seulonnassa ja joillain asemilla vasta näytteiden poimintavaiheessa. Seuloksen määrän perusteella kuitua oli eniten Inkeroisten näyteasemalla, jossa esiintyi kuidun lisäksi myös puujätettä (taulukko 3). Myös näyteasemien näytteenottosyvyyksissä pyrittiin yhtäläisyyteen, ja suurin osa näyteasemista olikin lähellä 10 metrin syvyyttä. Karhulan näyteasemalla oli kuitenkin syvyyttä vain 3 metriä ja Kuusankoskella 6,2 metriä. 10 Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n julkaisu no 225/2013
4.2 LAJISTO JA POHJAELÄINYHTEISÖT Tutkimuksen lajisto, yksilömäärät ja biomassat nostoa ja neliömetriä kohti on esitetty liitteissä 2.1-2.8. Lisäksi liitteessä 3 on esitetty samassa taulukossa keskitetysti kaikkien näyteasemien neliömetrikohtaiset tulokset. Määritettyjä taksoneja oli kaikkiaan 50. Pohjaeläinten kokonaistiheys vaihteli välillä 855-2181 yks/m 2 (nostojen välinen keskivirhe 8-22 %, keskimäärin 12,3 %) ja kokonaisbiomassa välillä 1,0-5,7 g/m 2 (kuva 5). 3000 Yksilömäärä 2500 2000 yks/m2 1500 1000 500 0 Pyhäj Voikkaa Kuusank Mäkikylä Erottelu Inkeroinen Karhula Tammij Chironomidae Oligochaeta muut 6 Biomassa 5 4 ww g/m2 3 2 1 0 Pyhäj Voikkaa Kuusank Mäkikylä Erottelu Inkeroinen Karhula Tammij Chironomidae Oligochaeta muut Kuva 5. Pohjaeläinten kokonaistiheys (yks/m 2 ) ja kokonaisbiomassa (g/m 2 ) Kymijoen alaosan näyteasemilla vuoden 2010 tutkimuksessa. Kaikilla näyteasemilla tärkeimmät pohjaeläinryhmät sekä yksilömäärältään että biomassaltaan olivat surviaissääsket (Chironomidae) ja harvasukasmadot (Oligochaeta). Tärkeimmät pohjaeläinryhmät olivat selkeästi surviaissääsket ja harvasukasmadot, joiden osuus oli 76-94 % näyteasemien kokonaisyksilömääristä (ka 85 %). Myös biomassoista kahden pääryhmän osuus oli samaa tasoa (84-99 %). Pohjaeläinten yksilömäärä oli suurin Mäkikylässä ja vastaavasti biomassaa oli eniten Tammijärvessä. Sekä yksilömäärät että biomassat olivat pienimmät vertailualueella Pyhäjärvessä. Koko aineiston kaksi tyypillisintä ja yleisintä lajia olivat jokapaikan surviaissääskilajit Paralauterborniella nigrohalteralis ja Procladius. Seuraavina tulivat rehevän pohjan harvasukasmadot Limnodrilus hoffmeisteri ja Potamothrix hammoniensis. Yleisimpiä PICM-indeksin laskennassa huomioitavista Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n julkaisu no 225/2013 11
surviaissääskilajeista olivat Cladopelma viridulum ja seuraavina lievästi karun pohjan surviaissääskilajit Polypedilum pullum ja Stictochironomus sticticus. Jokipaikoista lajeja oli eniten Mäkikylän näyteasemalla (28 taksonia) ja vähiten Inkeroisten näyteasemalla (22 taksonia). Vastaavasti järvinäyteasemilla lajirunsaus vaihteli välillä 15 (Pyhäjärvi) 9 (Tammijärvi). Tällä kertaa näytteissä ei esiintynyt lainkaan uhanalaisuusluokitukseen kuuluvia lajeja. Edellisessä vastaavassa tutkimuksessa (2008) tällainen laji oli soukkojokisimpukka (Unio pictorum), joka kuuluu silmällä pidettäviin lajeihin (NT) (Ympäristöhallinto 2009). Lajin on todettu olevan Kymijoella yleinen ja runsas (Anttila-Huhtinen ym. 2009). Kymijoella tiedetään esiintyvän myös muita uhanalaisia ja suojeltuja lajeja, kuten vuollejokisimpukkaa (Unio crassus), virtaludetta (Aphelocheirus aestivalis) ja keltasurviaista (Potamanthus luteus), mutta nämä kaikki ovat virta- ja koskipaikkojen lajistoa (Anttila-Huhtinen ym. 2009). Nostojen ja näyteasemien pohjaeläinyhteisöjen välistä vaihtelua kuvaavassa NMS ordinaatiossa (kuva 6) vaaka-akseli (akseli 1) erotteli näyteasemat näyteympäristön järvisyyden jokisuuden mukaan. Järvialtaat Pyhäjärvi, Tammijärvi ja Inkeroinen (Koskenalusjärvi) muodostivat