Kunnostusojituksen vaikutus v esistöjen humuskuormitukseen. Marjo Palviainen ja Leena Finér

Kunnostusojituksen vaikutus v esistöjen humuskuormitukseen Marjo Palviainen ja Leena Finér

Kunnostusojituksen vaikutus vesistöjen humuskuormitukseen Marjo Palviainen ja Leena Finér Kansikuva: Metla/Erkki Oksanen Ulkoasu: Juha Paakkolanvaara Paino: Kopijyvä, Jyväskylä 2013 2

Alkusanat Päähuomio metsätalouden aiheuttamissa vesistövaikutuksissa on keskittynyt kiintoaine-, typpi- ja fosforikuormitukseen. Viime aikoina on kiinnitetty huomiota myös humuskuormitukseen. Humus on veteen liuennutta orgaanista eli eloperäistä ainetta, joka värjää veden kellertäväksi tai ruskeaksi. Ojitettujen soiden ojaverkoston ylläpito eli kunnostusojitus voi lisätä valuntaa, muuttaa veden virtausolosuhteita ja nopeuttaa turpeen hajoamista, mikä voi vaikuttaa humuksen huuhtoutumiseen. Tämä raportti on kirjallisuuskatsaus kunnostusojituksen vaikutuksesta humuskuormitukseen ja sen on rahoittanut Keski-Suomen ELY-keskuksen koordinoima TASO-hanke. Tämän kirjallisuuskatsauksen tavoitteena on koota yhteen olemassa oleva tutkimustieto kunnostusojituksen aiheuttamasta humuskuormituksesta sekä siihen vaikuttavista tekijöistä. Lopuksi tarkastellaan humuksen vaikutuksia vesistöissä ja esitetään johtopäätökset ja jatkotutkimustarpeet. Helsingissä, 28.11.2013 MMT Marjo Palviainen Helsingin yliopisto Professori Leena Finér Metsäntutkimuslaitos 3

Sisällysluettelo 1 JOHDANTO... 5 1.1 Soiden ojitus ja sen vaikutukset... 5 1.2 Mitä humus on?... 7 1.3 Humuksen luokittelu ja veden humuspitoisuuden määrittäminen... 7 1.3.1 Yleistä... 7 1.3.2 Liuennut orgaaninen hiili (DOC)... 7 1.3.3 Kemiallinen hapenkulutus (COD)... 10 1.3.4 Väri... 10 1.3.5 Veden absorbanssi...11 1.3.6 Kiintoaine...11 1.3.7 Sameus...11 2 HUMUSPITOISUUDET, KUORMITUS JA SIIHEN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT... 12 3 KUNNOSTUSOJITUKSEN AIHEUTTAMAN VESISTÖKUORMITUKSEN TUTKIMUS... 15 4 OJITUKSEN VAIKUTUS HYDROLOGIAAN... 16 4.1. Soiden hydrologia... 16 4.2 Uudisojituksen vaikutus hydrologiaan... 16 4.3 Kunnostusojituksen vaikutus hydrologiaan... 17 5 OJITUKSEN VAIKUTUS VALUMAVEDEN HUMUSPITOISUUTEEN JA -KUORMITUKSEEN... 18 5.1 Uudisojituksen vaikutus valumaveden humuspitoisuuteen... 18 5.2 Kunnostusojituksen vaikutus valumaveden humuspitoisuuteen... 18 5.3 Pitoisuusmuutosten syyt... 21 5.4 Uudisojituksen vaikutus vesistöjen humuskuormitukseen... 22 5.5 Kunnostusojituksen vaikutus vesistöjen humuskuormitukseen... 23 5.6 Orgaaninen kiintoaine... 24 6 HUMUS- JA KIINTOAINEKUORMITUKSEN VÄHENTÄMISKEINOT... 27 7 HUMUKSEN VAIKUTUKSET VESISTÖISSÄ... 29 7.1 Yleistä... 29 7.2 Vaikutus veden valaistusolosuhteisiin, väriin ja lämpötilaan... 29 7.3 Vaikutus veden happamuuteen... 30 7.4 Vaikutus veden happiolosuhteisiin... 30 7.5 Humus vesistöjen energialähteenä ja humuksen vaikutus veden ravinnetalouteen... 30 7.6 Vaikutus ympäristömyrkkyjen ja metallien biosaatavuuteen sekä myrkyllisyyteen... 31 7.7 Humuksen vaikutukset vesieliöihin... 32 8 JOHTOPÄÄTÖKSET... 34 9 JATKOTUTKIMUSTARPEET... 35 10 KÄSITTEET... 36 11 LÄHDELUETTELO... 37 4

1 Johdanto 1.1 Soiden ojitus ja sen vaikutukset Suomen soista on ojitettu metsätalouskäyttöön 4,7 miljoonaa hehtaaria, mikä vastaa 54 % soiden kokonaisalasta (Ylitalo 2012). Ojituksen tarkoituksena on pohjaveden pinnan alentaminen, juuriston ilmatilan kasvattaminen ja puuston kasvun parantaminen. Metsäojitukset aloitettiin Suomessa 1920-luvulla, jolloin säädettiin metsänparannuslaki (metsänparannuslaki 140/1928). 1950-luvun puolivälin jälkeen metsäojitusten määrä lisääntyi huomattavasti ojitusten koneellistuessa ja ojituksille myönnetyn valtion budjettirahoituksen kasvaessa (Joensuu 2002). Ojituksia tehtiin eniten 1960- ja 1970-luvuilla, jolloin niiden tekoa tuettiin metsätalouden rahoitusohjelmilla metsien tuottavuuden lisäämiseksi (Kuva 1). Pääosa ojitetuista soista sijaitsee Pohjois- ja Länsi-Suomessa, missä soiden osuus maa-alasta on suuri (Turunen 2008). Ojitus on ollut intensiivisintä Itä- ja Etelä-Suomessa, missä suoalasta on ojitettu noin 90 %. Lapin soista on ojitettu vain noin 20 % (Turunen 2008). Kuva 1. Uudisojitusten ja kunnostusojitusten pinta-alat Suomessa vuosina 1950 2011 (Metsätilastollinen vuosikirja, Metsäntutkimuslaitos). Ojitusten ja suometsien hoidon ansiosta soiden puuvaranto on lisääntynyt 252 miljoonasta kuutiometristä 549 miljoonaan kuutiometriin ja puuston vuotuinen kasvu noin 10 miljoonasta kuutiometristä 25 miljoonaan kuutiometriin 1950-luvun alusta nykyhetkeen (Tomppo 2005, Ylitalo 2012). Suometsät kattavatkin jo neljänneksen Suomen metsien kokonaispuustosta sekä -kasvusta (Korhonen ym. 2007). Tulevaisuudessa suometsien metsätaloudellinen merkitys kasvaa edelleen, sillä ojitusalueiden osuus metsien hakkuumahdollisuuksista nousee noin neljännekseen seuraavien 20 vuoden aikana (Nuutinen ym. 2007, Ylitalo 2012). Valtion rahoituksen muutosten myötä metsäojituksen painopiste siirtyi uudisojituksesta kunnostusojitukseen jo 1990-luvun alussa ja uudisojitus loppui (Ylitalo 2012). Valtio ei ole rahoittanut luonnontilaisten soiden ojitusta vuoden 1996 jälkeen, jolloin säädettiin laki kestävän metsätalouden rahoituksesta (1094/1996, päivitetty 2007) tukemaan vanhojen ojaverkostojen ylläpitämistä ja parantamista. Kunnostusojitus tulee ajankohtaiseksi, kun uudisojituksesta on kulunut 20 vuotta tai enemmän (Hökkä ym. 2000, Lauhanen & Ahti 2000). Kunnostusojitus tehdään, koska ojien kuivatusteho heikkenee. Ajan myötä ojapenkat sortuvat, ojat liettyvät ja mataloituvat ja niihin kehittyy kasvillisuutta (Keltikangas ym. 1986, Lauhanen & Ahti 2000, Silver & Joensuu 2005). Ojien kunnon heikkenemiseen kuluva aika riippuu pohjamaan ja turpeen ominaisuuksista, kaltevuussuhteista ja ilmasto-oloista (Keltikangas ym. 1986, Hökkä ym. 2000, Lauhanen & Ahti 2000, Silver & Joensuu 2005). Suositusten mukaan kunnostusojitus olisi syytä tehdä 1 2 kertaa puuston kasvatusaikana (Hyvän metsänhoidon 2008). Kunnostusojitus voidaan tehdä vanhojen metsäojien perkauksena tai sarkojen halkaisuna eli täydennysojituksena. Vanhojen ojien perkaus on 5

