HAPPAMAN VESISTÖKUORMITUKSEN EHKÄISY SIIKAJOKI-PYHÄJOKI ALUEELLA 2009 2012 (HAKU) Hankkeen toteuttajat Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus Riista- ja kalatalouden tutkimuslaitos Geologian tutkimuskeskus Oulun yliopisto Siikajoen kunta Raahen kaupunki Pyhäjoen kunta Perämeren kalatalousyhteisöjen liitto Kalastusalueet & osakaskunnat Pohjois-Pohjanmaan Ympäristökeskus
TIIVISTELMÄ Happamat sulfaattimaat saivat alkunsa tuhansia vuosia sitten nykyisen Pohjanlahden rannikon peittäneessä Litorina-meressä, jonka pohjaan kerrostui pieneliöstöstä peräisin ollutta sulfidimuotoista rikkiä. Entisen merenpohjan kuivuminen maankohoamisen myötä ja sen kuivatus viljely- ja metsätalouskäyttöön on johtanut siihen, että merenpohjaan sedimentoitunut sulfidimuotoinen rikki voi nyt hapettua ja muodostaa lopulta rikkihappoa, mikä laskee voimakkaasti ympäristön happamuutta ja liuottaa samalla maasta metalleja vesiliukoiseen muotoon. Maan happamuudesta on välitöntä haittaa peltoviljelylle. Litorinameren muinainen ranta sijaitsee Pohjois-Pohjanmaalla nykyisin noin 100 metriä merenpinnan yläpuolella. Peltomailla tehtyjen kartoitusten perusteella pääosa sulfaattimaista sijaitsee pelloilla, jotka ovat alle 60 metriä merenpinnasta. Haitta ei kuitenkaan rajoitu pelkästään peltoalueille eikä edes ainoastaan maa-alueille, koska happamuus ja sen liottamat metallit siirtyvät happamilta sulfaattimailta tapahtuvan valunnan yhteydessä ympäröiviin vesistöihin, joissa veden happamuuden lisääntyminen ja vesiliukoiset metallit ovat vakava uhka kalakannalle. Sulfaattimaihin sisältyvä riski realisoitui viimeksi vuoden 2006 lopulla, jolloin jokiveden happamoituminen aiheutti Siikajoen alajuoksulla kalojen massakuoleman. Pyhäjoella pyrittiin säilyttämään hengissä satoja tuhansia siian laitospoikasia. Olkijoen alkuperäinen harjus- ja tammukkakannan huomattiin myöhemmin taantuneen voimakkaasti ja lohikalaston arvioitiin toistaiseksi hävinneen. Todennäköisyys ongelmien toistuvuuteen kasvaa ilmastonmuutoksen, koska sen arvioidaan johtavan mm. liian kuivien ja märkien kausien yleistymiseen. Vaikka ongelman olemassaolo tiedetään, ongelmaalueiden maantieteellistä sijaintia ei kuitenkaan tunneta niin hyvin, että happamoitumisriski voitaisiin maankäytön suunnittelulla estää. Tarkan kartoitustiedon lisäksi tarvitaan lisäksi myös vesiensuojelutoimien ja -tekniikoiden kehittämistä, koska sulfaattimaiden kuivatushankkeilla ei voida kuitenkaan elinkeinoelämän väistämättömien tarpeiden takia välttyä. Siikajoen, Raahen ja Pyhäjoen alueella asuu yli 30 000 ihmistä, joiden viihtyvyyteen hyvin keskeisesti vaikuttaa asutuksen läpi virtaavien vesien laatu. Näillä vesillä kalastetaan, uidaan, metsästetään, viljellään kalanpoikasia ammattikalastuksen hengissä pitämiseksi sekä ennen kaikkea - asutaan rannoilla. Tässä hankkeessa selvitetään hankealueen happamien sulfaattimaiden sijainti ja ominaisuudet, arvioidaan ja testataan eri toimenpiteiden soveltuvuutta happaman kuormituksen torjuntannassa sekä