oman ryhmänsä ja jokisuvantopaikat oman ryhmänsä. Pystyakselilla (akseli 2) oli havaittavissa jonkinasteista ryhmittymistä näytealueen rehevyyden mukaan. Ylimpänä pystyakselilla oli Pyhäjärvi ja alimpana Tammijärvi. Muut näyteasemat asettuivat näiden kahden välille. NMS-ordinaation mukaan näyteaseman sisäinen vaihtelu oli vähäisintä Pyhäjärven näyteasemalla ja suurinta Inkeroisissa ja Erottelussa. Myös MRPP -testin mukaan näyteaseman sisäinen vaihtelu oli vähäisintä Pyhäjärven ja Voikkaan näyteasemilla, joilla nostojen samankaltaisuusindeksit olivat järjestyksessä 61% ja 60%. Vastaavasti suurinta näyteaseman sisäinen vaihtelu oli Inkeroisten näyteasemalla, jolla samankaltaisuusindeksi oli vain 36 %. Eri näyteasemien välinen ero lajikoostumuksessa oli MRPP-testin mukaan erittäin merkitsevää (testisuure A=0,284, p<0,0001). Parittaisessa vertailussa todettiin lähes kaikkien näyteasemien väliset erot merkitseviksi erittäin merkitseviksi; ainoastaan Mäkikylän ja Erottelun näyteasemien pohjaeläinyhteisöt eivät poikenneet toisistaan merkitsevästi (taulukko 4), mikä oli havaittavissa myös NMS-ordinaatiossa. 12 Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n julkaisu no 225/2013
11.8 0.5 0.3 0.1 0.4 0.8 0.7 0.6 0.2 Axis 2 1.4 Luokka Pyhäjärvi Voikkaa Kuusankoski Mäkikylä Erottelu Inkeroinen Karhula Tammijärvi 11.6 11.4 11.5 23.4 11.1 11.3 23.2 23.6 23.8 23.3 23.5 11.2 9A.6 11.7 8A.1 1.5 1.8 8A.5 1.7 2.2 8A.3 2.3 8A.4 2.4 1.1 1.3 2.5 1.6 8A.2 2.1 13.1 9A.1 2.6 9A.3 9A.7 2.7 13.6 1.2 13.7 13.4 13.2 13.8 8A.8 9A.5 13.3 8A.7 2.8 13.5 9A.4 Axis 1 9A.2 23.1 9A.8 8A.6 23.7 Kuva 6. Näytteenottopaikkojen välistä vaihtelua kuvaavassa NMS-ordinaatiossa vaakaakseli (1. akseli) erotteli näyteasemia niiden näyteympäristön järvisyyden jokisuuden mukaan. Pystyakselilla oli havaittavissa ryhmittymistä näyteaseman rehevyyden mukaan; ylimpänä oli vertailualue Pyhäjärvi ja alimpana rehevä Tammijärvi. Taulukko 4. Näyteasemien pohjaeläinyhteisöjen parittainen testaaminen MRPP-analyysillä, siten että jokinäyteasemia on vertailtu keskenään ja järvinäyteasemia keskenään. Lähes kaikki näyteasemat poikkesivat toisistaan erittäin merkitsevästi. Ainostaan Mäkikylän ja Erottelun näyteasemien pohjaeläinyhteisöt eivät poikenneet merkitsevästi toisistaan. Asemien parittainen vertailu A testisuure p Pyhäjärvi Tammij 0,3200 <0,001*** Voikkaa K koski 0,1533 <0,001*** Voikkaa Mäkikylä 0,1698 <0,001*** Voikkaa Erottelu 0,1453 <0,001*** Voikkaa Inkeroinen 0,1705 <0,001*** Voikkaa Karhula 0,2185 <0,001*** K koski Mäkikylä 0,0706 0,002 ** K koski Erottelu 0,061 <0,001*** K koski Inkeroinen 0,1962 <0,001*** K koski Karhula 0,0596 0,008 ** Mäkikylä Erottelu 0,0034 0,497 Mäkikylä Inkeroinen 0,1517 <0,001*** Mäkikylä Karhula 0,1044 0,001** Erottelu Inkeroinen 0,1248 <0,001*** Erottelu Karhula 0,0715 0,004** Inkeroinen Karhula 0,1866 <0,001*** Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n julkaisu no 225/2013 13
Mantelin testin perusteella vuosien 2010 ja 2008 pohjaeläinaineistoissa oli havaittavissa merkittävää yhdenmukaisuutta (r = 0,75, p=0,003 ** ) eli eri näyteasemien väliset erot ja yhdenmukaisuudet olivat samankaltaisia näissä aineistoissa. Samanlaisia tuloksia saatiin tarkasteltaessa vastaavasti keskenään vuosia 2010-2006 ja vuosia 2008 2006. Mantelin testin näytemäärä jäi kuitenkin pieneksi (n = 7), joten tuloksiin tulee suhtautua varauksella. PerManova testin mukaan eri tutkimusvuosien väliset erot pohjaeläinyhteisöjen koostumuksessa olivat kuitenkin merkitseviä erittäin merkitseviä (taulukko 5). Erityisesti vuosina 2008 ja 2010 näyteasemien pohjaeläinyhteisöt