vallitseva toimenpide ja täydennysojitusta suositellaan käytettävän vain pienipuustoisilla kohteilla Pohjois-Suomen ilmasto-oloissa (Lauhanen & Ahti 2000) tai kun alkuperäinen ojaväli on yli 50 metriä (Ahti ym. 1995). Arvioiden mukaan kolmasosa Suomen ojitusalueista on kunnostusojituksen tarpeessa (Ehdotus soiden ja turvemaiden 2011) ja Kansallisessa metsäohjelmassa on asetettu vuosittaiseksi kunnostusojitustavoitteeksi 80 000 hehtaaria (Kansallinen metsäohjelma 2015). Niitä on toteutettu noin 60 000 hehtaarilla vuosittain (Ylitalo 2012). Hyvän metsänhoidon suositusten mukaan alueen kunnostusojituskelpoisuus määritellään ojien kunnon, kasvupaikan ravinteisuuden, lämpösumman ja puuston perusteella (Hyvän metsänhoidon 2008). Kunnostusojitus on tarpeen ja kannattavaa alueilla, joilla ojien kunto on huono ja märkyys heikentää puuston kasvua, kasvupaikan ravinteisuus on riittävä ja puustoa on vähintään 40 m 3 ha -1. Kaikkein karuimmilla soilla etenkin Pohjois-Suomen ilmasto-oloissa ei ole taloudellisesti järkevää tehdä kunnostusojitusta. Metsänkasvatuskelvottomia ojitusalueita on noin 800 000 hehtaaria (Ehdotus soiden ja turvemaiden 2011). Kunnostusojitus ei aina ole tarpeen myöskään puuntuotoskyvyltään hyvillä kasvupaikoilla, vaikka ojaston kunto on voimakkaasti heikentynyt (Sarkkola ym. 2013). Ojaston huono kunto ei välttämättä tarkoita sitä, että puusto kärsisi liian korkeasta pohjavedenpinnasta ja kasvualustan hapettomuudesta. Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että kunnostusojitusta ei tarvita soilla, joilla puuston keskitilavuus on Etelä-Suomessa yli 120 m 3 ha -1 ja Pohjois-Suomessa yli 150 m 3 ha -1, sillä puuston haihdunta pitää pohjaveden pinnan riittävän alhaalla (Sarkkola 2010, 2012a, 2012b). Näiden runsaspuustoisten alueiden jättäminen kunnostusojitusten ulkopuolelle voisi pienentää kunnostusojitusten tarvetta noin 16 000 hehtaarilla vuodessa (Sarkkola ym. 2013). Tällaisia alueita on hehtaarikohtaisesti eniten Keski-Suomessa ja suhteellisesti eniten Etelä-Suomessa, missä kunnostusojitustarve on 15 30 % pienempi kuin Valtakunnan metsien inventoinnissa (VMI 10) esitetyt arviot (Sarkkola ym. 2013). Metsätalouden toimenpiteet, etenkin kunnostusojitukset, lisäävät vesistöjen kiintoaine- ja ravinnekuormitusta (Manninen 1998, Åström ym. 2001a,b, Joensuu 2002, Finér ym. 2010, Nieminen ym. 2010, Joensuu ym. 2012a). Metsätalous on merkittävä kuormittaja erityisesti latvavesissä, joihin ei kohdistu paljon muuta kuormitusta (Ahtiainen & Huttunen 1999, Finér ym. 2010). Kunnostusojituksista syntyvä kiintoainekuormitus on merkittävin metsätaloudesta aiheutuva vesistökuormitus (Finér ym. 2010). Kiintoaine aiheuttaa vesistöjen samentumista, liettymistä ja mataloitumista ja sen sisältämän eloperäisen aineksen hajotus kuluttaa happea. Typpi ja fosfori kulkeutuvat vesistöön ojitusalueiden valumavesien mukana useimmiten sitoutuneena kiintoaineeseen, mutta myös liuenneina yhdisteinä. Typpi- ja fosforiyhdisteet rehevöittävät vesistöjä. Ojitusten aiheuttamat vesistövaikutukset herättivät paljon keskustelua jo 1960- ja 1970-luvuilla. Metsäojitukseen liittyvät ympäristönsuojelun periaatteet sisällytettiin metsänhoitosuosituksiin ensimmäisen kerran 1960-luvun lopulla (Joensuu 2002) ja ojitusten vesiensuojelumenetelmiä ja -ohjeistuksia on kehitetty jo monta vuosikymmentä. Myös Suomen metsäsertifioinnin standardeihin on sisällytetty kunnostusojitukseen liittyviä kriteerejä. Samanaikaisesti vesiensuojelun kannalta monia olennaisia parannuksia on tehty metsä-, metsänparannus-, ympäristönsuojeluja vesilakiin. Euroopan unioni hyväksyi vuonna 2000 vesipuitedirektiivin (2000/60/EY), jonka mukaan vesien tilan on oltava vähintään hyvä, eikä se saa tulevaisuudessa heiketä. Lisäksi politiikkaohjelmiin, kuten Kansallinen metsäohjelma 2015 ja Vesiensuojelun suuntaviivat 2015, on asetettu tavoitteeksi vesistökuormituksen vähentäminen (Finér ym. 2010, 2012, Joensuu ym. 2012b). Viime aikoina on kiinnitetty paljon huomiota humuskuormitukseen, jolla tarkoitetaan lähinnä liukoisen orgaanisen eli eloperäisen aineksen huuhtoutumista vesistöihin. Humuksella on suuri merkitys vesiekologialle ja vesien käyttökelpoisuudelle, joten vesien humuspitoisuuteen liitty- 6

vät kysymykset kiinnostavat monia eri tahoja. Humus vaikuttaa mm. vesistöjen lämpötilaan, väriin, valaistusolosuhteisiin, perustuotantoon, ravintoketjuihin, happamuuteen, ravinteisuuteen sekä metallien ja ympäristölle haitallisten aineiden kulkeutumiseen ja myrkyllisyyteen (Kortelainen 1993, Keskitalo & Eloranta 1999). Orgaanisen aineen huuhtoutuminen maalta vesistöön voi pienentää soiden hiilivarastoa ja lisätä kasvihuonekaasujen kuten hiilidioksidin ja metaanin vapautumista vesistöistä ilmakehään (Huttunen ym. 2003, Dinsmore ym. 2010, Rantakari 2010). Tämän kirjallisuuskatsauksen tavoitteena on koota olemassa oleva tutkimustieto kunnostusojituksen vaikutuksesta vesistöjen humuskuormitukseen. Kirjallisuuskatsauksessa määritellään myös mitä humus on ja miten se vaikuttaa vesistöissä. Lopuksi esitetään johtopäätökset ja jatkotutkimustarpeet. 1.2 Mitä humus on? Humuksella tarkoitetaan veteen liuenneita eloperäisiä orgaanisia aineita, jotka antavat vedelle ruskeankeltaisen värin. Humus muodostuu hajoavasta eläin- ja kasviaineksesta, joka on peräisin vesistöä ympäröivältä valuma-alueelta ja vesistön omasta tuotannosta. Boreaalisella vyöhykkeellä vesistöjen humus on pääosin peräisin ympäröivältä valuma-alueelta (Meili 1992, Porcal 2009). Humuksella on hyvin monimutkainen kemiallinen rakenne (Hayes ym. 2001, Mac Carthy 2001). Humus koostuu aromaattisten orgaanisten yhdisteiden muodostamasta ytimestä, johon on kiinnittynyt muita pienimolekyylisiä orgaanisia yhdisteitä. Humuksessa on hiiltä noin 50 %, happea 35 40 %, vetyä 4 5 % ja typpeä 1 2 % (Hessen & Tranvik 1998, Hayes ym. 2001). Rakenne saattaa sisältää myös muita aineita, kuten rikkiä ja fosforia. Rakenne sitoo tehokkaasti metalleja, kuten esimerkiksi rautaa. Myös alumiinin, kuparin, nikkelin, sinkin, kalsiumin, magnesiumin, natriumin ja kaliumin on havaittu esiintyvän humukseen sitoutuneina. 1.3 Humuksen luokittelu ja veden humuspitoisuuden määrittäminen 1.3.1 Yleistä Humuspitoisuuden määrittäminen on vaikeaa, koska humus on hyvin monimutkainen yhdiste, jonka rakennetta ja reaktioita ei tunneta tarkasti (Stevenson 1994, Peuravuori & Pihlaja 1999, Kurri 2011). Humusyhdisteiden tutkimusta vaikeuttaa hajoamisen seurauksena alati muuttuva molekyylirakenne sekä alkuperän ja hajoamisolosuhteiden suuri kirjo (Kurri 2011). Veden humuspitoisuudesta saadaan epäsuorasti tietoa määrittämällä veden väri, kemiallisen hapenkulutuksen (COD Mn ) arvo sekä veteen liuenneen orgaanisen hiilen pitoisuus (DOC). Tarkimmin näistä tunnuksista veden humuspitoisuudesta kertoo liuenneen orgaanisen hiilen pitoisuus. 1.3.2 Liuennut orgaaninen hiili (DOC) Orgaaninen kokonaishiili (TOC) määritetään suodattamattomista vesinäytteistä ja se sisältää sekä liukoisen että partikkeleihin sitoutuneen orgaanisen hiilen (Kuva 2). Liuennut orgaaninen hiili (DOC) määritetään 0,2 tai 0,45 µm suodattimien läpi suotautuneesta vesinäytteestä ja suodattimeen pidättynyt hiili on partikkelimaista orgaanista hiiltä (POC). Suomalaisissa puro-, järvi- ja jokivesissä pääosa orgaanisesta hiilestä ( 90 %) on liuenneessa muodossa ja vain noin 10 % partikkelimaisessa muodossa (Kronberg 1999, Tulonen 2004, Mattsson ym. 2005, Kortelainen ym. 2006). DOC:n osuus on erityisen suuri pienissä puroissa, mutta POC:n osuus kasvaa virtaaman ja uoman koon kasvaessa (Kukkonen 2012). Bakteerien hajottaessa partikkelimaista hiiltä (POC) muodostuu liukoista hiiltä (DOC) (Koelmans & Prevo 2003). Liuennutta orgaanista hiiltä analysoidessa tulee muistaa, että kaikki vesinäytteestä määritetty hiili ei ole peräisin humusaineista. 7

Kokonaishiili TOC (Total organic carbon) Liukoinen hiili DOC (Dissolved organic carbon) Partikkelimainen hiili POC (Particulate organic carbon) LDOC (Labile DOC) Yhdisteitä, joilla alhainen molekyylipaino, helposti hajoavia Aminohapot Rasvahapot Hiilihydraatit RDOC ( Refractory DOC) Yhdisteitä, joiden molekyylipaino on suuri, monimutkainen kemiallinen koostumus ja rakenne, hitaasti hajoavia Humusaineet (humushapot, fulvohapot ja humiinit) Kuva 2. Orgaanisen kokonaishiilen (TOC) jakautuminen partikkelimaiseen ja liukoiseen fraktioon vesistöissämme. Liuennut orgaaninen hiili (DOC) läpäisee 0,2 tai 0,45 µm suodattimen ja partikkelimainen hiili (POC) jää suodattimen päälle. Partikkelimaisen orgaanisen hiilen osuus on vain noin 10 % ja 90 % hiilestä on liuenneessa muodossa. Liuenneesta hiilestä valtaosa on vaikeasti hajoavaa (RDOC) ja vain noin 15 % helposti hajoavaa (LDOC). RDOC-fraktio koostuu pääasiassa humusaineista (Kronberg 1999, Tulonen 2004, Mattsson ym. 2005, Kortelainen ym. 2006). DOC voidaan jakaa kahteen fraktioon, biologisesti helposti hajoavaan LDOC-fraktioon (labile DOC) ja pysyvään ja vaikeasti hajoavaan RDOC-fraktioon (refractory DOC) (Tulonen 2004, Kuva 3). LDOC osuus DOC:sta on vesistöissä yleensä noin 15 % ja se koostuu alhaisen molekyylipainon omaavista yhdisteistä, kuten liuenneista vapaista aminohapoista, hiilihydraateista ja rasvahapoista, jotka eivät ole humusaineita (Peuravuori & Pihlaja 1999). Suurin osa vesiin liuenneesta hiilestä koostuu RDOC-fraktiosta, mikä kattaa satoja makromolekyylejä, joilla on monimutkainen kemiallinen koostumus ja rakenne (Tulonen 2004). Humusaineet kuuluvat tähän kategoriaan. Humusaineet ovat heterogeeninen joukko orgaanisia yhdisteitä, jotka ovat vaikeasti Kuva 3. Orgaanisen kokonaishiilen (TOC) fraktiot vesistöissä. TOC koostuu partikkelimaisesta (POC) ja liuenneesta hiilestä (DOC). DOC jaetaan biologisesti labiiliin LDOC-fraktioon ja vaikeasti hajoavaan RDOC-fraktioon. Humusaineet kuuluvat RDOC-fraktioon (Tulonen 2004). 8

