Vesiensuojelukosteikot 10.9. 2008 Helsingin Messukeskus Jari Koskiaho, SYKE
Suunnittelu- ja mitoitusopas http://www.ymparisto.fi/default.asp?contentid=245183&lan=fi
Kosteikoissa tapahtuvat vedenpuhdistusprosessit Kiintoaineksen laskeutuminen Riippuu tulevan veden sisältämän kiintoaineen partikkelikokojakaumasta Tärkeä mekanismi, etenkin fosforia pidättyy, myös org. typpeä Liuenneen fosforin adsorptio Riippuu maaperän (Fe, Al), ja kosteikkoon tulevan veden ominaisuuksista (Ptasapainotila!) Taipumus heikentyä ajan myötä Denitrifikaatio l. nitraattitypen pelkistyminen kaasumaiseen muotoon Riippuu kosteikossa olevan orgaanisen aineen määrästä, tulevan veden nitraattipitoisuudesta ja lämpötilasta Ei heikkene ajan myötä Biologinen ravinteiden kulutus Lähinnä makrofyyttikasvillisuus Nettovaikutus vähäinen Em. prosessit vaativat aikaa toimiakseen tehokkaasti viipymä on keskeinen suunnittelukriteeri
Kosteikkoihin tuleva kuormitus Vuotuinen sadanta Suomessa n. 600 700 mm, josta n. puolet muodostuu valunnaksi Kosteikkoon tulevan valunnan määrä ja ajallinen jakautuminen riippuvat paitsi säätekijöistä myös yläpuolisen valuma-alueen koosta, maankäytöstä, kaltevuudesta ja maalajista Koska pääosa kuormituksesta tulee tulva-aikoina, viipymän tulisi olla riittävän pitkä myös näillä jaksoilla Riittävä mitoitus! Valumavesien mukana tulevan kuormituksen perusongelmat matalat pitoisuudet suuret vesimäärät matalat lämpötilat vähäiset poistumat verrattuna jätevesikosteikoihin ja jv-puhdistamoihin
Mitoituksen merkitys kosteikon tehokkuudelle
Vedenpuhdistusprosessien huomioiminen kosteikkojen muussa suunnittelussa Eri prosessit vaativat erilaisia olosuhteita Fosforin adsorptio hapekkaita ja denitrifikaatio vähähappisia Kasvillisuudella tärkeä epäsuora rooli prosesseille Biofilmi jopa sedimenttiä tärkeämpi denitrifikaation kannalta Orgaaninen aines (denitrifikaatio) Hapen siirto kosteikon sedimenttiin (P-adsorptio) Monimuotoisuus! Syvänteet ja matalat alueet, kasvillisuusvyöhykkeet, loivat rantavyöhykkeet, tulva-alueet, niemekkeet, saarekkeet Mitä korkeammat tulevan veden pitoisuudet, sitä tehokkaammin prosessit toimivat Kosteikot kannattaa sijoittaa paikkoihin, joissa tulevan veden pitoisuudet korkeat Valuma-alueella paljon peltoa, korkeat P-luvut. Karjasuojat, eläinten jaloittelualueet ym. hotspotit
Esimerkki monimuotoisesta ja tehokkaasta kosteikosta, Hovin kosteikko Vihdissä Pinta-ala 0,6 ha (5 % valuma-alueesta) Pitkä viipymä myös tulvajaksoilla Valuma-alue (12 ha) 100 % peltoa, keskikaltevuus 2,8 % Korkeat tulevan veden pitoisuudet Fosforipitoinen ruokamultakerros poistettiin ennen kosteikon rakentamista Myös liuennutta fosforia poistuu
Hovin kosteikko, kevät 1999
Hovin kosteikko, kesä 2000