sovelletaan menetelmiä alueen happamuudesta kärsivissä vesistöissä. Lisäksi arvioidaan torjuntatoimien mahdollisuuksia sosio-ekonomiselta kannalta. A. Hankkeen tausta Hankkeen kohteena olevat happamat sulfaattimaat saivat alkunsa tuhansia vuosia sitten nykyisen Pohjanlahden rannikon peittäneessä Litorina-meressä, jonka pohjaan kerrostui pieneliöstöstä peräisin ollutta sulfidimuotoista rikkiä. Maankohoaminen on johtanut siihen, että muinainen merenpohja on nyt kuivalla maalla. Entisen merenpohjan kuivuminen ja maan kuivatus viljely- ja metsätalouskäyttöön on johtanut siihen, että merenpohjaan sedimentoitunut sulfidimuotoinen rikki voi nyt hapettua ja muodostaa lopulta rikkihappoa, mikä laskee voimakkaasti ympäristön happamuutta ja liuottaa samalla maasta metalleja vesiliukoiseen muotoon. Maan happamuudesta on välitöntä haittaa erityisesti peltoviljelylle. Haitta ei kuitenkaan rajoitu pelkästään mainituille alueille, koska happamuus ja sen liottamat metallit siirtyvät happamilta sulfaattimailta tapahtuvan valunnan yhteydessä ympäröiviin vesistöihin, joissa veden happamuuden lisääntyminen ja vesiliukoiset metallit ovat vakava uhka kalakannalle. Happamiin sulfaattimaihin lasketaan myös sulfidisavet, jotka ovat vielä säilyneet pohjaveden pinnan alapuolella, eikä niiden sisältämä sulfidi ole vielä hapettunut. Näiden potentiaalisesti happamien sulfaattimaiden ph on korkeampi kuin 5, jopa neutraali. Hapettuessaan ne happamoituvat ja niistä syntyy todellinen hapan sulfaattimaa, joilla maan ph voi kuivina kausina hapettuneissa kerroksissa olla alle 4. Litorinameren muinainen ranta sijaitsee Pohjois-Pohjanmaalla nykyisin noin 100 metriä merenpinnan yläpuolella. Peltomailla tehtyjen kartoitusten perusteella pääosa sulfaattimaista sijaitsee pelloilla, jotka ovat alle 60 metriä merenpinnasta.
Sulfaattimaihin sisältyvä riski realisoitui viimeksi vuoden 2006 lopulla, mikä näkyi vuosisatamme suurimpina vesieliöstön tuhoutumisina eri puolilla Pohjanmaan rannikkoa. Pohjois-Pohjanmaan alueella suurimmat kalakuolemat havaittiin Siika- ja Luohuanjoella sekä niistä etelään sijaitsevissa vesistöissä aina Pyhäjoelle saakka. Siikajoen alajuoksulla tapahtui kalojen massakuolema. Pyhäjoella pyrittiin säilyttämään hengissä satoja tuhansia siian laitospoikasia. Olkijoen alkuperäinen harjusja tammukkakannan huomattiin myöhemmin taantuneen voimakkaasti ja lohikalaston arvioitiin toistaiseksi hävinneen. Vaikka alueella on esiintynyt aiemminkin happamuusongelmia, todennäköisyys ongelmien toistuvuuteen ja eliötuhoihin kasvaa etenevän ilmastonmuutoksen myötä. Ilmaston muutoksen on tutkimusten mukaan johtavan äärevien sääilmiöiden yleistymiseen, eli mm. liian kuivien ja märkien kausien yleistymiseen. Vaikka ongelman olemassaolo tiedetään, ongelma-alueiden maantieteellistä sijaintia ei kuitenkaan tunneta niin hyvin, että happamoitumisriski voitaisiin maankäytön suunnittelulla estää. Tarkan kartoitustiedon lisäksi tarvitaan lisäksi myös vesiensuojelutoimien ja -tekniikoiden