poikkesivat toisistaan. Indikaattorilajianalyysin mukaan esimerkiksi laji Stictochironomus sticticus, jota esiintyi erityisesti vuonna 2008, aikaansai vuosien välistä eroa pohjaeläinyhteisön koostumuksessa. PerManova ja Mantelin testien mukaan pohjaeläinyhteisöjen lajikoostumuksessa ja lajien runsauksissa on siis selviä vuosien välisiä vaihteluja, mutta näyteasemien väliset erot säilyvät lajistomuutoksista huolimatta samankaltaisina. Myös NMS ordinaatiossa, jossa oli mukana kaikkien näyteasemien nostokohtaiset aineistot vuosilta 2006, 2008 ja 2010, tuli näkyviin sama asia; näyteasemien järjestäytyminen kaksisuuntaiseen akselistoon vastasi vuoden 2010 tulosta vain hajonta oli suurempaa (kuva 7, vrt kuva 6). Edelleen vaaka-akseli erotteli näyteasemia näyteympäristön järvisyyden jokisuuden mukaan ja pystyakselilla vastaavasti oli havaittavissa ryhmittymistä näytealueen rehevyyden mukaan. Taulukko 5. Erot näyteasemien pohjaeläinyhteisöissä eri tutkimusvuosina verrattaessa tutkimusvuosia parittain PerManova testillä. Erityisesti vuosina 2008 ja 2010 näyteasemien pohjaeläinyhteisöt poikkesivat merkittävästi toisistaan. Vuosien parittainen vertailu A testisuure p 2006 2008 0,954 0,02* 2006 2010 0,923 0,006** 2008 2010 1,380 <0,001*** 4.3 BIOINDEKSIT JA POHJAN TILA Jokinäyteasemille laskettiin River index (RI) ja River Chironomid Index (RCI) (kuva 8, liitteet 1 ja 3). Kaikki jokiasemat saivat korkeampia arvoja RCI:llä kuin RI:llä eli RI antoi alueista RCI:tä rehevämmän kuvan. RI:n laskemisessa huomioidaan myös harvasukasmadot. Kaikilla pehmeillä jokipohjilla oli runsaasti ekologiselta kertoimeltaan alhaisia harvasukasmatoindeksilajeja (Potamothrix hammoniensis ja Limnodrilus hoffmeisteri), joten niiden osuus korostui RI:n laskemisessa. RI:n mukaan jokiasemat olivat pohjanlaadultaan reheviä; Kuusankoski ja Mäkikylä jo lähellä lievästi karua. RCI:n mukaan suurin osa jokiasemista oli sensijaan lievästi karuja, vain Voikkaa ja Inkeroinen reheviä. RCI:n laskemisessa huomioidaan vaan surviaissääski-indikaattorilajit. Kaikilla jokinäyteasemilla runsaimmat RCI-indikaattorilajit olivat lievästi karua pohjaa ilmentävät lajit Polypedilum pullum ja Stictochironomus sticticus; vain Inkeroisten ja Karhulan asemilla esiintyi runsaana myös rehevän pohjan Microchironomus tener tai Einfeldia lajia. 14 Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n julkaisu no 225/2013
Axis 2 Näyteasema Pyhäjärvi Voikkaa Kuusankoski Erottelu Inkeroinen Karhula Tammijärvi Axis 1 Kuva 7. Vuosien 2006, 2008 ja 2010 yhdistetyssä näytteenottopaikkojen välistä vaihtelua kuvaavassa NMS-ordinaatiossa vaakaakseli (1. akseli) erotteli näyteasemia niiden näyteympäristön järvisyyden jokisuuden mukaan. Pystyakselilla oli havaittavissa ryhmittymistä näyteaseman rehevyyden mukaan. Tulos vastasi pelkästään vuoden 2010 aineistosta tehtyä NMS ordinaatiota; vain näyteasemien sisäinen hajonta oli suurempaa tutkimusvuosien yhdistetyssä aineistossa. Rehevän pohjan indikaattorilajia, Chironomus toukkaa tavattiin kaikilla jokinäyteasemalla, mutta määrät olivat vähäisempiä kuin em. lajeilla. Indeksiarvot olivat lievästi pienempiä syvimmillä näyteasemilla eli Voikkaan ja Inkeroisten näyteasemilla; syvyys vaikuttanee osaltaan indeksituloksiin; suvantopaikkojen syvissä painanteissa pohjan tila on huonompi kuin suvantojen matalammilla alueilla, joissa vesi vaihtuu ja virtaa voimakkaammin ja samalla pohja puhdistuu paremmin. Suvantopaikkojen jokiasemille laskettiin myös PICMindeksi (Profundal Invertebrate Community Metric), vaikka se on varsinaisesti tarkoitettu järvisyvänteille. Jokiasemien PICM arvot vaihtelivat välillä 1,27 1,67; muutokset vastasivat hyvin RI ja RCI- arvojen muutoksia. Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n julkaisu no 225/2013 15