Hovin kosteikko, syksy 2005
2000 Hovin kosteikon tehokkuus 1999-2002 Sameus Kiintoainepoistuma 68 %, Kokonaisfosforipostuma 62 % 1800 1600 1400 Tuleva Lähtevä Sameus (FTU) 1200 1000 800 600 400 200 0 1.3.99 1.6.99 1.9.99 1.12.99 1.3.00 1.6.00 1.9.00 1.12.00 1.3.01 1.6.01 1.9.01 1.12.01 1.3.02 1.6.02 Aika
Hovin kosteikon tehokkuus 1999-2002 Typpi 35000 NO2+NO3 -typpipoistuma 35 % 30000 Nitriitti-nitraattityppi (µg/l) 25000 20000 15000 10000 Tuleva Lähtevä 5000 0 1.3.99 1.6.99 1.9.99 1.12.99 1.3.00 1.6.00 1.9.00 1.12.00 1.3.01 1.6.01 1.9.01 1.12.01 1.3.02 1.6.02 Aika
3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 Hovin kosteikon tehokkuus, lokakuu 2007 - huhtikuu 2008, automaattimittaukset Kiintoainepoistuma tällä jaksolla 68% Sameus Tuleva Lähtevä 10.10.07 20.10.07 30.10.07 9.11.07 19.11.07 29.11.07 9.12.07 19.12.07 29.12.07 8.1.08 18.1.08 28.1.08 7.2.08 17.2.08 27.2.08 8.3.08 18.3.08 28.3.08 7.4.08 Aika Sameus (FTU)
6 5 4 3 2 1 0 Hovin kosteikon tehokkuus, lokakuu 2007 - huhtikuu 2008, automaattimittaukset NO3-poistuma tällä jaksolla 65% Nitraattityppi Tuleva Lähtevä 10.10.07 20.10.07 30.10.07 9.11.07 19.11.07 29.11.07 9.12.07 19.12.07 29.12.07 8.1.08 18.1.08 28.1.08 7.2.08 17.2.08 27.2.08 8.3.08 18.3.08 28.3.08 7.4.08 Aika NO3-N (mg/l)
200 150 100 50 0 Hovin kosteikon tehokkuus, lokakuu 2007 - maaliskuu 2008, vesinäytteet DRP-poistuma tällä jaksolla n. 48% Liuennut fosfori Tuleva Lähtevä 10.10.07 20.10.07 30.10.07 9.11.07 19.11.07 29.11.07 9.12.07 19.12.07 29.12.07 8.1.08 18.1.08 28.1.08 7.2.08 17.2.08 27.2.08 8.3.08 18.3.08 Aika DRP (µg l -1 )
Kosteikkojen sijoittaminen valuma-alueelle Perusstrategiat a) Useita pieniä kosteikkoja valuma-alueen latvaosissa b) Yksi (tai muutama) suuri kosteikko valuma-alueen alaosassa a) b) + helpommin riittävä pinta-ala : valumaaluesuhde + kuormituslähteet lähellä tulevat pitoisuudet usein korkeat - tarvitaan useita että vaikutus va-tasolla riittävä + jos riittävä mitoitus, saadaan iso osa koko valuma-alueen kuormituksesta kerralla käsittelyyn - tulevat pitoisuudet usein matalat (laimenemisilmiö) -riittävän suuren maa-alueen saaminen voi olla vaikeaa
Kosteikkojen vaikutus valuma-aluetasolla Esimerkki 1: Vihtijoen alaosan alue 58 km 2 (maatalousalueiden osuus 25 %) Maatalouden kuormitus (VEPS) n. 2 800 kg P/vuosi ja 21 000 kg N/vuosi Hovin kosteikon pinta-ala 0,01 % koko valuma-alueesta Hovin kosteikko pidättää 14 kg P/vuosi ja 170 kg N/vuosi eli selvästi alle 1 % koko alueen maatalouskuormituksesta Jos tällä valumaalueella haluttaisiin pidättää esim. 20 % alueen maatalouskuormituksesta kosteikkojen avulla, tarvittaisiin n. 30 kpl Hovin kosteikkoja eli yhteensä 18 ha (0,31 % koko valuma-alueesta)
KIITOS!