kehittämistä, koska sulfaattimaiden kuivatushankkeilla ei voida kuitenkaan elinkeinoelämän väistämättömien tarpeiden takia välttyä. Tämä on virtavesiemme elämän ja käyttökelpoisuuden edellytys. Siikajoen, Raahen ja Pyhäjoen alueella asuu yli 30 000 ihmistä, joiden viihtyvyyteen hyvin keskeisesti vaikuttaa asutuksen läpi virtaavien vesien laatu. Näillä vesillä kalastetaan, uidaan, metsästetään, viljellään kalanpoikasia ammattikalastuksen hengissä pitämiseksi sekä ennen kaikkea - asutaan rannoilla. Tarve vedenlaadun parantamiseen ilmeni yhteydenottoina ympäristöviranomaisiin, valtakunnallisena uutisointina sekä kannanottoina alueen kalataloudellisten kunnostusten järkevyydestä tilanteessa, jossa vedenlaatuongelmat olivat kaikkien todettavissa. Edellä mainitut seikat johtivat alan tutkimuslaitosten ja viranomaisten yhteishankkeen suunnittelun käynnistymiseen. Paikallisiin tarpeisiin laadittu hanke on suunniteltu niin, että palvelee myös valtakunnallisen happamuustyöryhmän (MMM:n työryhmä) esittämiä näkökohtia kehitys-, toimenpide- ja selvitystarpeista. Valtioneuvoston periaatepäätös vesiensuojelun suuntaviivoista vuoteen 2015 toteaa vesialueiden virkistyskäytön huomioimisen, vesihuollon turvaamisen ja eliöstön säilymisen lisäksi, että vesien kunnostus on tarpeen myös kalojen ja ravun tärkeiden lisääntymisalueiden ja elinympäristöjen parantamiseksi. Erityisen tärkeää on vaelluskalakantojen elvyttäminen ja pitäminen elinvoimaisena. Valtakunnallisissa vesienhoitosuunnitelmissa happamien sulfaattimaiden kuormituksesta kärsivien vesistöjen tila todetaan erityisen ongelmalliseksi, mihin puolestaan toimenpideohjelmissa otetaan kantaa mm. kuivatusjärjestelmien kehittämisen sekä erityisesti riittävien kartoitustietojen tarpeen osalta. Hallitusohjelma tähtää ko. vesienhoidon suunnittelun avulla valuma-alueilta tulevan kuormituksen vähentämiseen sekä erityisesti jokien tilan parantamiseen kehittämällä yhdessä alan toimijoiden kanssa kustannustehokkaita keinoja vesistöjen suojelemiseksi. B. Hankkeen toiminta, toteuttajat ja niiden vastuualueet Hankkeessa selvitetään happamuutta aiheuttavien lähteiden sijaintia ja niiden ominaisuuksia, testataan eri toimenpiteiden soveltuvuutta happaman kuormituksen torjunnassa. Lisäksi arvioidaan torjuntatoimien mahdollisuuksia sosio-ekonomiselta kannalta. Työn perustana ovat aiemmat tutkimukset maaperästä, vesistöjen ja alueen vesieliöstön tilasta ja kehittymisestä, happamuuden vesistövaikutuksista sekä maa- ja metsätaloustoimista sulfaattimaaalueilla. Työ jakautuu ohessa pelkistetysti esitettävään viiteen työpakettiin. Toimintaorganisaatioista käytetään seuraavia lyhenteitä: Geologian tutkimuskeskus GTK, Riista- ja kalatalouden tutkimuslaitos RKTL, Oulun yliopisto (OY) ja Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus MTT 1. Happamien sulfaattimaiden kartoitukset ja tehtävät vuosittain. Vastuu GTK Tavoite: Selvittää happamien sulfaattimaiden ja sulfidisavien (potentiaaliset sulfaattimaat) sijainti ja ominaisuudet hankealueella.