4,00 3,50 3,00 RI RCI PICM RI/RCI -arvo 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 Voikk Kuus Mäkik Erott Inker Karh Kuva 8. Kaikilla jokinäyteasemilla pohjan laatu oli vuonna 2010 RI:n (River Indexin) mukaan rehevämpää kuin RCI:n (River Chironomid Index). Indeksien mukaan näyteasemien pohjat olivat reheviä lievästi karuja. Pehmeille jokipohjille laskettiin myös PICM-arvo (Profundal Invertebrate Community Metric), vaikka se on varsinaisesti tarkoitettu kuvaamaan järvisyvänteiden tilaa. Edelleenkään bioindeksi-arvoissa ei näy selkeästi nykyinen kuormitustilanne. Näytteenottoaikaan Voikkaa oli ollut jätevesikuormituksesta vapaata jo noin 18 vuotta kun taas alemmille näyteasemille kohdistuu Kymijoen nykyinen jätevesikuormitus. Voikkaan indeksiarvot eivät kuitenkaan poikenneet Kymijoen alaosan vastaavista, mitä selittänee osaltaan hajakuormituksen merkityksen korostuminen samalla kun varsinaisen jätevesikuormituksen osuus Kymijoen kokonaiskuormituksesta on vähentynyt. Voikkaan indeksiarvoja voi toki selittää myös mahdollinen paikallinen kuormituslähde. Verrattaessa vuoden 2010 jokinäyteasemien RI ja RCI-arvoja vuosien 2006 ja 2008 vastaaviin (Anttila- Huhtinen 2007, Anttila-Huhtinen 2010), muutokset olivat vaihtelevia (kuva 9). Surviaissääskilajiston perusteella pohjan tila oli heikentynyt vuodesta 2008 kaikilla muilla näyteasemilla paitsi Kuusankoskella. Järvinäyteasemille laskettiin järvien profundaalialueille soveltuva Chironomidae-indeksi (liite 1) ja uusi ekologisessa luokittelussa käytettävä PICM-indeksi (liite 1). Samassa kuvassa (kuva 10) on esitetty vastaavat indeksiarvot myös Konnivedelle, joka on Pyhäjärven yläpuolella sijaitseva Kymijoen järviallas. Konniveden indeksiarvot perustuvat neljän, syvyydeltään 10-16 metrin näyteaseman (asemat 23, 15B, 14 ja 21B) yhdistettyihin neliömetrituloksiin vuodelta 2009 (Anttila-Huhtinen 2010). Molempien indeksien mukaan 16 Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n julkaisu no 225/2013
3,5 3 RI 2,5 2 1,5 1 RI 06 RI 08 RI 10 0,5 0 3,50 3,00 Voikkaa Kuusank Mäkik ap Erottelu Inkeroinen Karhula RCI 2,50 2,00 1,50 1,00 RCI 06 RCI 08 RCI 10 0,50 0,00 Voikkaa Kuusank Mäkik ap Erottelu Inkeroinen Karhula Kuva 9. RI ja RCI arvot jokinäyteasemilla tutkimusvuosina 2006, 2008 ja 2010. Muutokset ovat olleet vaihtelevia. Yleistäen voidaan todeta, että vuonna 2010 arvot olivat paikoin selvästikin pienempiä kuin vuonna 2008 tai jokseenkin samaa tasoa. järvialtaiden rehevyys lisääntyi selvästi siirryttäessä Kymijokea alaspäin ja samalla ekologinen tila heikkeni. Järvialtaille laskettujen vertailuarvojen ja ekologisen tilan luokkarajojen mukaan Konniveden eteläosan ekologinen tila oli pohjaeläimistön perusteella erinomainen. Myös Pyhäjärven tila oli niukasti erinomaisen puolella. Sensijaan Tammijärvellä ekologinen tila laski hyvän puolelle. Konnivedellä yleisimmät PICM indikaattorilajit olivat Stictochironomus rosenschoeldi ja Spirosperma ferox, Pyhäjärvellä Polypedilum pullum ja Tammijärvellä rehevyyttä kuvaavat lajit Limnodrilus hoffmeisteri, Potamothrix hammoniensis ja Chironomus plumosus. Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n julkaisu no 225/2013 17
