Helsingin Longinojan veden laatu ja veden laadun alueellinen vaihtelu

Helsingin Longinojan veden laatu ja veden laadun alueellinen vaihtelu

Longinoja Sijainti Maankäyttö Asuinalueet 36 % Kaupunkimainen maankäyttö 75 %

Tutkimuskysymykset 1. Millainen on Longinojan veden laadun temporaalinen vaihtelu? 2. Kuinka suuri on Longinojan fosfori- ja kiintoainekuormitus Vantaanjokeen sondiaineiston perusteella? 3. Millainen on veden laadun temporaalinen vaihtelu eri puolilla valuma-aluetta? 4. Millaista vettä virtaa Longinojan sivuojissa, ja mikä on sivuojien merkitys Longinojan veden laadun kannalta? 5. Voidaanko Longinojan sivuojien veden laatua selittää valumaalueen maankäytöllä virtaaman aiheutuessa pääasiassa pintavalunnasta?

Aineisto ja menetelmät Helsingin ympäristökeskus (MetropoliLab) Sondidataa 19.4 6.10.2010 ja 4.4 10.1.2012 (10 min.) Samalla aikavälillä vesinäytteet 1-2 viikon välien sondikohdalta Laajat kierrokset talvella, keväällä, kesällä ja syksyllä 2010 & 2011 Veden laadun ajallinen vaihtelu Longinojassa ja eri puolilla valuma-aluetta Longinojan kuormitus Omat näytteet (HY:n geotieteiden ja maantieteen laitoksen laboratorio) Kaikista mahdollisista sivuojista ja niiden sivuojista Kasvukaudella 2011, sateisina päivinä Osavaluma-alueiden rajaus ja maankäyttöluokkien osuuksien määrittäminen Digitaalinen korkeusmalli (MML 2008) CORINE 2006 maankäyttöaineisto (SYKE 2006) Sivuojien veden laatu ja kuormitus Maankäytön ja veden laadun yhteyksien mallintaminen

Omat näytepisteet ja määritetyt Ravinteet TN, NO₃-N, NH₄-N TP, PO₃-P Kiintoaine Orgaaninen kiintoaine Liuennut aine Liukoiset metallit Ni, Fe, Zn, Cu, Cd Kenttämittarilla ph Happi (mg/l; %) Lämpötila Virtaama (siivikointi) muuttujat

Ympäristökeskuksen näytepisteet ja Sondi (10 min.) Lämpötila ph Sähkönjohtavuus Sameus Happi (mg/l; %) Syvyys Vesinäytteet 1-2 viikon välein Sameus Escherichia coli bakteerit Kiintoaine Orgaaninen kiintoaine Ravinteet TN, NO₃+NO₂-N, NH₄-N TP, PO₄-P Kenttämittarilla ph Happi (mg/l; %) Lämpötila Virtaama (siivikointi) määritetyt muuttujat Laajassa kierroksessa lisäksi CODMn Cl Liukoiset metallit Ni, Fe, Zn, Cu

Orgaaninen kiintoaine (mg/l) Kokonaisfosfori (µg/l) Sondidata 250 200 150 y = 1,3939x + 20,22 R² = 0,9088 Sondiaineistosta Sameus Happi ph 100 50 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Sameus, sondi (NTU) Sodiaineistosta johdettu Sondin mittaama syvyys virtaama Sondin mittama sameus Kiintoaine Orgaaninen kiintoaine Kokonaisfosfori 35 30 25 20 15 10 5 y = 0,2007x - 0,2069 R² = 0,9322 Aineistossa puutteita 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Sameus, sondi (NTU) Sondi vedessä (vrk) I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Yhteensä 2010 11 7 29 23 23 27 5 125 2011 17 27 19 23 24 28 31 28 16 213 2012 9 9

Virtaama (l/s) Virtaama (l/s) Tulokset Virtaama Purkäutumiskäyrä: suhteuttamalla siivikoimalla mitattu virtaama sondin mittaamaan syvyyteen samalla hetkellä Luotettava sondin syvyyden ollessa 0,6 m syvyys 0,6 m 94,5 % ajasta Virtaama sondin maksimisyvyydellä (1,2 m) arvioitu karkeasti olettaen, että uoman leveys on 3,0 m ja virtausnopeus 1,5 m/s syvyys 0,6 m syvyys > 0,6 m y = -4365,3x 3 + 9903x 2-3714,6x + 409,59 y = 6,279e 8,0854x R² = 0,9198 1200 1000 800 600 400 200 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Sondin syvyys (m) R² = 0,996 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 0,5 1 1,5 Sondin syvyys (m)

Tulokset Virtaama Mediaanivirtaama koko tutkimusjaksolla 56 l/s Kuukausittainen mediaani vaihteli 27 1492 l/s Erot kevättulvassa 19.4.2010/4.4.2011 Sadanta Paljaalle maalle (2010: 34 mm; 2011: 3 mm) Lumipeitteen ollessa runsas voimakaskaan sade ei juuri vaikuta virtaamaan (Ruth 2004) Virtaama (l/s) min Q1 Md ka Q3 max 13 38 56 166 114 2700 2700

Tulokset Sameus Sameuden mediaani koko tutkimusjaksolla 15 NTU Kuukausittainen sameuden mediaani vaihteli 8 63 NTU Huhtikuu 2010: sameuden huippu saavutetaan ennen huippuvirtaamaa Huhtikuu 2011 lumensulaminen, sadanta paljaalle maalle 3 mm Joulukuu 2011: sadanta 167 mm, maanpinnan eroosio Sameus (NTU) min Q1 Md ka Q3 max 5 10 15 23 25 622 TP, SS ja orgaaninen kiintoaine johdettu sameudesta vaihtelu samankaltaista