Kuva 4. Humusaineiden kemialliset ominaisuudet (Stevenson 1994). hajoavia, väriltään keltaisia, ruskeita tai mustia ja niiden molekyylipaino on suuri (Kuva 4). Useimmissa pintavesissä humusaineet kattavat puolet liuenneesta orgaanisesta hiilestä, mutta tummissa vesissä niiden osuus voi olla jopa 90 % (Kronberg 1999). Humusaineet jaotellaan liukoisuuden perusteella kolmeen ryhmään: 1) fulvohappoihin, 2) humushappoihin ja 3) humiineihin. 1. Fulvohapot ovat humusaineita, jotka ovat vesiliukoisia ph-arvosta riippumatta. 2. Humushapot ovat humusaineita, jotka liukenevat veteen, kun ph on yli 2. 3. Humiinit ovat humusaineita, jotka eivät liukene veteen missään ph-arvossa. Maa-alueilta kulkeutuva DOC koostuu vaikeammin hajoavista ja tummista humus- ja fulvohapoista, kun taas vesistön omasta tuotannosta, kuten vesikasveista ja kasviplanktonista peräisin oleva DOC on helpommin hajoavaa ja vaaleampaa ainesta (Wetzel 1984). Orgaaninen aine voidaan myös jaotella kemiallisesti eri tavoin käyttäytyviin luokkiin. Jaottelu perustuu orgaanisen aineen sisältämien yhdisteiden hydrofiiliseen (veteen liukenevaan) ja hydrofobiseen (vettä hylkivään) käyttäytymiseen. Orgaaninen aine voidaan tämän perusteella luokitella kuuteen luokkaan: hydrofobiset hapot, emäkset ja neutraalit sekä hydrofiiliset hapot, emäkset ja neutraalit (Thurman 1985, Kurri 2011). Suomalaisissa järvi- ja purovesissä valtaosa (80 %) DOC:sta on orgaanisia happoja (Kortelainen 1993, Mattsson ym. 1998). Hydrofobisten happojen osuus kasvaa ja hydrofiilisten happojen osuus vähenee kun veden DOC-pitoisuus kasvaa (Mattsson ym. 1998). Humuksen kemiallisesta rakenteesta saadaan tietoa myös määrittämällä funktionaaliset ryhmät, kuten karboksyylit, fenolit ja metoksyylit (Peuravuori & Pihlaja 1999). Orgaanisen aineksen tärkein funktionaalinen ryhmä on karboksyylihapot, sillä ne vaikuttavat orgaanisen aineen liukoisuuteen ja happamuuteen (Peuravuori & Pihlaja 1999). Orgaaninen aine voidaan jaotella myös eri molekyylikoko- tai molekyylipainoluokkiin (Thurman 1985). Humuksen rakenteen ja kemiallisten ominaisuuksien analysointiin tarvitaan useita eri tekniikoita, sillä mikään analyysimenetelmä 9

ei yksinään riitä luonnehtimaan näytteitä kokonaisvaltaisesti (Kurri 2011). Humusyhdisteitä voidaan analysoida sellaisenaan, esikäsiteltynä tai hajotettuna pienempiin rakenneosiin. Analysointiin voidaan käyttää rakenneanalyyseja, kuten kaasukromatografiaa tai optisia analyysejä, kuten infrapunaspektroskopiaa ja UV/Vis-spektrometriaa (Peuravuori & Pihlaja 1999, Kurri 2011). 1.3.3 Kemiallinen hapenkulutus (COD) TOC:n ja DOC:n määrityksen ohella humuspitoisuuden analysoinnissa käytetään yleisesti kemiallisen hapenkulutuksen menetelmää. Kemiallinen hapenkulutus (COD) kuvaa veden sisältämien kemiallisesti hapettuvien orgaanisten aineiden määrää, eli vedessä olevaa eloperäistä ainetta. Näin ollen veden TOC- ja DOC-pitoisuuden ja kemiallisen hapenkulutuksen välillä on voimakas positiivinen korrelaatio (Kuva 5). Kemiallinen hapenkulutus määritetään kaliumpermanganaatin (KMnO 4 ) kulutuksena happamassa liuoksessa. Orgaaniset aineet hapettuvat ja samalla osa permanganaatista pelkistyy. Jäljellä olevan permanganaatin määrä mitataan titrausmenetelmällä ja COD Mn -arvo tai KMnO 4 -luku lasketaan. COD Mn -arvo kuvaa hapettuneen orgaanisen aineen määrää happena ja KMnO 4 -luku hapetuskemikaalin kulutusta. COD Mn -arvo saadaan kertomalla KMnO 4 -luku luvulla 0,253. Kirkkaissa vähähumuksisissa vesissä COD Mn -arvo on alle 4 mg/l O 2. Yleensä arvot ovat vesissämme 10 20 mg/l O 2. 1.3.4 Väri Myös veden väri kuvaa humuspitoisuutta. Veden väri korreloi kokonaishiilipitoisuuden kanssa (Kuva 6) ja humuspitoisuus on sitä korkeampi, mitä tummempaa vesi on (Taulukko 1). Veden väriä mitataan vertaamalla tutkittavaa vettä platina-asteikkoon värikiekon avulla. Väri ilmaistaan yksikössä mg Pt/l (Aroviita ym. 2012). Lukuarvo ilmaisee veden värin, joka vastaa platinan määrää mg/l vertailuun käytetyssä väriliuoksessa. Suomen vesistöjen keskimääräinen värin arvo on 51 mg Pt/l. Veden väriarvoissa voi olla suurta vuodenaikais- ja vuosittaista vaihtelua. Runsaat sateet yleensä nostavat väriarvoja ja kuivina kausina väriarvot laskevat. Veden väri on helppo ja nopea määrittää, mutta menetelmä on subjektii- 50 TOC, mg l -1 120 DOC, mg l -1 40 100 30 20 80 60 40 10 20 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 COD Mn, mg l -1 O 2 0 0 200 400 600 800 KMnO 4, mg l -1 Kuva 5. Orgaanisen kokonaishiilipitoisuuden (TOC) ja kemiallisen hapenkulutuksen (COD Mn ) välinen korrelaatio (Kortelainen 1993) sekä liuenneen orgaanisen hiilipitoisuuden (DOC) ja kaliumpermanganaatin (KMnO 4 ) kulutuksen välinen korrelaatio (Joensuu ym. 2001a). 10

TOC, mg l 50-1 40 30 20 10 0 0 100 200 300 400 500 600 Veden väri, mg l -1 Pt Kuva 6. Veden värin ja orgaanisen kokonaishiilipitoisuuden (TOC) suhde (Kortelainen 1993). vinen. Veden väriin vaikuttavat humusaineiden lisäksi myös rauta, mangaani, levät sekä vedessä olevat kiinteät ja liuenneet aineet (Kukkonen 2012). Runsaasti humusta sisältävissä vesissä on yleensä myös korkeat rautapitoisuudet ja nämä vedet ovat sitä tummempia, mitä korkeampi niiden rautapitoisuus on. Veden väriarvo 6,6 mg Pt/l vastaa suunnilleen humuspitoisuutta 1 mg/l. Taulukko 1. Vesistöjen yleisluokituksessa käytettävät värin ohjearvot (Valtion ympäristöhallinto). Väriluku, mg Pt/l Veden humuspitoisuus 5 15 Kirkas/väritön 20 40 Lievästi humuspitoinen 40 100 Humuspitoinen > 100 Erittäin humuspitoinen 1.3.5 Veden absorbanssi Humuspitoisuus voidaan määrittää myös mittaamalla veden absorbanssi suodatetuista näytteistä (Hautala 2000, Leskelä ym. 2010). Aallonpituutena käytetään tavallisesti 254, 400, 420 tai 436 nm. Menetelmällä voidaan mitata humuspitoisuutta jatkuvatoimisesti, jolloin saadaan tietoa pitoisuuksien ajallisesta vaihtelusta. 1.3.6 Kiintoaine Kiintoaine on puro- ja ojavesien mukana kulkeutuvaa kiinteää ainesta, jonka partikkelikoko on suurempaa kuin 0,45 µm (Kukkonen 2012). Kiintoaine voi sisältää sekä orgaanista eli eloperäistä ainesta että elotonta mineraaliainesta. Kiintoainekuormitus on seurausta maaperän eroosiosta ja eroosioaineksen kulkeutumisesta valumaveden mukana vastaanottavaan vesistöön. Kulkeutuvan kiintoaineen määrään vaikuttavat mm. kuljetettavien partikkelien raekoko, virtausolot ja uoman morfologia. Kiintoaine kulkeutuu uomassa veteen sekoittuneena tai pohjaa pitkin liikkuen. Kiintoaine vaikuttaa veden humuspitoisuuteen mm. sitä kautta, että vedessä maalta huuhtoutunut partikkelimainen orgaaninen kiintoaines hajoaa ajan myötä mikrobien sekä pohjaeläinten yhteistyön tuloksena, jolloin siitä voi syntyä humusaineita. Merkittävä osa ravinteista voi kulkeutua maalta vesistöihin kiintoaineen mukana joko rakenteellisena osana kiintoainetta tai kiintoaineen pintaan pidättyneenä. 1.3.7 Sameus Sameus kuvaa vedessä esiintyviä pienhiukkasia, kuten mineraaleja, saviainesta, orgaanista ainesta ja kasviplanktonia (Kukkonen 2012). Sameuden yksikkö on FTU ja se mitataan tähän tarkoitukseen valmistetulla mittarilla. Kirkkaan veden sameus on alle 1 FTU. Lievästi samea vesi on 1 5 FTU. Humus on veteen liuennutta orgaanista eli eloperäistä ainetta, jolla on monimutkainen kemiallinen rakenne. Veden humuspitoisuudesta kertoo tarkimmin orgaanisen kokonaishiilen (TOC) tai liuenneen hiilen pitoisuus (DOC). Humuspitoisuuden kasvaessa myös veden väriarvo ja kemiallisen hapenkulutuksen (COD) arvo kasvavat. 11

