Lahden kaupunki tekninen ja ympäristötoimiala Lahden ympäristöpalvelut VESIJÄRVEN MIXOX-HAPETUS VUONNA 1 VUOSIRAPORTTI Kuopio 1.11.1 Eeva Kauppinen Yrittäjäntie 1, 715 KUOPIO Puh. 17 79 Kotipaikka: Kuopio, Y-59- tiedustelut@vesieko.fi www.vesieko.fi
1. Johdanto Vesijärven historia on varsin monivaiheinen ja sitä on kuvattu useissakin lähteissä. Tiivistetysti voidaan todeta, että järven rehevöityminen alkoi jo 1-luvulla, tilanteen heikentyessä 197-luvulle asti. Tuolloin maamme saastunein järvi alkoi toipua, sillä 1975 alkoi Lahden kaupungin jätevesien biologiskemiallinen puhdistaminen, ja puhdistetut jätevedet purettiin Vesijärven sijaan Porvoonjokeen. Ilmeisesti typpikuormituksen loppumisen seurauksena sinilevät saivat kilpailuedun ja vaikka rehevyystaso laskikin, järven käyttökelpoisuus (ja virkistysarvo) heikentyi massiivisten kukintojen seurauksena 19 luvun alussa. 19-luvun lopulla järvi oli intensiivisen hoidon ja tutkimuksen kohteena, erityisesti hoitokalastuksen osalta. Kunnostushankkeen ansiosta järven tila parantui ja leväkukinnoista päästiin käytännössä eroon. Vuosituhannen lopulla tilanne alkoi kuitenkin heikentyä uudelleen ja näin ollen kunnostustyöt jatkuivat tehostetummin muutaman vuoden hoitojakson jälkeen vuonna 1997. Kyseinen Vesijärvi II -hanke päättyi vuonna, jonka jälkeen toimintaa on jatkettu Vesijärvi-säätiön koordinoimana. Vesijärven Enonselän seurannoissa on havaittu, että hapettomien alueiden pintaalat kasvoivat -luvulle tultaessa. Näin ollen myös hapettomuuden vaikutukset (ravinteiden vapautuminen ja eliöyhteisömuutokset) lisääntyivät. Vesijärven hapetus aloitettiin talvella 7- Myllysaaren syvänteessä (kuva, kartta). Syksyllä 9 pääsyvännealueelle asennettiin kaikkiaan kpl Mixox MD 11- hapetinta. Tässä raportissa tarkastellaan hapetuksen vaikutuksia Vesijärven happitilanteeseen ja vedenlaatuun. Raportti perustuu aiempien vuosien osalta ympäristöhallinnon Hertta-vedenlaatujärjestelmästä (Oiva - ympäristö- ja paikkatietopalvelu) haettuihin vedenlaatutietoihin. Vuoden 1 tarkastelu perustuu Vesijärvitarkkailun tuloksiin (näytteenotto ja analysointi Ramboll Analytics). Lisäksi käytössä olivat Myllysaaren ja Enonselän automaattisten mittausasemien havaintoaineistot (Luode Consulting Oy). Kesällä 1 Lankiluodon automaattiasema ei ollut vian vuoksi käytössä.. Sää Vuosien välinen vaihtelu vedenlaadussa selittyy osittain säätilan vaihteluilla. Sateet lisäävät ravinnevalumia ja lämmin ja sateinen talvi näkyy vesistöissä seuraavan kesän kohonneina ravinnepitoisuuksina sekä mahdollisina voimakkaampina leväkukintoina. Vesijärvi jäätyi 3.1.15, noin viikko myöhemmin kuin edellisenä talvena. Jäät lähtivät 1..1, neljä päivää myöhemmin kuin keväällä 15. Jääpeitteisyyskaudesta muodostui siten yhtä pitkä kuin edellistalvena, noin 1 päivää. Talvi oli tammikuuta lukuun ottamatta tavallista leudompi, sillä kuukausikeskilämpötilat olivat helmi-huhtikuussa,9-5,5 astetta vertailukauden vastaavan ajan keskiarvoja korkeampia. Tammikuu oli puolestaan kylmä, keskilämpötilan ollessa, astetta vertailukauden vastaavaa ajankohtaa kylmempi. Tammikuussa ja maaliskuussa sademäärät jäivät pieniksi. Tammikuun pakkasjakson aikana lunta oli vain vähän, noin 15 cm. Helmikuu ja huhtikuu olivat puolestaan sateisia.