1.1. Rajataan todennäköiset ja mahdolliset sulfaattisavimaiden esiintymisalueet. - maaperän yleiskartta (1:200 000) - korkeusdata - kallioperäkartat - lentogeofysiikan aineisto - mahdollinen muu aineisto (GTK) 1.2. Maastotöiden, näytteenoton ja mittausten allaskohtainen suunnittelu. Kohdepriorisointi siten, että tunnetuilla ongelma-alueilla ("hot spoteilla") sekä hankkeen demonstraatioalueilla tarvittavat selvitykset tehdään ensin (GTK). 1. 3. Tarkennetaan paikannusta ojien/purojen vesinäytteillä sekä kairauksilla (GTK+alihankkijat). 1.4. Paikannettujen sulfaattimaiden esiintymissyvyyden ja laadun määritys. Geofysikaaliset profiilimittaukset, näytteenotto ja analyysit (kemialliset ja fysikaaliset parametrit, maalajit, metallit, ym.). (GTK) 1.5. Karttojen ja profiilien laatiminen, tulosten tulkinta, luokittelu, raportointi (GTK). 2009: Kartoitukset käynnistyvät 2010: Kartoitukset käynnissä 2011: Kartoitukset käynnissä 2012: Kartoitus, yhteenveto ja jatkosuunnittelu 2. Alueen virtavesien kalataloudellisen ja vesikemiallisen tilan selvittäminen. Vastuu RKTL ja OY Tavoite: Tiedon keruu alueen virtavesien aiemmasta sekä tämänhetkisestä kalataloudellisesta ja vesikemiallisesta tilasta. Järjestelmällinen vedenlaadun seuranta hankkeen aikana ja mahdollisti myös sen jälkeen jatkuvatoimisella laitteistolla 2.1. Alueen virtavesien aiempien sähkökalastusten ja muiden kalastotietojen koonti sekä sähkökalastukset alueen puroilla ja joilla (Pyhä- ja Siikajoella jokien alaosilla). Talven 2006-2007 jälkeisten kalastotulosten vertaaminen aiempiin tuloksiin ja yleinen tilan kehittyminen. Verrataan tietoja osion 2 aikasarjoihin vedenlaadun ja maankäytön kehityksestä. Tarkastelun tehdään n. kymmenessä eri vesistössä siten, että koekalastukset tehdään yhteen kertaan kullakin koealalla kahtena peräkkäisenä kesänä. (RKTL) 2.2. Alueen virtavesien aiempien vedenlaatutulosten koonti sekä vesinäytteet alueen puroilla ja joilla (Pyhä- ja Siikajoella jokien alaosilla). Vedenlaatutulosten vertaaminen valuma-alueen maankäytön ajallisiin muutoksiin ja yleinen tilan kehittyminen: Vesien laatuaineisto analysoidaan ja tuloksia verrataan pitkän ajan trendeihin ja vaihteluihin. Tuloksissa verrataan veden laatua (mm. ph, väri, alkaliniteetti, COD) alueen maankäytön kehitykseen ja erityisesti sulfaattimaiden ojituksiin. Vaihteluissa huomioidaan hydrologiset vaihtelut (sadanta, haihdunta, lumensulanta) ja ilmaston muutoksen mahdollinen vaikutus trendeihin. Vesinäytteistä tarkastellaan ajallista vaihtelua (aikasarjat) sekä tarvittaessa paikallista vaihtelua eri vesistön osissa GIS-sovellutuksella. Paikallista vaihtelua verrataan mm. sulfaattimaiden sijainnista laadittaviin karttoihin. (OY) 2.3. Jatkuvatoimisen vedenlaadun seurannan suunnittelu; mittauspaikkojen valinta ja mittausasemien perustaminen. Mittausasemia perustetaan 5-6, joista ainakin 2 ympärivuotista. (OY)