2 Humuspitoisuudet, kuormitus ja siihen vaikuttavat tekijät Liuenneita orgaanisia hiiliyhdisteitä on kaikissa luonnonvesissä vaihtelevina pitoisuuksina (Taulukko 2). Sadevedessä, pohjavesissä ja useimmissa järvi- ja jokivesissä on huomattavasti vähemmän humusta kuin suovesissä ja soisten valuma-alueiden järvi- ja jokivesissä. Kivennäismailta vetensä saavissa puroissa on kirkkaampi vesi kuin soilta tulevissa puroissa. Tämä johtuu ennen kaikkea siitä, että kivennäismailla orgaanisen aineen hajotuksen lopputuotteet ovat pääasiassa vesi ja ilmaan vapautuva hiilidioksidi, mutta soilla orgaanisen aineen hajoaminen jää hapettomista oloista johtuen kesken, mikä ilmenee epätäydellisesti hajonneiden orgaanisten yh- Taulukko 2. Orgaanisen hiilen (humuksen) keskimääräinen pitoisuus (suluissa vaihteluväli) luonnontilaisissa puroissa, jokivaluma-alueilla, järvissä ja vanhojen metsäojitusalueiden ojissa. TOC mg/l Alueet Viitteet Sadevesi 2,4 3,0* Rasilo 2013, Ukonmaanaho 2013 Pohjavesi 0,5 1,0 5 harjualuetta Etelä- ja Keski-Suomessa Helmisaari ym. 2003 Luonnontilaiset purot 17 (1,2 36) 42 metsäistä latvavaluma-aluetta, soita Mattsson 2010 keskimäärin 34 % pinta-alasta Joet 13 (5,5 21) Järvet koko Suomi 7,8 (0,4 34) Järvet Etelä-Suomi 9,1 (0,6 34) Järvet Pohjois-Suomi 6,3 (0,4 33) Järvet maatalousvaltaiset valuma-alueet Järvet suovaltaiset valuma-alueet Järvet mineraalimaavaltaiset valuma-alueet Vanhojen metsäojitusalueiden ojat *DOC pitoisuus mg l -1 8,1 (0,6 18) 10 (1,3 34) 6,2 (0,4 22) 29,8* (3,1 92,1) 36 jokivaluma-aluetta, keskimäärin soita 21 %, metsiä 47 %, maataloutta 18 % pinta-alasta 874 järveä, keskimäärin metsiä 65 %, soita 14 %, maataloutta 2,3 % valuma-alueen pinta-alasta 560 järveä, keskimäärin metsiä 68 %, soita 9 %, maataloutta 5 % valuma-alueen pinta-alasta 314 järveä, keskimäärin metsiä 65 %, soita 24 %, maataloutta 0 % valuma-alueen pinta-alasta 120 järveä, keskimäärin maataloutta 19 %, metsiä 64 %, soita 3 % valuma-alueen pinta-alasta 117 järveä, keskimäärin soita 44 %, metsiä 48 %, maataloutta 0,2 % valuma-alueen pinta-alasta 119 järveä, keskimäärin metsiä 85 %, soita 2,9 % ja maataloutta 0 % valuma-alueen pinta-alasta Näytteitä 75 laskuojasta vanhoilta metsäojitusalueilta eri puolilta Suomea Mattsson 2010 Rantakari 2010 Rantakari 2010 Rantakari 2010 Rantakari & Kortelainen 2008 Rantakari & Kortelainen 2008 Rantakari & Kortelainen 2008 Joensuu ym. 2001a 12

disteiden suurina pitoisuuksina soilta valuvissa vesissä. Lisäksi soilla rahkasammaleet tuottavat orgaanisia happoja vesistöihin. Kivennäismailla humuskerroksesta huuhtoutuva DOC pidättyy tehokkaasti myös podsolimaannoksen rikastumiskerrokseen (Piirainen 2002). Turvemaavaltaisilla valuma-alueilla maaperän DOC:n pidätyskyky on heikko, koska turpeessa on vähän liukoista hiiltä pidättäviä rauta- ja alumiiniyhdisteitä. Luontainen metsä- ja suoalueilta valuvan veden koostumus vaihtelee suuresti (Taulukko 2). Valumaveden humuspitoisuuksiin vaikuttavat valuma-alueen topografia, kasvillisuus, ilmastolliset tekijät, maankäyttö, maaperän viljavuus ja soiden runsaus (Kortelainen & Saukkonen 1998, Mattsson ym. 2003, Arvola ym. 2004, Kortelainen ym. 2006, Mattsson 2010, Rantakari ym. 2010). Humuksen (DOC, TOC) huuhtoutuminen on sitä suurempaa mitä suurempi on turvemaiden osuus valuma-alueen pinta-alasta (Kortelainen & Saukkonen 1998, Mattsson ym. 2003, Kortelainen ym. 2006, Rantakari ym. 2010, Kuva 7). Liuenneen orgaanisen hiilen pitoisuudet ovat pienempiä Pohjois- kuin Etelä-Suomessa (Mattsson ym. 2003, Kuva 7), mikä johtuu todennäköisesti kylmemmästä ilmastosta ja sitä kautta vähäisemmästä perustuotannosta ja kuolleen orgaanisen aineen määrästä ja sen hajoamisnopeudesta. Syynä voi olla myös kohosuotyyppisten, paljon humusta vesistöihin tuottavien soiden sijoittuminen pääasiassa Etelä-Suomeen. Humuskuormat ovat kuitenkin yhtä suuria etelässä ja pohjoisessa, koska valunta kasvaa pohjoiseen päin mentäessä (Kuva 7). Humuksen huuhtoutumiseen vaikuttaa myös valuma-alueen järvisyys, sillä Kuva 7. Turvemaiden osuuden ja valuma-alueen maantieteellisen sijainnin vaikutus valumaveden humuspitoisuuteen (TOC) ja -kuormaan (Mattsson ym. 2003). 13

orgaanista ainetta pidättyy järviin. Mitä suurempi osuus valuma-alueen pinta-alasta on järviä, sitä vähemmän alapuolisiin vesistöihin huuhtoutuu humusta (Mattsson 2010). Myös kasvillisuus vaikuttaa valumaveden humuspitoisuuteen. Valumaveden TOC-pitoisuudet ovat korkeampia havumetsävaltaisilla kuin lehtimetsävaltaisilla alueilla (Kortelainen 1999a), ja kuusivaltaisilla alueilla suuremmat kuin mäntyvaltaisilla alueilla (Mattsson 2010). Vesistöjen humuspitoisuus ja sen seurauksena veden väri vaihtelevat eri vuosina ja vuodenaikoina riippuen valunnasta (Kortelainen 1999a). Metsä- ja suovaltaisilta valuma-alueilta tuleva humuskuormitus voi olla sateisina vuosina useita kymmeniä prosentteja suurempi kuin kuivina vuosina (Arvola ym. 2004, Rantakari ym. 2010, Einola ym. 2011). Pääosa hiilestä huuhtoutuu vesistöihin keväisin lumien sulaessa ja syksyisin rankkasateiden aikana, jolloin myös suurin osa vuotuisesta valunnasta tapahtuu (Kortelainen 1999a, Laudon ym. 2004). Tämä on havaittavissa veden tummana värinä keväällä ja syksyllä (Eloranta 1999, Kortelainen 1999a). Kesällä humuksen huuhtoutuminen on vähäistä, veden väri on kirkkaampaa ja näkösyvyys kasvaa. Valumaveden humuspitoisuudet ovat korkeita soisilla alueilla. Valumaveden humuspitoisuudet ovat suuremmat Etelä- kuin Pohjois-Suomessa, mutta humuskuormitus on samansuuruinen etelässä ja pohjoisessa, koska valunta kasvaa pohjoiseen päin mentäessä. Humuskuormitus on suurta sateisina vuosina. Valtaosa humuskuormituksesta tapahtuu keväisin ja syksyisin. 14