3,5 3 2,5 2 1,5 1 E/H raja arvo Konnev 09 Pyhäj Tammij 0,5 0 CI E E H PICM Kuva 10. CI-bioindeksin mukaan Kymijoen järvialtaiden rehevyys lisääntyi selvästi siirryttäessä jokea alaspäin. PICM-arvon mukaan alaspäin siirryttäessä laski myös järvialtaiden ekologinen tila, joka oli raja-arvojen mukaan kuitenkin vielä Pyhäjärvessä juuri ja juuri erinomainen. Tammijärvessä ekologinen tila sensijaan laski jo luokkaan hyvä (E/H = erinomainen/hyvä raja-arvo). Konniveden aineistona on käytetty vuoden 2009 tuloksia. CI- ja PICM arvojen mukaan Pyhäjärven ja Tammijärven rehevyyden ja ekologisen tilan kehitys ei ole ollut kovin suotuisa ajanjaksolla 2006-2010 (kuva 11). PICM-arvon mukaan ekologinen tila oli molemmissa järvissä vuonna 2010 heikompi kuin vuonna 2008 ja myös lievästi heikompi kuin vuonna 2006. Tammijärven osalta voidaan myös tarkastella pohjan tilan muutosta pidemmälläkin aikavälillä (kuva 12), koska ko. näyteasema on pysynyt pitkään samana (syvyys, pohjan laatu). Pohjan tila ja samalla järven ekologinen tila on kohentunut vuodesta 1994, jolloin koko näytteessä oli yhteensä vain 2 Procladius toukkaa. Sen jälkeen kehityssuunta ei olekaan ollut niin selkeä. Taksoniluvun ja PICM muuttujan perusteella näyttäisi siltä, että Tammijärven tila on ollut parhaimmillaan vuonna 2008. Jo vuosituhannen vaihteessa esiintyi samaa tasoa olevia taksonilukuja ja PICM-arvoja kuin vuonna 2010. 18 Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n julkaisu no 225/2013
3,5 3 CI arvo 2,5 2 1,5 1 06 08 10 0,5 0 1,8 1,6 1,4 1,2 Pyhäj Tammij PICM arvo 1 0,8 0,6 06 08 10 0,4 0,2 0 Pyhäj Tammij Kuva 11. CI- ja PICM arvojen mukaan Pyhäjärven ja Tammijärven rehevyyden ja ekologisen tilan kehitys ei ole ollut kovin suotuisa ajanjaksolla 2006-2010. PICM-arvon mukaan ekologinen tila oli molemmissa järvissä vuonna 2010 heikompi kuin vuonna 2008 ja myös lievästi heikompi kuin vuonna 2006. 4.4 CHIRONOMUS-TOUKKIEN EPÄMUODOSTUMAT Pohjasedimentin toksisuutta arvioitiin Chironomus- surviaissääsken toukkien suuosien epämuodostumien esiintymisfrekvenssin perusteella. Pyhäjärven Chironomus-toukat olivat C. anthracinus tyyppiä ja kaikilla muilla näyteasemilla C. plumosus tyyppiä (Lenz 1954, Lindeberg & Wiederholm 1979 mukaan). Vuoden 2010 Chironomus-aineistoa ei varsinaisesti luokiteltu eri koko luokkiin kuten vuonna 2008 (Anttila-Huhtinen 2010). Vuoden 2010 aineistosta mitattiin kuitenkin samat parametrit eli mentumin leveys ja pääkapselin korkeus, joita käytettiin vuonna 2008 toukkien kehitysasteen luokittelukriteereinä. Vuoden 2008 aineiston pohjalta päädyttiin siihen, että tarkasteluun mukaan otetut toukat edustivat 4. toukka-astetta. Vuoden 2010 aineistosta mitatut toukkien kokoa kuvaavat parametrit vastasivat hyvin vuoden 2008 aineiston mittaustuloksia; tämän perusteella voidaan olettaa, että myös vuoden 2010 Chironomus-toukat olivat 4. toukkaastetta (kuva 13). Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n julkaisu no 225/2013 19
12 10 Chiro + Oligo biomassa g/m2 ww g / m2 8 6 4 2 0 25 20 0,02 93 94 95 96 98 99 00 01 03 04 06 08 10 Taksoniluku taksoniluku 15 10 5 0 93 94 95 96 98 99 00 01 03 04 06 08 10 2,5 2 Pohjaeläinindeksit 1,5 1 0,5 ei indikaattorilajeja CI PICM 0 93 94 95 96 98 99 00 01 03 04 06 08 10 Kuva 12. Kymijoen Tammijärven pohjaeläintuloksia vuosilta 1993-2010: surviaissääskien ja harvasukasmatojen yhteisbiomassa (g/m 2 ), taksoniluku sekä bioindeksit CI ja PICM. Taksoniluvun ja PICM muuttujan perusteella Tammijärven tila näyttäisi olleen parhaimmillaan vuonna 2008. Jo vuosituhannen vaihteessa esiintyi samaa tasoa olevia taksonilukuja ja PICM-arvoja kuin vuonna 2010. 20 Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n julkaisu no 225/2013