TP ja SS kuormitus Sondikohdan yläpuolinen valuma-alue (10,4 km²) Kuormitukset laskettu käyttäen kuukauden mediaanikuormitusta puuttuville päiville Kuukausittaiset kuormitukset vaihtelivat huomattavasti tutkimusvuosien välillä Vuodenaikainen mediaanikuormitus absoluuttisina kuormituksina SS: kevät 64 000 kg/kk; kesä 3400 kg/kk; syksy 4500 kg/kk TP: kevät 146 kg/kk; kesä 9 kg/kk; syksy 11 kg/kk Kuormitus (kg/km²/kk) I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Yhteensä 2010 SS 8656 1131 299 116 245 436 69 10952 2011 SS 3650 247 360 464 944 933 1214 350 8979 17141 2010 P 20.4 2.2 0.8 0.4 0.6 1.1 0.3 26 2011 P 7.8 0.7 0.8 1.0 2.0 2.2 2.4 0.7 14.4 32 Mediaanikuormitus (kg/km²/kk) kevät (IV) kesä (V-VIII) syksy (IX-XI) SS 6153 329 436 P 14.1 0.8 1.1

NH₄-N (µg/l) PO₄-P (µg/l) Laaja kierros Teerisuonviemärin (P47) NH₄-N ja Fe-pitoisuudet korkeat Rakennustyömaalla käytetyt räjähteet Pohjavedenpinnan lasku 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 Korkeita TP ja PO₄-P pitoisuuksia Suurmetsänojassa (P50) Lentokentänojan nikkelipitoisuuden keskiarvo (29 μg/l) vuonna 2011 ylitti EY:n ympäristön laatunormin (20 μg/l ) III IV VII/VIII X/XI 35 30 25 20 15 10 5 0 III IV VII/VIII X/XI Piste Piste

Sivuojien veden laatu ja kuormitus Lentokentänojan mediaanivirtaama vähintäänkin kaksikertainen muihin sivuojiin nähden lähes kaikkien aineiden suhteen suurin kuormittaja Poikkeuksena TP, PO₄-P (S7) ja Zn (S4) Lentokentänojan typen (TN, NO₃-N ja NH₄-N), nikkelin ja kadmiumin pitoisuudet muihin sivuojiin nähden korkeita

Typpikuormitus Lentokentänojan TN, NO₃-N ja NH₄-N kuormitus omaa luokkaansa: korkeammat pitoisuudet kuin muissa ojissa + suuri virtaama Urean käyttö lentokentän liukkauden tojunnassa vuoteen 2002 asti (Närhi 2009)

Fosfaattifosforikuormitus Korkeimmat pitoisuudet: Ala-Malminoja (S2) ja Suurmetsänoja (S7) Suurin kuormitus: Teerikukonoja (S4) ja Suurmetsänoja (S7) Suurmetsänojassa myös korkea kiintoainepitoisuus ja kiintoainekuormitus

Mallinnus Löytyi tilastollisesti merkitseviä lineaarisia suhteita Hajontakuvioiden perusteella suhteet eivät ilmeistä Homogeeniset valuma-alueet Peltoa/laitumia 0-3,3 % Kaupunkimaista 56-100 % Pieni havaintomäärä (n = 15), poikkeavien havaintojen vaikutus Metsät Pellot ja Toellisuus Liikenne Tiiviis Väljä Asutus Urbaani laitumet ja palvelut asutus asutus TP +* PO₄ -P TN NH₄-N NO₃-N SS * +** Org * +* DS TS Cu +* Ni Zn O₂ +** Cond. ***p 0.001, ** p 0.01, * p 0.05

Mallinnus Väljät asuinalueet lisäävät kiintoainekuormitusta Paljon viheralueita Viheralueilta huuhtoutuu kiintoainetta tasaisesti läpi sadetapahtuman (Ferguson 1998)

Yhteenveto Vuosien välillä veden laadussa ja kuormituksessa suuria eroja Vuonna 2010 huhtikuu Vuonna 2011 joulukuu Keväällä kiintoaineen mediaanikuormitus noin 19- kertainen kesään ja 14-kertainen syksyyn verrattuna Keväällä fosforin mediaanikuormitus noin 16- kertainen kesään ja 13-kertainen syksyyn verrattuna

Yhteenveto Teerisuonviemärin kautta Longinojaan päätynyt suuret määrät ammoniumtyppeä ja rautaa Uusien asuinalueiden rakentamisen vaikutus veden laatuun Lentokentänojan typen (TN, NO₃-N ja NH₄-N), nikkelin, raudan, sinkin ja kadmiumin pitoisuudet ovat muihin näytepisteisiin nähden korkeita Ni suhteen ympäristönlaatunormi ylittyi 2011 Lentokentänoja lähes kaikkien aineiden suhteen suurin kuormittaja Suurmetsänojasta merkittävä fosfori- ja kiintoainekuormitus Lentokentänoja ja Suurmetsänoja mahdollisia kunnostuskohteita Maankäytön ja veden laadun väliltä löytyi merkitseviä lineaarisia suhteita, mutta hajontakuvien perusteella vain väljästi asuttujen asuinalueiden ja kiintoainepitoisuuden välinen suhde on ilmeinen

Kuva: Katja Pellikka Kiitos!