3 Kunnostusojituksen aiheuttaman vesistökuormituksen tutkimus Maankäyttömuotojen vesistökuormitusta voidaan arvioida alueelta tulevaa virtaamaa ja ainespitoisuuksia mittaamalla (Finér ym. 2010, Kukkonen 2012, Mannerkoski 2012). Metsätalouden toimenpiteiden vaikutusta vesistökuormitukseen voidaan tutkia pareittaisten valuma-alueiden menetelmällä. Kahta ilmastollisilta tekijöiltään, kasvillisuudeltaan, maaperältään ja topografialtaan mahdollisimman samanlaista valuma-aluetta seurataan muutaman vuoden ajan ennen käsittelyä, esimerkiksi ojitusta, minkä jälkeen toisella alueella tehdään käsittely ja toinen valuma-alue jää vertailualueeksi. Käsittelyn vaikutus valuntaan, valumaveden pitoisuuksiin ja vesistökuormitukseen näkyy käsitellyn alueen ja käsittelemättömän vertailualueen valuntojen, pitoisuuksien tai kuormien keskinäisen suhteen muutoksina. Metsäojitusten aiheuttamia vesistövaikutuksia on tutkittu Suomessa 1970-luvulta lähtien (Heikurainen ym. 1978). Aluksi selvitettiin lähinnä ojituksen vaikutuksia valuntaan (Mustonen & Seuna 1971, Heikurainen 1974, 1976, 1980, Seuna 1974, 1982), koska 1960-luvulla ojituksien arveltiin lisäävän tulvia (Mannerkoski 2012). Pian sen jälkeen ojitusten havaittiin rehevöittävän, samentavan ja liettävän vesistöjä ja kiinnostuttiin myös valumaveden laadusta. Vuonna 1978 käynnistyi laaja Nurmes-tutkimus vesihallinnon ja Metsähallituksen yhteistyönä (Ahtiainen & Huttunen 1995). Nurmes-tutkimuksessa selvitettiin ojituksen vaikutusta valuntaan, vesistökuormitukseen ja vesibiologiaan kahdella valuma-alueella Itä-Suomessa (Seuna 1985, Ahtiainen 1990, Ahtiainen & Huttunen 1995, 1999, Holopainen & Huttunen 1998, Mattsson ym. 2006). Nurmes-tutkimuksesta on saatu tietoa metsäojitusten pitkäaikaisvaikutuksista, sillä alueiden seuranta on edelleen käynnissä ja kohteet sisältyvät ympäristöhallinnon seurantaohjelmaan. Uudisojituksen vaikutusta veden laatuun (ml. humus) on tutkittu myös yhdellä alueella Pirkanmaalla (Kenttämies 1980, 1981) ja neljällä alueella Pohjois-Pohjanmaalla (Hynninen & Sepponen 1983). Myös Ruotsissa on tehty vastaavia tutkimuksia (Lundin & Bergquist 1990). Kunnostusojitusten vaikutusta hydrologiaan ovat selvittäneet Ahti ym. (1995), Ahti & Päivänen (1997), Manninen ym. (1998), Joensuu (2002) ja Koivusalo ym. (2008). Kunnostusojituksen aiheuttamaa vesistökuormitusta on tutkittu Suomessa 56 valuma-alueella, joista 42:lla seuranta on edelleen käynnissä (Finér ym. 2012). Kunnostusojitusten vaikutusta valumaveden humuspitoisuuteen ja humuskuormitukseen ovat tutkineet Suomessa Niemelä (1994), Ahti ym. (1995), Manninen (1995, 1998, 1999), Åström ym. (2001a,b), Joensuu (2002), Joensuu ym. (2006) ja Nieminen ym. (2010). Äskettäin käynnistyneessä Metsäntutkimuslaitoksen Metsät ja vesi-tutkimusohjelmassa selvitetään muun muassa kunnostusojitusten ja suometsien hakkuiden vaikutusta vesistökuormitukseen ja kehitetään valtakunnallista seurantaverkkoa metsätalouden kuormitusarvioiden tarkentamiseksi. 15

4 Ojituksen vaikutus hydrologiaan 4.1 Soiden hydrologia Vesistökuormituksen määrittäminen edellyttää virtaaman ja veden laadun seurantaa. Virtaaman seuranta järjestetään usein jatkuvatoimisesti valuma-alueen laskupuroon rakennetulta mittapadolta esimerkiksi paineanturin tai vedenkorkeusmittausten ja purkautumiskäyrän avulla (Finér ym. 2012, Kukkonen 2012). Veden laatua seurataan ottamalla laskupurosta vesinäytteitä, joista analysoidaan kuormittavien aineiden pitoisuudet laboratoriossa. Kuormitus lasketaan kertomalla tiettynä ajanjaksona kertynyt virtaama kuormittavan aineen pitoisuudella (Finér ym. 2010). Metsätalouden toimenpiteiden aiheuttama kuormitus lasketaan toimenpidealueen ja vertailualueen kuormitusten erotuksena. Metsätalous voi lisätä vesistökuormitusta joko lisääntyneen valunnan, kohonneiden ainepitoisuuksien tai molempien yhteisvaikutuksesta. Siksi veden laadun lisäksi on tärkeää tuntea myös metsätaloustoimenpiteiden vaikutus valuntaan. Vesitaseella tarkoitetaan alueelle tulevan sadannan jakautumista haihduntaan ja valuntaan (Mannerkoski 2012). Lisäksi otetaan huomioon alueen vesivaraston muutos. Vesivarasto voi kasvaa sateisina vuosina. Luonnontilaisilla soilla haihdunta on yleensä valuntaa suurempaa (Ahti ym. 2005). Vesipinta on lähellä maanpintaa, ja kun puusto on tavallisesti harvaa tai aukkoista, haihdunta maanpinnasta on voimakasta. Luonnontilaisilla soilla myös maan veden varastointikyky on pieni, koska vedenpinta on korkealla (Päivänen & Hånell 2012). Suon ylimmässä kerroksessa veden johtavuus on suuri, eikä vedenpinnan korkeus juurikaan nouse sateen jälkeen, koska vesi purkautuu nopeasti valunnaksi. 4.2 Uudisojituksen vaikutus hydrologiaan Suomessa uudisojituksen hydrologisia vaikutuksia on tutkittu laajasti (Mustonen & Seuna 1971, Heikurainen ym. 1978, Heikurainen 1980, Kenttämies 1981, Seuna 1982, Hynninen & Sepponen 1983, Ahti 1987, Ahtiainen 1990). Hydrologiset vaikutukset riippuvat soiden ominaisuuksista, kuten puuston määrästä, turvelajista ja turpeen hydraulisesta johtavuudesta sekä ojien syvyydestä ja sijoittumisesta sekä ojitusalueen sijainnista valuma-alueella (Päivänen & Hånell 2012). Ojituksen jälkeen pohjaveden pinta laskee ja maan pinta kuivuu (Mustonen & Seuna 1971, Lundin & Bergquist 1990, Mannerkoski 2012, Päivänen & Hånell 2012). Haihdunta on vähäisempää kuivasta pinnasta ja ojat mahdollistavat entistä huomattavasti suuremman valunnan (Mannerkoski 2012). Päinvastoin kuin luonnontilassa, ojitusta välittömästi seuraavina vuosina suolta poistuu valumalla enemmän vettä kuin haihtumalla (Ahti ym. 2005). Metsäojituksen on havaittu lisäävän vuosivaluntaa ensimmäisen 10-vuotiskauden aikana ojituksen jälkeen keskimäärin 0,3 0,6 % valuma-alueen ojitusprosenttia kohti (Seuna 1990, Kenttämies ja Saukkonen 1996, Nieminen ja Ahti 2000). Välittömästi ojituksen jälkeen valunnan lisäys voi olla suurta suon tyhjenemisvalunnan vuoksi ja valunnan muutokset ovat suurimpia vetisillä, vähän maatuneilla paksuturpeisilla suoalueilla Etelä-Suomessa (Metsä- ja turvetalouden vesiensuojelutoimikunnan mietintö 1987). Myös kesäaikaiset valuntapiikit ja alivalumat lisääntyvät ojituksen jälkeen (Mannerkoski 2012). Kevätylivalumat ovat lisääntyneet ojituksen jälkeen valuma-alueen yläosissa sijaitsevilla vähäpuustoisilla soilla. Mikäli ojitusalueet ovat olleet valuma-alueen alajuoksulla tai hajallaan valuma-alueella, kevätylivalumat ovat pienentyneet (Mustonen & Seuna 1971, Manner- 16

koski 2012). Vuosivalunta on suurimmillaan ensimmäisinä vuosina ojituksen jälkeen ja palautuu ojitusta edeltäneelle tasolle noin 15 20 vuodessa, kun puuston haihdunta ja latvuksiin pidättyvän veden määrä lisääntyvät ja ojat madaltuvat ja niiden kuivatusteho heikkenee (Mattsson ym. 2006, Rantakari ym. 2010, Mannerkoski 2012). Myös kevätylivalumat pienenevät ajan mittaan, koska kehittyvä puusto hidastaa lumen sulamista. Vesitase palautuu vähitellen haihduntavoittoiseksi, kun luonnontilaisilla soilla maanpinnasta tapahtuvan haihdunnan korvaa ojitetuilla soilla puuston haihdunta, joka pitää vedenpinnan alemmalla tasolla kuin suon ollessa luonnontilassa (Ahti ym. 2005). Sarkkola ym. (2013) ovat esittäneet, että 10 kiintokuutiometrin lisäys puuston tilavuudessa laskee lisääntyneen haihdunnan kautta vedenpintaa keskimäärin yhdellä senttimetrillä. 4.3 Kunnostusojituksen vaikutus hydrologiaan Kunnostusojituksen aiheuttamat muutokset hydrologiassa ja pohjaveden pinnassa ovat vähäisempiä kuin uudisojituksessa tapahtuvat muutokset ja muutokset ovat sitä pienempiä, mitä runsaampi on alueen puusto (Koivusalo ym. 2007). Yleensä kunnostusojitus alentaa pohjavedenpintaa 5 10 cm riippuen käsittelyn voimakkuudesta (Ahti & Päivänen 1997, Päivänen & Sarkkola 2000). Vedenpinta laskee selvimmin silloin, kun suo on ohutturpeinen ja ojat ulottuvat kivennäismaahan asti (Koivusalo ym. 2008). Alueilla, joilla puuston tilavuus on suuri, kunnostusojituksella ei ole vaikutusta vedenpinnan tasoon, koska puuston haihdunta ja latvuspidäntä ovat riittävän suuria pitämään vedenpinnan alhaisella tasolla tukkeutuneista ojista huolimatta (Ahti ym. 2008, Sarkkola ym. 2010, 2013). Tutkimukset ovat tuottaneet vaihtelevia tuloksia kunnostusojitusten vaikutuksesta valuntaan. Laajimmassa 40 valuma-aluetta kattavassa kunnostusojitusten vesistövaikutuksia koskevassa tutkimuksessa kunnostusojitus ei vaikuttanut vuosivaluntaan (Joensuu 2002). Tosin harvan manuaalisen valunnan mittauksen takia kunnostusojituksen vähäiset vaikutukset valuntaan saattoivat jäädä havaitsematta. Manninen ym. (1998) tutkimuksessa kunnostusojitus lisäsi valuntaa 15 % vain ensimmäisenä vuonna. Koivusalo ym. (2008) tulosten mukaan kunnostusojitus voi lisätä vuosivaluntaa 37 38 % ensimmäisten neljän vuoden aikana. Valunta on lisääntynyt erityisesti keväisin ja syksyisin (20 30 %), mutta kesäkauden alivalumat ovat pysyneet ennallaan (Ahti ym. 1995). Pelkän ojien perkauksen vaikutus valuntapiikkeihin on vähäinen, mutta täydennysojitus voi niitä lisätä, koska uomatiheys lisääntyy ja veden virtausnopeus kasvaa (Ahti ym. 1995). Kunnostusojitukset tehdään yleensä kasvatus- ja uudistushakkuiden yhteydessä. Puuston poistaminen vähentää haihduntaa ja latvuspidäntää, nostaa pohjaveden tasoa ja lisää lumen kertymistä alueelle, mikä voi johtaa valunnan lisääntymiseen (Mannerkoski 2012, Päivänen & Hånell 2012). Lundin (1994) havaitsi vuosivalunnan lisääntyvän 9 36 % avohakkuun ja sen yhteydessä tehdyn kunnostusojituksen jälkeen. 17