350 300 Mentumin leveys 250 um 200 150 100 C. anthracinus- C. anthracinus- 08 10 C. plumosus- 08 C. plumosus- 10 500 450 Pääkapselin korkeus 400 um 350 300 250 200 C. anthracinus- C. anthracinus- 08 10 C. plumosus- 08 C. plumosus - 10 Kuva 13. Epämuodostumatarkastelussa mukana olevan Chironomus aineiston jakautuminen kokoa kuvaavien mittausparametrien mukaan vuosina 2008 ja 2010. Mittausparametrit olivat mentumin leveys ja pääkapselin korkeus (µm). Pyhäjärvessä lajina oli C. anthracinus-t (2008 n=124, 2010 n=114) ja muilla näyteasemilla C. plumosus-t. (2008 n=324, 2010 n=681). Kuvassa on esitetty aineiston mediaani, ylä- ja aladesiilit sekä maksimi- ja minimiarvot. 80 % aineistosta sijoittuu punaisten pallukoiden väliin. Suhteellisen puhtailta ja luonnontilaisilta suomalaisilta järviltä kerätyn aineiston perusteella epämuodostumien esiintymisfrekvenssin on todettu luontaisesti olevan noin 5 % (Kiiski ym. 2007). Tämän tutkimuksen alhaisin epämuodostumien esiintymisfrekvenssi todettiin edellisvuosien tapaan Pyhäjärvellä eli tutkimuksen vertailualueella, jossa epämuodostumien esiintymisfrekvenssi oli vain 3 % (taulukko 6). Saatu tulos ei poikennut merkitsevästi edellä esitetystä normaalista taustatasosta (p=0,168). Myöskään Erottelun (p=0,337) ja Karhulan (p=0,288) tulokset eivät poikenneet merkitsevästi taustatasosta. Kuusankosken, Mäkikylän, Inkeroisten ja Tammijärven epämuodostumafrekvenssit olivat referenssitasoon verrattuna korkeita tai erittäin korkeita (12-43 %), ja tulokset poikkesivat erittäin merkitsevästi luontaisesta taustatasosta (p<0,01). Voikkaan näyteaseman osalta epämuodostumien esiintymisfrekvenssi poikkesi vain merkitsevästi taustatasosta. Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n julkaisu no 225/2013 21
Taulukko 6. Tutkimusalueilla havaitut epämuodostumien esiintymisfrekvenssit 2010 ja binomitestillä suoritettu epämuodostumavasteiden vertailu luontaiseen tausta-arvoon (5%). Ero on tilastollisesti merkitsevä kun p<0,05. N Esiintymisfrekv % Testi tod.näk p-arvo Pyhäjärvi Norm 112 97,95 0,168 Epäm 3 3 yht 115 100 Voikkaa Norm 64 88 0,010 Epäm 9 12 yht 73 100 Kuusankoski Norm 184 88,95 <0,001 Epäm 24 12 yht 208 100 Mäkikylä alap Norm 85 82 <0,001 Epäm 19 18 yht 104 100 Erottelu Norm 38 93,95 0,337 Epäm 3 7 yht 41 100 Inkeroinen Norm 24 57,95 <0,001 Epäm 18 43 yht 42 100 Karhula Norm 100 93,95 0,288 Epäm 7 7 yht 107 100 Tammijärvi Norm 104 74,95 <0,001 Epäm 37 26 yht 141 100 Vuosien 2008 ja 2010 yhdistetyn aineiston mukaan lähes kaikilla Pyhäjärven alapuolisilla näyteasemilla epämuodostuminen esiintyminen poikkesi erittäin merkitsevästi luontaisesta taustatasosta (taulukko 7). Ainoastaan Karhulan näyteasemalla epämuodostumien esiintymisfrekvenssi ei poikennut taustasosta. Useilla asemilla vasta yhdistetyn aineiston Chironomus yksilömäärä ylitti 100 yksilön tavoitemäärän. Yksilömäärän kasvaessa tutkimuksen luotettavuus kasvaa. Yleisin mentumin epämuodostumien ilmenemismuoto oli lateraalihampaiden puutokset ja seuraavaksi yleisimpiä olivat useat epämuodostumat ja keskihampaiden epämuodostumat (taulukko 8). Sisemmissä lateraalihampaissa oli huomattavasti enemmän epämuodostumia kuin uloimmissa lateraalihampaissa. 22 Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n julkaisu no 225/2013
