KYYJÄRVEEN LASKEVIEN UOMIEN AINEVIRTAAMA-TUTKIMUS Tuomo Laitinen, FM 18.12.2012
Sisällys 1. Tutkimuksen taustaa... 2 2. Aineisto ja menetelmät... 2 2.1 Laskentaperusteet... 3 2.2 Virtaaman mittaus... 3 2.3 Vesinäytteenotto ja analysointi... 5 3. Tulokset... 5 3.1 Kyyjärveen laskevien uomien virtaamat... 5 3.2 Ainevirtaamat... 6 4. Tulosten tarkastelu... 7 5. Johtopäätökset... 7 6. Viittaukset... 8 7. Liitteet... 8 1
1. Tutkimuksen taustaa Turvetuotantoon ja sen alapuolisiin vesistöihin kohdistuviin vesistövaikutuksiin on kiinnitetty varsin suurta huomiota ja turvetuotannosta syntyviä päästöjä syytetään usein vesistöjen pilaamisesta. Kesällä 2012 Vapo Oy selvitti energiaturpeen tuotannostaan aiheutuvien päästöjen osuutta Kyyjärvellä sijaitsevaan Kyyjärveen. Kyyjärven valuma-alue on kauttaaltaan varsin voimakkaasti ojitettua metsä- ja maatalouden sekä turvetuotannon käyttöön. Kyyjärven valuma-alue on kooltaan 42121 ha (Ympäristöhallinnon Herttatietokanta), josta Kyyjärven pinta-ala kattaa 1628 ha. Vapon turvetuotannon osuus (295 ha) Kyyjärven valuma-alueella jakautuu seuraavasti: Peuralinnanneva 145 ha (vesienkäsittely pintavalutuskentän kautta) Savonneva 75 ha (perustason vesienkäsittely) Sammakkoneva 75 ha (perustason vesienkäsittely) Täten Vapon turvetuotannon prosentuaaliseksi osuudeksi valuma-alueen maa-alueen maankäytöstä muodostuu 0,73 %. Alueella sijaitsee myös yksityisten tuottajien turvetuotantoalueita. Tutkimuksen periaate oli tarkastella kahdeksan Kyyjärveen laskevan lasku-uoman, kolmen turvetuotantoalueen ja Kyyjärvestä laskevan uoman kuljettaman aineksen määrää eri ajankohtina ja erilaisissa virtaamatilanteissa. 2. Aineisto ja menetelmät Tutkimus suoritettiin Nab Labs Oy:n toimesta kesän/syksyn 2012 aikana. Tutkimuskohteita oli yhteensä 12 kpl, joista kahdeksan oli Kyyjärveen laskevia puroja/jokia, yksi uoma oli Kyyjärvestä pois laskeva uoma sekä kolme turvetuotantoalueelta lähtevää laskuojaa (Taulukko 1. ja Liite 1.). Tutkimus suoritettiin kahden viikon välein alkaen viikolta 26/12. Viimeinen tutkimuskerta suoritettiin viikolla 46/12. Tutkimuskertoja kertyi tällöin yhteensä 11 kpl. Taulukko 1. Kyyjärven ainevirtaamatutkimuksen havaintopaikat. Havaintopaikka Koordinaatit Tekolanpuro 7000720-3377178 Syvälahdenoja 7001879-3377154 Pentipilkanpuro 7002350-3376888 Lintupuro 6994932-3377894 Ähtyrinpuro 6994044-3381404 Nopolanjoki 6997032-3376287 Pakkasenjoki 6998314-3381943 Kortejoki 7002936-3375885 Savonneva* 6992606-3364991 Peuralinnanneva* 7002453-3369874 Sammakkoneva* 6988508-3381132 Kyyjärvi, lähtevä 6993020-3381943 *Turvetuotantoalue 2