2009: Sähkökalastukset ja vesien laadun seurannan suunnittelu ja aloittaminen 2010: Sähkökalastukset ja vesien laadun seuranta 2011: Sähkökalastukset ja vesien laadun seuranta 2012: Sähkökalastustulosten ja veden laadunseurannan yhteenveto ja jatkosuunnittelu 3. Sulfaattimaiden hapettumisen ja metallien vapautumisen ehkäisymenetelmät Vastuuorganisaatio OY ja MTT Tavoite: Kehittää ja testata menetelmiä sulfaattimaiden hapettumisen ehkäisemiseksi ominaisuuksiltaan erilaisilla sulfaattimaa-alueilla (pelto- ja metsäalueet) sekä tarkastella menetelmien käytettävyyttä. Tehdä kokeita menetelmillä, joita ilmastonmuutoksen vuoksi voidaan mahdollisesti suosia jatkossa myös maa- ja metsätalouselinkeinojen kannattavuuden vuoksi (kuivien kausien veden pidätysmahdollisuudet turvaten samalla riittävä kuivatus sateisina kausina). Soveltaa menetelmiä hankealueella. 3.1. Säätösalaojitusjärjestelmien käytännöllisyyden lisääminen sekä kokeet kesäaikaisen täydennysveden johtamisen vaikutuksista sulfidien hapettumiseen, peltoalueilta lähtevän veden laatuun sekä koealueen satoon säätösalaojitetulla alueella. Menetelmän testausta varten perustetaan koealue aiemmin säätösalaojitetulle, täydennysveden piiriin tulevalle peltoalueelle, jonka vertailualueena toimii ominaisuuksiltaan samankaltainen, perinteinen säästösalaojitettu peltoalue. (MTT) 3.2. Metsäalueilla tehtävien toimenpiteiden mahdollisuudet happamuuden kontrollointiin. Metsäojitusalueiden perkaus- ja täydennysojitustapojen erojen vertailu havaituilla riskialueilla ja niiden vaikutus sulfaattimaiden hapettumiseen. Ojitusalueiden veden viipymän kasvattamisen merkitys nopeille happamuuspiikeille sekä kalkkisuodinojien tarjoamat mahdollisuudet. Menetelmien soveltuvuutta ja käyttömahdollisuuksia valuma-alueen ongelma-alueille selvitetään. (OY) Em. kokeiden suorittamista varten koekenttiä valmistellaan yksi maa- ja metsätalousalue. Koekohde valitaan ja perustetaan happamien sulfaattimaiden alustavan kartoituksen jälkeen, jotta voidaan keskittyä ongelma-alueille. Koekentän koko yli 2 ha. 2009: Säätösalaojitustutkimuksen paikan määrittäminen, ojituksen suunnittelu ja toteutus. Metsänojitusmenetelmien vaikutusten vertailun käynnistäminen. 2010: Säätösalaojitustutkimus käynnissä. Metsänojitusmenetelmien vaikutusten vertailu käynnissä. 2011: Säätösalaojitustutkimus käynnissä. Metsänojitusmenetelmien vaikutusten vertailu käynnissä. 2011: Em. tutkimusten jatkuminen, tulosten yhteenveto ja jatkosuunnittelu. 4. Toimenpidesuositusten laadinta ja raportointi. Vastuu MTT Tavoite: Toimenpidesuositusten laatiminen happamuuden ehkäisemiseksi eri typpisillä maa-alueilla perustuen kartoitusten sekä hapettumisen ehkäisy- ja neutralointimenetelmien tuloksiin. Hanketulosten raportointi. 4.1. Maanomistajille suunnattu kysely (sis. tiedottaminen happamuuteen vaikuttavista tekijöistä), menetelmien kustannusarvioinnit -> sosio-ekonominen selvitys (MTT) 4.2. Kootaan tutkimustulokset osatehtävien vastuutahojen kanssa sekä vertaillaan eri menetelmien toteutusmahdollisuuksia sosio-ekonomisen arvioinnin, biologisen ja vesikemiallisen aineiston sekä eri kokeiden tulosten perusteella, tulosten raportointi. (MTT, GTK, PPO, OY, RKTL, Metsäkeskus Pohjois-Pohjanmaa)