Taulukko 7. Vuosien 2008 ja 2010 yhdistetyn tutkimusaineiston mukaan eri näytealueilla havaitut epämuodostumien esiintymisfrekvenssit ja binomitestillä suoritettu epämuodostumavasteiden vertailu luontaiseen tausta-arvoon (5%). Ero on tilastollisesti merkitsevä kun p<0,05. N Esiintymisfrekv % Testi tod.näk p-arvo Pyhäjärvi Norm 231 97,95 0,090 Epäm 7 3 yht 238 100 Voikkaa Norm 88 83 <0,001 Epäm 18 17 yht 106 100 Kuusankoski Norm 186 88,95 <0,001 Epäm 25 12 yht 211 100 Mäkikylä alap Norm 85 82 <0,001 Epäm 19 18 yht 104 100 Erottelu Norm 85 87,95 0,001 Epäm 13 13 yht 98 100 Inkeroinen Norm 72 67,95 <0,001 Epäm 36 33 yht 108 100 Karhula Norm 172 92,95 0,085 Epäm 14 8 yht 186 100 Tammijärvi Norm 180 81,95 <0,001 Epäm 43 19 yht 223 100 Taulukko 8. Mentumin epämuodostumien erilaisten ilmenemismuotojen esiintymisrunsaus näyteasemittain. Epämuodostumatyyppi Pyhäj Voikkaa K-koski M-kylä Erott Inker Karhula T-järvi Yhteensä keskihampaat epämuodostuneet 1 3 7 1 1 4 2 5 24 keskihampaita puuttuu 1 3 2 1 1 11 19 ylimääräisiä keskihampaita 1 1 2 lateraalihampaat epämuodostuneet 1 2 1 4 lateraalihampaita puuttuu 2 3 7 7 1 5 2 10 37 ylimääräisiä lateraalihampaita 2 1 1 3 7 useita epämuodostumia 4 9 4 2 8 27 Yhteensä 3 9 24 19 3 18 7 37 120 Useissa tutkimuksissa on todettu, että Kymijoen sedimentit ovat saastuneet mm. klooratuilla dioksiini- ja furaaniyhdisteillä, difenyylieettereillä sekä elohopealla (Verta ym. 1999). Vierasaineet ovat peräisin Kuusaansaarella sijaineen puunsuoja-ainetta (Ky 5) tuottaneen kemikaalitehtaan valmistusprosessista, puunjalostusteollisuudesta sekä kloorin valmistuksesta. Myös yhdyskuntapuhdistamoilta jokeen kulkeutuu monia eri tyyppisiä vierasaineita. Saatujen tulosten valossa näyttää siltä, että vaikka Kymijoen suvantomaisetkin alueet ovat jo puhdistuneet niin, että vallitsevat surviaissääskilajit Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n julkaisu no 225/2013 23
ilmentävät jopa lievästi karua pohjanlaatua, niin sedimenteissä on edelleen biologisesti haitallisia aineita, mikä näkyy mm. pohjaeläinten morfologisina muutoksina. Näitä biologisesti haitallisia vierasaineita on edelleen myös Voikkaan suvantoalueella, vaikka alueelle ei ole tullut jätevesikuormitusta enää 18 vuoteen. Kymijoen alaosalla Karhulassa epämuodostumia esiintyi muita alueita vähemmän. Tulosta selittänee osaltaan myös se, että Karhulan näyteasema ei ole yhtä selkeästi hitaan virtauksen suvantopaikka kuin muut jokiasemat; näyteasema oli näyteasemista selvästi matalin ja näytepaikalla esiintyi myös hiekkaa. Kiisken ym. (2007) Kymijoki-tutkimuksessa todettiin Chironomus epämuodostumafrekvenssin laskevan selvästi, kun etäisyys Kuusaansaaren tehtaisiin kasvoi. Vuosien 1996-2001 aineistoihin perustuvassa tutkimuksessa Kuusaansaaren alapuolinen epämuodostumafrekvenssi oli niinkin korkea kuin 54 % ja nyt vastaava frekvenssi oli 12 %. Vuosien 1996-2001 aineiston mukaan frekvenssit pysyivät suhteellisen korkeina aina Inkeroisten Koskenalusjärvelle asti (30 %), jossa epämuodostumien esiintyminen on edelleen yhtä yleistä (vuosina 2008-2010 33%). Vastaavasti Voikkaan alueella frekvenssi oli vuonna 1998 20 % ja 10-12 vuotta myöhemmin 17 % (2008 2010). Tuloksia tarkasteltaessa täytyy muistaa, että tutkitut, joen suvantomaiset pehmeät pohjat edustavat joen heikointa pohjanlaatua ja kuormituksen vähentyessä näiden alueiden puhdistuminen on muuta jokialuetta hitaampaa. 5 TARKKAILUN JATKAMINEN Voimassa olevan ohjelman mukaan Kymijoen alaosan pohjaeläintutkimus tehtiin seuraavan kerran syksyllä 2012. Nämä pohjaeläinnäytteet on otettu, mutta niitä ei ole vielä määritetty. Kaakkois-Suomen ELY-keskus hyväksyi (KASELY/545/07.00/2010, 10.9.2012) muutosehdotuksen, jonka mukaan Chironomus epämuodostumatarkastelun toteuttamista harvennettiin niin, että vuonna 2012 tarkastelua ei toteutettu. Seuraavan kerran tarkastelu toteutetaan vuoden 2014 tutkimuksessa. Perusteluna epämuodostumatarkastelun harventamiseen oli aineiston keruun työläys ja arvioitu tilanteen muuttumattomuus. Vuoden 2014 ja sitä edeltävien tulosten perusteella arvioidaan