5 Ojitusten vaikutus valumaveden humuspitoisuuteen ja -kuormitukseen 5.1 Uudisojituksen vaikutus valumaveden humuspitoisuuteen Ojitusten vesistövaikutukset riippuvat ojitusajankohdasta, ojitustavasta, suotyypistä, toimenpidealueen sijainnista valuma-alueella ja toimenpiteiden jälkeisistä sääoloista (Ahtiainen 1990, Rantakari ym. 2010). Ojien kaivun aikana ja ojituksen jälkeen soilta erodoituu ja huuhtoutuu orgaanista ainesta vesistöihin (Hynninen & Sepponen 1983). Ojitus kiihdyttää orgaanisen aineen hajoamista, mikä voi lisätä humuksen huuhtoutumista (Päivänen 2007). Uudisojituksen on kuitenkin havaittu yleensä vähentävän valumaveden liukoisen hiilen pitoisuutta (Lundin & Bergquist 1990, Kenttämies 1987, Rantakari ym. 2010, Taulukko 3). Useissa tapauksissa myös veden väri ja kemiallinen hapenkulutus ovat alentuneet ojituksen jälkeen (Taulukko 3). Ahtiainen (1990) havaitsi uudisojituksen lisäävään TOC-pitoisuuksia 4 6 mg l -1 (17 32 %) kahdella alueella ensimmäisten kolmen vuoden aikana ojituksesta, mutta sen jälkeen pitoisuudet laskivat alle vertailukauden arvojen. Tämä voi johtua siitä, että toisella alueista tehtiin ojituksen lisäksi pienialainen avohakkuu, ja toisella alueella jätettiin ojitusalueen ja puron väliin ojittamaton suojavyöhyke. Hakkuut ja suojavyöhykkeet voivat lisätä liukoisen hiilen huuhtoutumista ojitusalueelta (Nieminen 2004, Nieminen ym. 2005). Uudisojitus ei liene merkittävästi lisännyt humuksen huuhtoutumista, sillä Suomen järvien ja jokien pitkäaikaiset vedenlaadun seurantatulokset ovat osoittaneet, etteivät vesistöjen orgaanisen hiilen pitoisuudet (Laaksonen & Malin 1980, 1984) tai kemiallisen hapenkulutuksen arvot (Alasaarela & Heinonen 1984) ole nousseet 1960 1980-luvuilla, jolloin soiden ojitus oli intensiivisintä. Tutkittaessa vanhojen ojitusalueiden valumaveden laatua on havaittu, että kun ojituksesta on kulunut 20 30 vuotta, ojitusalueiden valumavesien DOC-pitoisuudet ovat samaa suuruusluokkaa kuin luonnontilaisten soiden valumaveden DOC-pitoisuudet (Kenttämies 1987, Joensuu ym. 2001a, Ahti ym. 2005). Turvemailta tulevan valumaveden humuspitoisuudet vaihtelevat paljon (Taulukko 4) ja luontainen vaihtelu voikin olla suurempaa kuin ojituksen vaikutus (Heikurainen ym. 1978). 5.2 Kunnostusojituksen vaikutus valumaveden humuspitoisuuteen Kunnostusojituksen vaikutusta valumaveden humuspitoisuuteen ja -kuormitukseen (TOC ja DOC) on tutkittu 51 alueella eri puolilla Suomea (Kuva 8). Kunnostusojituksen on yleensä havaittu alentavan valumavesien humuspitoisuuksia (Ahti ym. 1995, Åström ym. 2001a,b, Joensuu ym. 2006, Nieminen ym. 2010, Hansen ym. 2013, Kuva 9). Joensuun (2002) tutkimilla 40 kunnostusojitusalueella DOC-pitoisuudet olivat kolmena kunnostusojituksen jälkeisenä vuotena keskimäärin 8 mg l -1 (27 %) pienempiä kuin ennen kunnostusojitusta. Niemisen ym. (2010) tutkimilla 9 alueella valumaveden DOC-pitoisuudet alenivat keskimäärin 4 6 mg l -1 (vaihteluväli 2 15 mg l -1 ) ensimmäisinä vuosina kunnostusojituksen jälkeen, mikä vastasi 13 19 % vähennystä. Ruotsissa tehtyjen tutkimusten mukaan kunnostusojitus alentaa DOC-pitoisuutta 13 mg l -1 (30 %) (Hansen ym. 2013). Kunnostusojitusalueiden valumaveden humuspitoisuudet noudattelevat samanlaista vuodenaikaisvaihtelua kuin ennen kaivua eli pitoisuudet ovat alhaisim- 18

Taulukko 3. Uudisojituksen jälkeen havaitut muutokset liuenneen orgaanisen hiilen pitoisuuksissa (TOC tai DOC), kemiallisessa hapenkulutuksessa (COD Mn ) ja veden värissä eri tutkimuksissa. Tilastollisesti merkitsevät erot on merkitty tähdellä. Ennen ojitusta Ojituksen jälkeen Muutos mg l -1 Muutos % Lähde TOC mg l -1 33,4 27,8* -5,6* -17* Kenttämies 1980 TOC mg l -1 23,6 27,7 +4,1 +17 Ahtiainen 1990 TOC mg l -1 18,0 23,8* +5,8* +32* Ahtiainen 1990 DOC mg l -1 21,0 18,8* -2,2* -10 Lundin & Bergquist 1990 CODMn mg l -1 23,6 26,0 +2,4 +10 Ahtiainen 1990 CODMn mg l -1 31,1 32,5 +1,4 +4,5 Ahtiainen 1990 CODMn mg l -1 116 91* -25* -22 Lundin & Bergquist 1990 Väri mg Pt l -1 247,9 265,3* +17,4* +7* Ahtiainen 1990 Väri mg Pt l -1 162,1 201,3* +39,2* +24* Ahtiainen 1990 Väri mg Pt l -1 138 119* -19* -14 Lundin & Bergquist 1990 Väri mg Pt l -1 480 240* -240* -50* Hynninen & Sepponen 1983 Väri mg Pt l -1 448 221* -227* -51* Hynninen & Sepponen 1983 Väri mg Pt l -1 289 229-74 -26 Hynninen & Sepponen 1983 Väri mg Pt l -1 244 257 +13 +5 Hynninen & Sepponen 1983 Taulukko 4. Valumaveden humuspitoisuuksien mediaanit eräillä turvemaavaltaisilla valuma-alueilla Suomessa (Sallantaus 2006). Valuma-alue Suotyyppi TOC mg l -1 Lakkasuo 7 Ombrotrofinen (vähäravinteinen) suo, joka saa vetensä ja ravinteita sadevedestä. Suon keskusta ympäröivää kivennäismaata korkeammalla. Kauhaneva Karuja aapasoita ja keidassoita 21 Joutensuo Karuja lettoja ja avosoita 12 Lakkasuo 2 Sararämeitä ja ruohoisia nevoja 13 Runkaus Ruohoisia aapasoita 10 34 19

Kuva 9. Eri tutkimuksissa havaitut muutokset keskimääräisissä valumaveden humuspitoisuuksissa kunnostusojituksen jälkeen. Joensuu ym. (2001) ja Nieminen ym. (2010) tutkivat liuenneen orgaanisen hiilen (DOC) ja Åström ym. (2001a,b) orgaanisen kokonaishiilen (TOC) pitoisuuksia. Joensuu ym. (2001) tulokset ovat 23 alueelta eri puolilta Suomea, Nieminen ym. (2010) tulokset ovat 9 alueelta Etelä- ja Keski-Suomesta ja Åström ym. (2001a,b) tulokset kahdelta alueelta Pohjanmaalta. Vuosi 0 tarkoittaa pitoisuutta ennen kunnostusojitusta. Kuva 8. Valuma-alueiden sijainti, jolla kunnostusojituksen humuskuormitusta (TOC) on tutkittu. Mustat neliöt ovat Joensuun ym. (2002) tutkimusalueita (40 kpl), punaiset ympyrät Niemisen ym. (2010) alueita (9 kpl) ja vihreät ympyrät Åströmin ym. (2001a, b) alueita (2 kpl). Kuva 10. Keskimääräiset valumaveden humuspitoisuudet (TOC mg l -1 ) eri vuodenaikoina 40 kunnostusojitusalueella ennen kunnostusojitusta (0), 1 2, 2 5, 6 10 ja yli 10 vuotta kunnostusojituksen jälkeen (Joensuu ym. 2006). mat keväällä ja korkeimmat syksyllä (Joensuu ym. 2006, Kuva 10). Humuspitoisuudet ovat huomattavasti korkeampia alueilla, joilla ojien pohjamaalaji on turvetta tai sisältää runsaasti hienoainesta kuin alueilla, joilla ojien pohjat ovat karkeaa kivennäismaata (Kuva 11). Tämä voi selittää humuksen huuhtoutumisen pienenemisen niissä tapauksissa, joissa ojat kaivetaan alla olevaan karkeaan kivennäismaahan. Myös valumaveden väriluku ja kemiallinen hapenkulutus ovat pienentyneet kunnostusojituksen jälkeen (Niemelä 1994, Ahti ym. 1995). Veden väriluvun on havaittu pienentyneen noin 30 %:lla (35 50 mg Pt/l) ja kemiallisen hapenkulutuksen (COD Mn ) 28 33 %:lla (6.6 6.8 mg/l) kunnostusojitusta seuraavan neljän vuoden aikana (Niemelä 1994, Ahti ym. 1995). Mannisen (1998, 1999) tutkimuksissa havaittiin kemiallisen hapenkulutuk- 20