2.1 Laskentaperusteet Kyyjärven ainevirtaamatutkimuksen jokaisella tutkimuskerralla tarkasteltiin Kyyjärveen laskevien uomien, turvetuotantoalueelta laskevien laskuojien ja Kyyjärvestä pois laskevan uoman ainevirtaamaa ajan määreenä, eli mittaushetkellä, jolloin määritettiin uoman virtaama ja otettiin vesinäyte. Tällöin yksinkertaisella kaavalla saadaan laskettua kulloisessakin uomassa virtaavan aineen määrä: Kiloa/sekunti (kg/s): vesinäyte, pitoisuus (mg/l) x uoman virtaama (l/s) = ainemäärä (kg/s) Kiloa/päivä (kg/d): ainemäärä (kg/s) x 86400 (sekunteja/d)= ainemäärä (kg/d) * *Tässä kaavassa on oletuksena, että veden virtaama ja pitoisuudet pysyvät koko vuorokauden mittaushetken kaltaisina. Tämä on siis teoreettinen oletus, ei mitattu tieto. 2.2 Virtaaman mittaus Virtaamanmittauksissa käytettiin Sontek Flowtracker, joka mittaa veden virtausnopeutta akustiseen Doppler-ilmiöön perustuvalla tekniikalla. Virtaamamittauksessa laite laskee uoman virtaaman käyttäjän syöttämien syvyys- ja leveystietojen perusteella. Mittaus toistetaan läpi koko uoman leveyden mittausvälillä, joka on korkeintaan 10% uoman kokonaisleveydestä. Uoman syvyys syötetään laitteelle mittausparametriksi jokaisessa mittauspisteessä (kuva 1). 3
Kuva 1. Virtausnopeus ja mittauspisteiden syvyys kohteessa Nopolanjoki alaosa 25.7.2012. Flowtracker on käyttökelpoinen 0,06 1,2m syvyydessä. Isoissa uomissa yli 0,5m syvässä vedessä virtausnopeus oli myös usein suuri. Tästä johtuen vedessä kahlaamalla tehtävä mittaus vaikeutui huomattavasti osassa mittauspisteistä. Esimerkiksi Kyyjärven lähtevä uoma on niin suuri että laitetta ei voitu käyttää. Vastaavissa poikkeavissa tilanteissa uoman leveys mitattiin rannalta mittanauhalla ja keskisyvyys mitattiin mittakepin avulla. Virtausnopeus määritettiin uoman pintavirtaamasta silmämääräisesti. Tällöin kelluvan kappaleen yhden metrin matkan etenemiseen kuluttamasta ajasta saatiin määritettyä paikallinen virtausnopeus. Tämä menetelmä on täten arvio uoman virtausnopeudesta, eikä voida olettaa että virtausnopeus olisi absoluuttisen sama koko uoman leveydeltä. Menetelmä on yleisesti käytössä virtavesitarkkailussa, jossa näytteenoton yhteydessä arvioidaan uoman hetkellistä virtaamaa. Virtaama-arvio laskettiin mittauksista saatujen virtausnopeuden, keskisyvyyden ja uoman leveyden perusteella. Peuralinnannevan turvetuotantoalueen mittauspisteen virtaama määritettiin pintavalutuskentän alapuolella sijaitsevan mittakaivon v-padosta. 4
2.3 Vesinäytteenotto ja analysointi Vesinäytteenoton suoritti Nab Labs Oy:n ammattitaitoinen ympäristönäytteenottaja, joka on suorittanut sertifikaattiin vaadittavat kurssit, mutta odottaa vielä sertifikaattiin vaadittavan kahden vuoden työkokemuksen täyttymistä. Näytteenotto suoritettiin standardin SFS-EN ISO/IEC 17024/2003 (FINAS Akkreditointipalvelun ohjeistus) mukaan. Vesinäyte otettiin aina olosuhteiden niin salliessa uoman keskeltä ja noin 20 cm syvyydeltä. Tällöin näyte edustaa päävirran vedenlaatua. Näytteet otettiin aina ennen