4.3. Toimenpidesuositusten laadinta kootusti eri hankkeiden kanssa. Mikäli jatkorahoitus hankkeelle järjestyy, raportointi tehdään täydellisenä vasta jatkohankkeen jälkeen. 2009: Viljelykyselyn toteuttaminen. Aloitusseminaari. 2010: Viljelijäkyselyn toteuttaminen 2011: Viljelijäkyselyn toteuttaminen 2012: Viljelijäkyselyn toteuttaminen, toimenpidesuositukset sisältävä loppuraportti ja loppuseminaari 5. Hallinnointi ja tiedottaminen. Vastuu MTT Osatehtävien koordinointi, aikataulutus, loppu- ja hankkeen aikainen raportointi sekä tiedottaminen. 2009: Ohjausryhmäkokouksen järjestäminen, työkokousten järjestäminen, hallinnointi 2010: Ohjausryhmäkokouksen järjestäminen, työkokousten järjestäminen, hallinnointi 2011: Ohjausryhmäkokouksen järjestäminen, työkokousten järjestäminen, hallinnointi 2012: Ohjausryhmäkokouksen järjestäminen, työkokousten järjestäminen, hallinnointi Muut vastuut: Pohjois-Pohjanmaan Ympäristökeskus (nykyinen ELY-keskus) teki hankkeessa neutralointitutkimusta syksyn 2009 ajan. Tavoitteena heillä oli vertailla eri neutralointivaihtoehtoja ja he aloittavat neutralointikokeet alueen keskeisesti happamuudesta kärsivässä vesistössä myöhemmin (SiiNehanke). 2009: Kirjallisuus- ym. selvitykset neutralointiin liittyen ja laboratoriokokeiden aloittaminen Muut hankkeen potentiaaliset toimijat (ohjausryhmä/avustavat toimet osatehtävissä 1-4/muu osallistuminen) -Perämeren kalatalousyhteisöjen liitto, toiminnanjohtaja Jyrki Oikarinen/Mikko Torssonen -MTK, toiminnanjohtaja Timo Lehtiniemi -ProAgria, johtaja Vesa Nuolioja -Oulun läänin vesiensuojeluyhdistys ry, Seppo Miettunen -Siikajoen kunta, Pekka Seppinen -Raahen kaupunki, Vesa Ojanperä -Pyhäjoen kunta, Heikki Huttunen -Kalastusalueet & osakaskunnat, Kyösti Autio, Martti Patokoski -Siika-Pyhäjokialueen liitto Eri hankkeiden päättymisen jälkeen pyritään käynnistämään jatkohanke liittyen valtakunnalliseen tiedottamiseen ja suosituksiin ongelma-alueiden toimenpiteistä happamuuden ehkäisemisessä. Happaman kuormituksen ehkäisy Siikajoki - Pyhäjoki -alueella 2009 2012 -hankkeen aikana tiedotusta suunnataan erityisesti vesialueiden omistajille sekä sulfaattimaa-alueiden maankäytöstä vastaaville tahoille.
C. Kustannusarvio ja rahoitussuunnitelma Hankkeen kustannukset kululuokittain, toteuttajatahoittain, vuosittain ja yhteensä PPO MTT GTK RKTL OY YHTEENSÄ 2009 2009 2010 2011 2012 2009 2010 2011 2012 2009 2010 2011 2012 2009 2010 2011 2012 Palkat 1669 6784 36414 32236 23969 22756 22278 20678 10059 2868 10865 10865 5092 5718 11404 11404 4853 239911 Ostopalvelut 626 12806 9000 9000 6750 3000 3000 3000 3000 0 0 0 0 2747 10000 10000 7500 80429 Matkat 75 28 800 800 600 5996 8286 7786 3315 726 1524 1524 500 1125 7000 7000 5250 52335 Kone&laitehankinnat 0 2000 2500 2500 0 0 400 400 0 0 0 0 0 5918 6000 4500 0 24218 Vuokrat 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 259 1200 1200 900 3559 Toimistokulut 0 43 150 150 113 0 0 0 0 0 123 242 242 182 1245 Muut kulut 0 412 2500 2500 1875 0 0 0 0 0 0 0 0 160 2010 2010 1508 12974 YHTEENSÄ 2370 22073 51364 47186 33307 31752 33964 31864 16373 3594 12389 12389 5592 16050 37856 36356 20192 414670 Hankkeen rahoitussuunnitelma rahoituslähteittäin, vuosittain ja yhteensä Rahoitus 2009 2010 2011 2012 yht Tuki 88 322 106 839 96 597 36 463 328 220 Kunnat 18 794 22 537 27 898 12 221 81 450 Yksityinen 1 521 2 037 1 442 5 000 Yhteensä 110 646 133 423 127 948 50 696 414 670