Kuva 11. Keskimääräiset valumaveden humuspitoisuudet (TOC mg l -1 ) eri maalajeilla ennen kunnostusojitusta (0), 1 2, 3 5, 6 10, 11 15, 16 20 ja yli 20 vuotta kunnostusojituksen jälkeen (Joensuu 2013). Tilastollisesti merkitsevät erot on merkitty tähdillä. sen (COD Mn ) lisääntyvän ensimmäisten kahden vuoden aikana kunnostusojituksen jälkeen, mutta sen jälkeen COD Mn -pitoisuudet alenivat. Kunnostusojituksen jälkeen humuspitoisuudet palautuvat tavallisesti ennen ojitusta vallinneelle tasolle 10 20 vuodessa (Kuva 11). Vaikutusten kesto riippuu ojien pohjien maalajista. Keskikarkeilla kivennäismailla humuspitoisuudet voivat säilyä kunnostusojitusten vaikutuksesta merkitsevästi alhaisemmalla tasolla jopa 20 vuotta. Sen sijaan alueilla, joilla ojat ulottuvat hienojakoiseen kivennäismaahan tai turpeeseen humuspitoisuudet palautuvat ennen ojitusta vallinneelle tasolle noin 10 vuodessa. 5.3 Pitoisuusmuutosten syyt Luonnontilaisilla soilla ja ojien kuivatustehon heikennyttyä myös ojitetuilla soilla vesi virtaa pääasiassa maan pintakerroksissa, jossa elävä tai vain vähän hajonnut kasvimateriaali sisältää runsaasti liukoista humusta. Ojitus muuttaa veden kulkeutumisreittiä. Pohjavesipinnan alenemisen myötä pintavalunta vähenee, veden imeytyminen turpeeseen lisääntyy ja valunta tapahtuu entistä syvempien maakerrosten kautta (Åström ym. 2001a,b, Kortelainen ym. 2006). Ojituksen jälkeen pintaturpeessa runsaana esiintyviä liu- 21

koisia humusyhdisteitä uuttuu valumavesiin vähemmän, koska veden viipymä tässä kerroksessa lyhenee. Veden kulkeutuessa turpeen alla olevaan mineraalimaahan asti negatiivisesti varautuneet humusaineet pidättyvät positiivisesti varautuneisiin mineraalimaan oksihydroksideihin (Åström ym. 2001a,b). Etenkin ohutturpeisilla soilla veden suotautuminen alapuoliseen kivennäismaahan tehostuu ojituksen johdosta ja humusta pidättyy enemmän (Metsä- ja turvetalouden vesiensuojelutoimikunnan mietintö 1987). Humuspitoisuuksien väheneminen valumavesissä ojituksen jälkeen johtuu siis todennäköisesti veden virtausreittien muutoksista. Uudisojituksen vaikutukset valumaveden humuspitoisuuksiin ovat todennäköisesti olleet erilaisia nk. minerotrofisilla eli reunavaikutteisilla soilla ja ombrotrofisilla kohosoilla (Metsä- ja turvetalouden vesiensuojelutoimikunnan mietintö 1987). Minetrotrofiset suot saavat luonnontilassa valumavetensä sateesta, ympäröiviltä kivennäismailta ja pohjavedestä. Minerotrofisilla soilla suoalueen kautta tapahtuva valunta vähenee ojituksen seurauksena, sillä ympäröiviltä kangasmailta valuvat vedet eivät enää virtaa suon kautta, vaan suoraan ojia pitkin vesistöihin. Tällöin suon valumavesien DOC-pitoisuutta kohottava vaikutus jää vähäisemmäksi kuin luonnontilassa ja DOC-pitoisuudet voivat siksi alentua. Sen sijaan ombrotrofisilla kohosoilla, joilla suon keskusta on ympäröiviä kivennäismaita korkeammalla, ojitus ei muuta ympäröivien kivennäismaiden virtaamareittejä, ja ojitus ei välttämättä alenna valumaveden humuspitoisuutta, vaan voi aluksi jopa lisätä sitä. Pohjaveden pinnan aleneminen tehostaa hajotusta, jolloin suurempi osa hiilestä vapautuu hiilidioksidina ilmakehään (Nieminen ym. 2010). Mikäli pohjaveden pinta ei alene kunnostusojituksen jälkeen on mahdollista, että valumaveden DOC-pitoisuudet eivät muutu (Nieminen ym. 2010). Niillä alueilla, joilla puuston haihdunta riittää pitämään pohjaveden pinnan alhaalla tai missä ojat toimivat hyvin huolimatta niiden visuaalisesta kunnosta, kunnostusojitus ei todennäköisesti vaikuta pohjaveden pinnan tasoon (Ahti & Päivänen 1997). 5.4 Uudisojituksen vaikutus vesistöjen humuskuormitukseen Metsätaloustoimenpiteiden vaikutusta kuormitukseen voidaan tarkastella koko valuma-alueen tasolla vertaamalla kuormitusta ennen toimenpidettä ja sen jälkeen. Toinen tapa on tarkastella kuormituksen muutosta suhteessa toimenpidealueen kokoon eli niin sanottuja ominaiskuormituslukuja (Finér ym. 2010). Suomessa metsä- ja turvemaita sisältäviltä valuma-alueilta kulkeutuu orgaanista hiiltä vesistöön keskimäärin 57 kg ha -1 vuodessa (vaihteluväli 26 88 kg ha -1 v -1 ) (Kortelainen & Saukkonen 1998, Kortelainen ym. 2006). Vain kertaalleen ojitettujen soiden humuskuormitus on tavallisesti samaa suuruusluokkaa kuin luonnontilaisten soiden humuskuormitus, koska ojituksen jälkeen lisääntyvä valunta kompensoi alenevan hiilipitoisuuden vaikutuksen (Kenttämies 1980, Rantakari ym. 2010). Tutkimuksissa on raportoitu myös kuormituksen lyhytaikaisia lisääntymisiä heti uudisojituksen jälkeen. Ahtiaisen (1990) tutkimalla Suopuron valuma-alueella, jossa ojitusalueen ja puron väliin jätettiin suojakaista, COD Mn -kuormitus oli ennen ojitusta 90 kg ha -1 v -1 ja ojituksen jälkeisellä kolmivuotisjaksolla keskimäärin 99 kg ha -1 v -1. Ahtiaisen (1990) tutkimalla Koivupuron alueella, jossa tehtiin ojitus ilman suojavyöhykettä ja pienialainen avohakkuu, COD Mn -kuorma oli ennen ojitusta 110 kg ha -1 v -1 ja ojituksen jälkeisellä kolmivuotisjaksolla keskimäärin 127 kg ha -1 v -1. Ahtiaisen (1990) tutkimuksissa humuskuormitus oli suurimmillaan ensimmäisenä vuonna ojituksen jälkeen, mutta kolmantena vuonna ojituksesta kuormitus oli jo alhaisempi kuin ennen ojitusta. Hakkuut ja suojavyöhykkeet voivat lisätä ojitusalueelta lähtevää humuskuormaa (Nieminen 2004, Nieminen ym. 2005). Toimenpidehehtaaria kohden laskettuna 22

uudisojitus lisäsi humuskuormitusta Ahtiaisen (1990) tutkimuksessa COD Mn menetelmällä mitattuna yhteensä 300 kg ha -1 ensimmäisten kolmen vuoden aikana ojituksen jälkeen. Ruotsissa tehdyssä tutkimuksessa uudisojituksen on havaittu vähentävän vuotuista COD Mn -kuormaa 525 kilosta hehtaarilla 339 kiloon hehtaarilla (35 % vähennys) ja vuotuista TOC-kuormaa 81 kilosta hehtaarilla 58 kiloon hehtaarilla (29 % vähennys) ensimmäisten kolmen ja puolen vuoden aikana ojituksen jälkeen (Lundin & Bergquist 1990). Humuskuormitus palautuu luontaiselle tasolle, kun uudisojituksesta on kulunut 20 30 vuotta (Joensuu 2002, Rantakari ym. 2010). Esimerkiksi Rantakarin ym. (2010) tutkimilla yli 20 vuotta sitten ojitetuilla valuma-alueilla Itä-Suomessa humuskuormat (100 140 kg TOC ha -1 v -1 ) olivat samaa suuruusluokkaa kuin luonnontilaisten soisten valuma-alueiden humuskuormat (90 148 kg TOC ha -1 v -1 ). 5.5 Kunnostusojituksen vaikutus vesistöjen humuskuormitukseen Kunnostusojitusalueilta kulkeutuu veteen vähemmän humusta kuin vanhoilta ojitusalueilta tai luonnontilaisilta soilta. Joensuu ym. (2001b) havaitsivat, että valuma-alueilta, joilla on tehty kunnostusojitus, kulkeutuu kolmen ensimmäisen vuoden aikana vähemmän humusta vesistöihin (62 65 kg DOC ha -1 v -1 ) kuin valuma-alueilta, joilla on vanhoja metsäojitusalueita (82 kg DOC ha -1 v -1 ). Myös Saari & Högmander (2013) havaitsivat humuskuorman olevan pienempi kunnostusojitusalueelta (80 kg DOC ha -1 v -1 ) kuin vanhalta ojitusalueelta (180 kg DOC ha -1 v -1 ) ja luonnontilaiselta valuma-alueelta (120 kg DOC ha -1 v -1 ). Kunnostusojitusten on yleensä havaittu pienentävän humuskuormitusta tai kuormitus on säilynyt muuttumattomana (Manninen 1995, 1998, Joensuu ym. 2002, Nieminen ym. 2010). Mannisen (1995, 1998) tutkimalla valuma-alueella kunnostusojituksen jälkeinen humuskuormitus COD Mn menetelmällä mitattuna (120 kg ha -1 v -1 ) ei poikennut tilastollisesti merkitsevästi ennen kunnostusojitusta (112 kg ha -1 v -1 ) vallinneesta kuormituksesta. Niemelän (1994) tutkimalla valuma-alueella COD Mn -kuorma oli neljänä ensimmäisenä vuonna kunnostusojituksen jälkeen keskimäärin lähes puolet pienempi (298 kg ha -1 v -1 ) kuin ennen kunnostusojitusta (587 kg ha -1 v -1 ). Joensuu ym. (2002) tutkimilla 40 valuma-alueella DOC-kuormitus väheni kunnostusojituksen jälkeen ensimmäisen kolmen vuoden aikana keskimäärin 29 kg ha -1 v -1 mikä vastasi 31 % vähennystä. Toimenpidehehtaaria kohden laskettuna kunnostusojituksen on havaittu vähentävän vesistöjen DOC-kuormaa yhteensä 131 200 kg ha -1 ensimmäisten kolmen vuoden aikana (Taulukko 5). Kunnostusojituksen aiheuttama humuskuormituksen muutos riippuu valumaveden humuspitoisuuden ja valunnan muutoksista. Edellä viitatuissa tutkimuksissa valumaveden DOC-pitoisuudet alenivat ja valunta säilyi suhteellisen muuttumattomana kunnostusojituksen jälkeen. Joissakin tutkimuksissa kunnostusojituksen on kuitenkin havaittu lisäävän valuntaa (Ahti ym. 1995, Manninen 1998, Koivusalo ym. 2008). Jos valunta lisääntyy, DOC-kuormitus voi kasvaa, vaikka DOC-pitoisuudet alenisivatkin. On myös huomattava, että yleensä kunnostusojitukset tehdään Taulukko 5. Kunnostusojituksen aiheuttama humuksen ominaiskuormitus (kg DOC ha -1 v -1 ) ensimmäisten kolmen vuoden aikana kunnostusojituksen jälkeen. Ominaiskuormitusluvulla tarkoitetaan metsätaloustoimenpiteen aiheuttamaa kuormituksen muutosta, joka on suhteutettu valuma-alueen käsiteltyyn pinta-alaan. Negatiivinen luku tarkoittaa kuormituksen vähenemistä. Alueiden lkm 1. vuosi 2. vuosi 3. vuosi 3 vuoden summa Viite 40-64,9-70,3-64,6-199,8 Ahti ym. 1999 9-57,4-29,9-43,8-131,1 Nieminen ym. 2010 23