virtaamanmittausta, jolloin uomasta saatiin häiriintymätön näyte. Näytteet toimitettiin kylmälaukkuihin pakattuina postin välityksellä analysoitavaksi Nab Labs Oy:n laboratorioon Kaustiselle, jossa näytteet olivat aina näytteenotosta seuraavana aamuna. Nab Labs Oy:n Kaustisen laboratorio on viranomaisen (FINAS) valvonnan alainen laillistettu laboratorio. Vesinäytteistä tehtiin seuraavat keskeiset turvetuotannon kuormitusta kuvaavat vedenlaatumääritykset: -kiintoaine (mg/l) 1,2 µm suodattimella -kiintoaine (mg/l) 0,4 µm suodattimella -COD Mn mg/l O₂ ( COD Mn mg/l O₂ eli veden kemiallinen hapenkulutus kuvaa veden sisältämien kemiallisesti hapettuvien orgaanisten aineiden määrää, eli vedessä olevaa eloperäistä ainetta, joka voi olla humusta, jätevettä, karjatalouden päästöjä tai luonnonhuuhtoumaa. www.ymparisto.fi) Näytteiden kiintoaine (1,2 µm) on analysoitu standardin SFS-EN 872:2005 mukaan. Menetelmä on akkredioitu luonnon-, talous- ja jätevesille. 1,2 µm näyte suodatetaan lasikuitusuodattimen läpi ja 0,4 µm näyte suodatetaan kalvosuodattimen läpi. Kalvosuodattimen (0,4 µm) käyttö on akkredioinnin piirissä 16.11.2012 alkaen. Molemmissa kiintoainemäärityksissä on käytetty samaa suodatustekniikkaa ja suodattimen käsittelyä. Määritysraja molemmille kiintoaineille on 1 mg/l ja mittausepävarmuus 15% kun pitoisuus on yli 3 mg/l. Mittausepävarmuus on ± 0,5 mg/l pitoisuusalueella 1-3mg/l. Näytteiden veden kemiallisen hapenkulutuksen CODMn määritys on tehty standardin SFS3036:1981 mukaan. Menetelmän määritysraja on 0,5 mg/l ja mittausepävarmuus pitoisuusalueella 0,5-4mg/l on ±0,5 mg/l ja muuten 10%. Menetelmä on akkredioitu. 3. Tulokset 3.1 Kyyjärveen laskevien uomien virtaamat Kyyjärveen laskevien uomien, turvetuotantoalueilta lähtevien laskuojien ja Kyyjärvestä purkautuvan uoman virtaamissa oli tutkimusjaksolla havaittavissa varsin suurta vaihtelua. Taulukkoon 2. on koottuna kunkin uoman vaihteluväli pienimmästä virtaamasta suurimpaan. Osa Kyyjärveen laskevista uomista oli paikoin niin sanotussa padotustilassa, jolloin alapuolisen Kyyjärven vedenpinnan ollessa korkealla, uoman vesi ei liikkunut alavirtaan, vaan vesi seisoi. Tällöin virtaamaa ei voida todeta mittaamalla. 5
Taulukko 2. Kyyjärveen laskevien uomien, turvetuotantoalueiden laskuojien ja Kyyjärvestä lähtevän uoman virtaamien vaihteluvälit. Havaintoapaikka Virtaama m³/s Tekolanpuro ei virtaamaa 0,35 Syvälahdenoja ei virtaamaa 0,003 Pentipilkanpuro ei virtaamaa 0,31 Lintupuro 0,021 0,55 Ähtyrinpuro 0,066 1,22 Nopolanjoki 0,657 12,0 Pakkasenjoki 0,181 6,05 Kortejoki ei virtaamaa 3,25 Savonneva* 0,031 0,46 Peuralinnanneva* 0,0005 0,13 Sammakkoneva* ei virtaamaa 0,045 Kyyjärvi, lähtevä 2,85 17,1 *Turvetuotantoalue 3.2 Ainevirtaamat Kyyjärveen laskevien uomien ja turvetuotantoalueilta lähtevien laskuojien