osatutkimuksen tulevaa toteuttamisaikataulua. Muita edellisessä vuosiyhteenvedossa (Anttila-Huhtinen 2010) todettuja tutkimuksen jatkamisessa huomioitavia asioita oli mahdollinen uusi näyteasema Mäkikylän alapuolella erityisesti tässä tilanteessa, kun ko. yhdyskuntapuhdistamosta on kehittymässä Kymijoen alaosan ainut keskuspuhdistamo. Tämä puute korjattiin jo tässä vuoden 2010 tutkimuksessa, jossa Mäkikylän alapuoli on ollut mukana uutena näyteasema. Tarkkailun jatkamisen kehittämislistalla ovat edelleen seuraavat asiat: 24 Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n julkaisu no 225/2013
Jos esim. 5-6 nostoa / näytealue katsottaisiin riittäväksi rinnakkaisnostomääräksi, niin vapautuneita resursseja voitaisiin kohdistaan pisteverkoston laajentamiseen. Näytteenoton mahdollinen laajentaminen litoraali- ja koskialueille 6 YHTEENVETO Tässä julkaisussa on käsitelty Kymijoen alaosan yhteistarkkailun rehevöitymisseurantaan kuuluvan pehmeiden pohjien pohjaeläintutkimuksen tulokset syksyltä 2010. Pohjaeläinnäytteet otettiin kuudesta suvantomaisesta paikasta joessa ja näiden yläpuolisesta Pyhäjärvestä sekä alapuolisesta Tammijärven järvialtaasta. Uutena näyteasema vuoden 2010 tutkimuksessa oli Mäkikylän alapuolinen näyteasema. Näytteenotossa kiinnitettiin erityistä huomiota näyteasemien sisäiseen ja näyteasemien väliseen vertailtavuuteen ja kaikki näytteet otettiin pehmeältä liejupohjalta. Kultakin näyteasemalta otettiin 8 rinnakkaisnostoa Ekman-pohjaeläinnoutimella. Näyteasemien syvyys oli useimmilla asemilla noin 10 metriä, mutta Karhulan näyteasemalla syvyyttä oli vain 3,0 m ja Kuusankoskella 6,2 m. Tutkimusaluista Pyhäjärvi ja ylin jokiasema (Voikkaa) ovat Kymijoen nykyisen kuormituksen yläpuolella. Karhulan näyteasemaa lukuunottamatta kaikilla jokinäyteasemilla todettiin pohjasedimentissä esiintyvän myös kuitua enemmän tai vähemmän; eniten kuitua oli Inkeroisten Koskenalusjärvessä. Aineistosta määritettiin kaikkiaan 50 taksonia. Havaitut lajimäärät vaihtelivat jokiasemilla välillä 22 28 ja järviasemilla välillä 9 15. Pohjaeläinten kokonaistiheys oli järvialtaissa 860 1 070 ja jokipaikoilla 1 400 2 200 yks/m 2. Vastaavasti kokonaisbiomassa oli järvialtaissa 1,0 5,7 g/m 2 (WW) ja jokipaikoilla 1,6 3,5 g/m 2. Tärkeimmät pohjaeläinryhmät olivat surviaissääsket ja harvasukasmadot, joiden osuus oli sekä yksilömääristä että biomassoista noin 80-90 %. Sekä yksilömäärät että biomassat olivat pienimmät yläpuolisessa Pyhäjärvessä ja vastaavasti yksilötiheys oli suurin Mäkikylän alapuolella ja biomassa Tammijärvessä. Koko aineiston tyypillisimpiä ja yleisimpiä lajeja olivat jokapaikan surviaissääskilajit Paralauterborniella nigrohalteralis ja Procladius. Varsinaisista indikaattorilajeista (PICM) yleisimpiä olivat rehevän pohjan harvasukasmadot Limnodrilus hoffmeisteri ja Potamothrix hammoniensis ja surviaissääskilajeista Cladopelma viridulum ja lievästi karun pohjan lajit Polypedilum pullum ja Stictochironomus sticticus. Näyteasemien pohjanlaatua tarkasteltiin indikaattorilajeihin perustuvien bioindeksien avulla. Jokinäyteasemille laskettiin sekä River Index (RI) että River Chironomid Index (RCI). RI:n laskemisessa huomioidaan surviaissääskien lisäksi myös harvasukasmadot, kun taas RCI perustuu pelkästään surviaissääski-indikaattoreihin. Kaikilla pehmeillä jokipohjilla oli runsaasti ekologiselta kertoimeltaan alhaisia harvasukasmatoindeksilajeja (Potamothrix/Tubifex ja Limnodrilus hoffmeisteri), joten RI:n antama kuva Kymijoen pohjanlaadusta oli rehevämpi kuin RCI:n. Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n julkaisu no 225/2013 25