kasvatus- ja uudistushakkuiden yhteydessä ja hakkuut voivat lisätä humuskuormitusta lisäämällä sekä valuntaa että valumaveden DOC-pitoisuuksia (Nieminen 2004). Lundin in (1999) tutkimuksessa kuusivaltaisen ojitusalueen hakkuu ja ojitus lisäsi vuotuista DOC-kuormaa n. 120 kg toimenpidehehtaaria kohden kolmena ensimmäisenä vuonna toimenpiteen jälkeen. Kunnostusojituksen vaikutus humuskuormiin (DOC) saattaa kestää 10 20 vuotta (Joensuu ym. 2006). 5.6 Orgaaninen kiintoaine Veteen liuenneen orgaanisen aineen lisäksi ojitus vaikuttaa myös kiintoaineen kulkeutumiseen. Vesistöihin joutuva kiintoaine koostuu sekä orgaanisesta että epäorgaanisesta aineksesta. Kiintoaineen kulkeutuminen lisääntyy ojitusten jälkeen, koska ojapinnat altistuvat eroosiolle (Hynninen & Sepponen 1983, Ahtiainen 1990, Joensuu 2002, Marttila & Kløve 2010). Eroosion ja kiintoaineen huuhtoutumisen riski on suuri etenkin suuremmissa valtaojissa, jotka keräävät valumavesiä laajemmalta alueelta (Joensuu 2002). Kunnostusojituksen jälkeen aiempaa suurempi osa ojista ulottuu kivennäismaahan saakka, mikä lisää ojien syöpymisalttiutta (Joensuu 2002). Osa kiintoaineesta huuhtoutuu jo kaivutöiden aikana (Hynninen & Sepponen 1983, Ahtiainen 1990, Manninen 1998, Joensuu 2002). Heti ojien kaivun jälkeen kiintoainepitoisuudet ovat olleet jopa yli 2000 mg l -1 (Hynninen & Sepponen 1983, Joensuu 2002). Korkeita kiintoainepitoisuuksia on mitattu myös valuntapiikkien aikaan (300 400 mg l -1 ) ja keväisin lumien sulaessa (Ahtiainen 1990, Marttila & Kløve 2010). Luonnontilaisissa metsä- ja suoalueiden läpi virtaavissa puroissa kiintoainepitoisuudet ovat keskimäärin vain 0,7 mg l -1 (vaihteluväli 0,1 2,6 mg l -1 ) (Mattsson ym. 2003). Joensuun ym. (2002) tutkimilla 40 kunnostusojitusalueella kiintoainepitoisuudet olivat ensimmäisenä vuonna keskimäärin 14-kertaisia (69 mg l -1 ), toisena vuonna noin 5-kertaisia (26 mg l -1 ) ja kolmantena vuonna noin 3-kertaisia (15 mg l -1 ) verrattuna ojitusta edeltäneisiin kiintoainepitoisuuksiin (5 mg l -1 ). Myös muissa tutkimuksissa kiintoainepitoisuudet ovat kohonneet ensimmäisenä vuonna kunnostusojituksen jälkeen jopa 20-kertaisiksi, mutta ovat laskeneet toisena tai kolmantena vuonna 2 4-kertaiselle tasolle (Ahti ym. 1995, Manninen 1998). Kunnostusojituksen vaikutus kiintoainepitoisuuksiin vaihtelee suuresti eri alueiden välillä riippuen kaltevuudesta, topografiasta, maalajista ja sääoloista (Joensuu ym. 2002, Nieminen ym. 2010, Marttila & Kløve 2010). Kiintoaineen huuhtoutuminen on suurta etenkin ohutturpeisilla soilla, joilla ojat ulottuvat hienojakoiseen kivennäismaahan (Joensuu 2002, Kuva 12). Kiintoaineen huuhtoutuminen on vähäisempää alueilla, joilla ojien pohjat ovat karkeajakoista mineraalimaata tai turvetta, sillä ne eivät erodoidu niin helposti kuin hienommat lajitteet (Joensuu 2002, Kuva 12). Kunnostusojituksen vaikutukset valumavesien kiintoainepitoisuuksiin ovat pitkäaikaisia (Ahtiainen & Huttunen 1999, Joensuu ym. 2006, Kuva 12). Kiintoainepitoisuudet ovat korkeimmillaan ensimmäisten kahden vuoden aikana kunnostusojituksesta (Ahti ym. 1995, Ahtiainen & Huttunen 1999, Joensuu ym. 2006), mutta ne voivat pysyä merkitsevästi korkeampina jopa 20 vuotta ojituksen jälkeen etenkin hienojakoisilla kivennäismailla (Kuva 12). Suomessa kiintoaineen taustakuormitus eli soilta ja kivennäismailta luonnontilassa vesistöihin tuleva kuormitus on keskimäärin 5,1 kg ha v -1 (vaihteluväli 0,92 47,5 kg ha v -1 ) (Finér ym. 2010). Kiintoaineen huuhtoutuminen kasvaa voimakkaasti sekä uudis-, että kunnostusojituksen jälkeen (Ahtiainen & Huttunen 1999, Joensuu 2002, Nieminen ym. 2010, Taulukko 6). Kuormitus on suurimmillaan ensimmäisinä vuosina ojituksen jälkeen. Kunnostusojitus on lisännyt kiintoainekuormitusta ensimmäisinä vuosina 3 10-kertaiseksi (Niemelä 1994, Manninen 1995, 1998, Joensuu ym. 2002, Nieminen ym. 2010). Ensimmäisenä vuonna kunnostusojituksen jälkeen kiintoainekuormitus on saattanut olla jopa noin 20 kertaa korkeampi kuin ennen ojitusta (Joensuu ym. 2002, Nieminen ym. 2010). Joensuun (2002) tutkimilla 40 valuma-alueella 24

Kuva 12. Keskimääräiset valumaveden kiintoainepitoisuudet (mg l -1 ) eri maalajeilla ennen kunnostusojitusta (0), 1 2, 3 5, 6 10, 11 15, 16 20 ja yli 20 vuotta kunnostusojituksen jälkeen (Joensuu 2013). Tilastollisesti merkitsevät erot on merkitty tähdillä. keskimääräinen kiintoainekuormitus oli ennen kunnostusojitusta 11 kg ha v -1 ja 268 kg ha v -1 ensimmäisenä, 89 kg ha v -1 toisena ja 75 kg ha v -1 kolmantena vuonna kunnostusojituksen jälkeen. Kiintoainekuormitus vaihtelee paljon alueittain riippuen maaperätekijöistä (Joensuu ym. 2002, 2012a, Nieminen ym. 2010). Karkeilla mailla kunnostusojitus ei merkittävästi lisää kiintoainekuormitusta ja sen vaikutus on lyhytaikainen (Joensuu 2012a). Kunnostusojitusten jälkeen kiintoainekuormat ovat kohonneet 5 20 vuodeksi (Mattsson ym. 2006). Kiintoaineen huuhtoutumista voidaan pienentää hyvällä suunnittelulla ja vesiensuojelurakenteilla. Kunnostusojitusten humuskuormitusta arvioitaessa olisi tärkeää tuntea huuhtoutuvan orgaanisen kiintoaineen pitoisuudet ja määrät, sillä orgaanisen kiintoaineen hajotessa ojitusalueen alapuolisessa vesistössä siitä muodostuu liukoista hiiltä (DOC) (Koelmans & Prevo 2003), ja vain pieni osa liikkeelle lähtevästä orgaanisesta kiintoaineesta sedimentoituu ojitusalueen ojaverkostoihin, koska orgaanisten kiintoainepartikkeleiden sedimentaatio on vähäistä niiden alhaisesta tiheydestä johtuen (Marttila & Kløve 2010). Vain harvoissa tutkimuksissa on eroteltu, mikä osa huuhtoutuvasta kiintoaineesta on orgaanista ja mikä epäorgaanista (Manninen 1998, Marttila & Kløve 2010) ja näin ollen yleistysten tekeminen on vaikeaa. Marttila & Kløve (2010) tutkivat orgaanisen kiintoaineen huuhtoutumista yhdellä kunnostusojitusalueella Keski-Suomessa, jossa turpeen alapuolinen mineraalimaa oli savea tai 25