ainevirtaamat vaihtelivat niin ikään virtaamaolosuhteiden mukaan (liite 2). Taulukossa 2 on esitettynä tutkimusjakson ylivirtaama- ja alivirtaamatilanteiden ainevirtaamat ja Vapon turvetuotannon (tt) prosenttiosuudet Kyyjärveen kohdistuvista ainevirtaamista. Taulukko 2. Kyyjärven tutkimuksen yli- ja alivirtaamatilanteiden Kyyjärveen kohdistuva kokonaiskuormitus ja turvetuotannon (tt) prosenttiosuudet. Kuormitusjae kg/d (ylivirtaama, vko 42) tt-osuus (%) Kuormitusjae kg/d (alivirtaama, vko 38) tt-osuus (%) Kiintoaine (1,2 µm) 13712 1,21 Kiintoaine (1,2 µm) 881 3,34 Kiintoaine (0,4 µm) 23636 1,15 Kiintoaine (0,4 µm) 1654 2,93 CODMn 97590 2,57 CODMn 3142 5,69 Turvetuotantoalueiden osuutta Kyyjärveen kohdistuvasta ainevirtaamasta voidaan tarkastella suhteuttamalla Kyyjärven valuma-alueen turvealueilta lähtevä ainekuorma Kyyjärveen kohdistuvaan kokonaisainevirtaamaan. Tällöin saadaan se prosentuaalinen osuus, joka kuvastaa turvetuotannon osuutta Kyyjärven valuma-alueen kuormittajista. Turvetuotantoalueilta lähtevän ainevirtaaman prosentuaalisen kuormitusosuuden vaihteluväli oli kiintoaineella (1,2 µm) 0,84-4,68% (keskiarvo 2,0%), kiintoaineella (0,4 µm) 0,74-4,77% (keskiarvo 2,23%) ja CODMn osuus oli 2,01-5,69% (keskiarvo 3,15%). Tutkimuksessa käytettiin kiintoaineen määrityksessä kahta erilaista suodattimen huokoskokoa (1,2 mikrometria ja 0,4 mikrometria). Turvetuotannon osuus Kyyjärveen kohdistuvasta kokonaiskuormituksesta oli keskimäärin sama kummallakin suodattimella. 6
4. Tulosten tarkastelu Turvetuotantoalueilta Kyyjärveen kohdistuva virtaamaosuus vaihteli tutkimusjaksolla melko paljon, joten tuotantoalueiden virtaamatilanne ei täysin mukaile valuma-alueella vallitsevia valuntaolosuhteita. Turvetuotannon aiheuttaman ainevirtaaman osuus vaihteli niin ikään virtaamaolosuhteiden mukaan. Tuotantoalueiden osuus Kyyjärveen kohdistuvasta kuormituksesta pääsääntöisesti hieman laski Kyyjärveen kohdistuvien uomien virtaamien kasvaessa. Tutkimuksen viimeisen kierroksen aikana tulosten perusteella mitattiin tosin tutkimusjakson suurimmat turvetuotannon ainevirtaamaosuudet, vaikka virtaamat olivat kohtuullisen suuria. Alhaisempien Kyyjärveen kohdistuvien virtaamien aikaan turvetuotannon osuus Kyyjärven kuormittajana näytti olevan hieman suurempaa, mihin osaltaan vaikutti se että useammalta Kyyjärveen laskevalta pikkuuomalta ei saatu määritettyä virtaamaa edellä mainitun uomien padotustilanteen vuoksi. Tämä suhteessa kasvatti turvetuotannon osuutta kokonaisainevirtaamassa. Turvetuotantoalueilta Kyyjärveen kohdistuvan virtaamaosuuden kasvaessa turvetuotannon prosentuaalinen osuus Kyyjärveen kohdistuvasta humus- ja kiintoainekuormituksesta oli suurempi. Etenkin tuotantoalueilta lähtevän humuskuormituksen osuuden lisääntyminen oli riippuvainen tuotantoalueilta lähtevän virtaaman lisääntymiseen. Kiintoaineen määrittäminen kahdella eri suodattimella ei antanut mitään selkeää trendiä siitä, millaista kuormitusjaetta lähtee turvetuotantoalueelta ja millaista muusta maankäytöstä. Prosenttiosuudet vaihtelivat tutkimuskertojen välillä. 5. Johtopäätökset Kyyjärven ainevirtaamatutkimuksen tutkimusjaksolla esiintyi varsin erityyppisiä virtaamaolosuhteita. Tuotantoalueilta lähtevän Kyyjärveen kohdistuvan virtaaman osuuden vaihtelu ja poikkeaminen vallitsevista valumaolosuhteista johtui ilmeisesti tuotantoalueiden vesiensuojelurakenteiden valuntaa tasaavasta toiminnasta. Virtaaman vaihtelulla ei näyttäisi olevan merkittävää vaikutusta turvetuotannosta peräisin olevan ainevirtaosuuden vaihteluun. Korkeiden virtaamien aikaan, jolloin turvetuotannosta aiheutuvan ainevirtaaman osuus oli pääosin alhaisinta, turvetuotantoalueiden vesiensuojelurakenteet todennäköisesti tasasivat tuotantoalueilta lähtevää valuntaa. Alhaisten virtaaminen aikaan tilanne oli päinvastainen, eli turvetuotannosta aiheutuvan ainevirtaaman osuus oli suurempaa. Turvetuotantoalueilta Kyyjärveen kohdistuva ainevirtaama pysyi koko jakson ajan prosentuaaliselta osuudeltaan alhaisena. Tutkimuksen mukaan turvetuotannolla ei täten ole merkittävää osuutta Kyyjärveen kohdistuvasta ainevirtaamasta, vaan keskimäärin noin 97 % kiintoaine ja CODMn kuormasta tulee muilta valuma-alueen osilta ja johtuu täten pääasiassa muista maankäyttömuodoista. Vapon turvetuotanto pintaala (295 ha) käsittää 0,73 % Kyyjärven valuma-alueen maa-alasta ja tämä pinta-alaosuus tuottaa järveen kohdistuvasta ainevirtaamasta keskimäärin 3 %. 7
Turvetuotannolla on vahva julkinen leimansa myös Kyyjärven vedenlaatua heikentävänä maankäyttömuotona ja edellä mainittujen prosenttiosuuksien valossa voidaan päätellä, että mikäli turvetuotanto synnyttäisi esimerkiksi puolet, eli 50 %, Kyyjärveen kohdistuvasta ainevirtaamasta, tulisi Kyyjärven valuma-alueesta 40 493 ha (valuma-alue josta vähennetty Kyyjärven pinta-ala) olla turvetuotannossa 4859 ha, eli noin 12 %. Tämä tarkoittaisi Kyyjärven valuma-alueella noin 16-kertaista turvetuotannon pinta-alaa nykyiseen tilanteeseen nähden, jossa turvetuotannon pinta-ala kattaa 295 ha valuma-alueesta. Tutkimuksen laskelmat kuvaavat bruttokuormitusta eli niissä ei ole huomioitu niin sanottua luonnon taustahuuhtoumaa, joka tulisi turvetuotantoon valjastetuilta suoalueilta ilman turvetuotantoa. Taustahuuhtouman vähentäminen ainevirtaamasta pientäisi turvetuotannosta aiheutuvan ainevirtaaman osuutta, joten nyt esitetyt laskelmat ovat suuremmat kuin mitä ne olisivat luonnonhuuhtouma mukaan luettuna. 6. Viittaukset - Hertta ympäristötietojärjestelmä: http://wwwp2.ymparisto.fi - Ympäristohallinnon www-sivut: http://www.ymparisto.fi/default.asp?node=12882&lan=fi 7. Liitteet 8