191-1 1 3 5 7 9 1 11 1 13 1 15 191-1 1 3 5 7 9 1 11 1 13 1 15 Vuoden keskilämpötila, o C Lahti Vuoden sadesumma (mm) Lahti Kuukauden keskilämpötila, o C Kuukauden sademäärä, mm 3 Kevät 15 alkoi hieman tavanomaista lämpimämmissä merkeissä, ja sademäärät jäivät pieniksi. Kesäkuu oli kuukausikeskilämpötilan perusteella tavanomainen, ja heinäkuu puolestaan hivenen viileä. Kesä- ja heinäkuussa satoi hieman tavanomaista enemmän. Yhteenveto vuoden 1 ilman lämpötiloista ja sadannasta Lahdessa on esitetty kuvassa 1. Lähde: Suomen Ilmatieteen laitoksen ilmastokatsaus. Lämpötila- ja sadantatietoja on verrattu kauden 191-1 keskiarvoon. 1 1 1 1 1 - - -1 - - -1-1 -1 7,, 5,, 3,, 1,, 1 3 5 7 9 1 11 1 Kuva 1. Kuukausikeskilämpötilat ja sademäärät Lahden seudulla vuosina 1-1, sekä vertailukaudella 191-1 (Ilmatieteenlaitos, kuukausitilastot). 1 1 1 1 9 7 5 3 1 1 3 5 7 9 1 11 1 191-1 1 13 1 15 1 Kuukaudet 3. Hapetinlaitteiden toiminta Vesijärven hapetinlaitteet 1- (kuva ), sekä Myllysaaren syvänteen hapetin pysäytettiin syystäyskierron ajaksi 17.9.15. Lokakuussa 15 laite nro poistettiin järvestä. Talvella 1 käytössä olivat laitteet 3, 5 ja 7 (käynnistetty 9.3.1). Keväällä laitteen pysäytettiin noin 1..1. Kesähapetus laitteilla 1 ja 3-7 aloitettiin..1. Laite nro ei käynnistynyt (kaapelivika, joka korjattiin). Myllysaaren syvänteen hapetus Mixox 5- hapetinlaitteella aloitettiin 5.7.1. Kesähapetus aloitettiin noin viikkoa aikaisemmin kuin vuonna 15. Myllysaaren hapetus aloitettiin puolestaan pari viikkoa myöhemmin kuin vuonna 15. Hapettimet pysäytettiin syystäyskierron ajaksi.9.1.
Taulukko 1. Hapetinlaitteiden käyntiajat vuonna 1. Laitenro Sijainti Talvi 15-1 Toukokuu 1 Kesäkuu 1 Heinäkuu 1 Elokuu 1 Syyskuu 1 Pysäytetty Huolto ja Käynnistetty noin Myllysaari Ei käytössä Ei päällä. syystäyskierron koekäyttö. 5.7.1. ajaksi.9.1. 1 Vasikkasaari Ei käytössä 3 Rautakankare (hiihtomaja) Lankiluoto, syvänne Ei käytössä Talvihapetus aloitettu 9.3.1ja lopetettu 1..1. (Enonsaari S) Ei käytössä 5 Enonselkä, syvänne (Enonsaari SW) Talvihapetus aloitettu 9.3.1 ja lopetettu 1..1. (Enonsaari W) Ei käytössä 7 (Enonsaari NW) Talvihapetus aloitettu 9.3.1. Talvihapetus lopetettu 1..1 Huolto ja koekäyttö. Huolto ja koekäyttö. Huolto ja koekäyttö. Huolto ja koekäyttö. Huolto ja koekäyttö. Huolto ja koekäyttö. Huolto ja koekäyttö. Käynnistetty..1. Havaittu vika..1. Ei käynnistynyt. Käynnistetty..1. Käynnistetty..1. Käynnistetty..1 Harusten ja kaapelin korjaus..1. Käynnistetty..1. Käynnistetty..1. Kaapelin korjaus 1.7.1. Toiminnassa loppukuun. Pysäytetty syystäyskierron ajaksi.9.1. Pysäytetty syystäyskierron ajaksi.9.1. Pysäytetty syystäyskierron ajaksi.9.1. Pysäytetty syystäyskierron ajaksi.9.1. Pysäytetty syystäyskierron ajaksi.9.1. Pysäytetty syystäyskierron ajaksi.9.1. Pysäytetty syystäyskierron ajaksi.9.1.
5 Kuva. Vesijärven hapetinlaitteiden, hapetinlaitteiden sähkökeskusten ja havaintopaikkojen (Huom! kuvassa ei ole esitetty kaikkia olemassa olevia havaintopaikkoja) sijainnit. Pohjakartta Maanmittauslaitos, lupanro 351/MML/1. Huom! Laite nro poistettu käytöstä lokakuussa 15.
. Tulokset Tarkastelu perustuu Vesijärven velvoitetarkkailun havaintopaikkojen Lankiluoto 1, Enonselkä 79 ja Kajaanselkä 3 tuloksiin (Ympäristöhallinto, Avoin tieto, ympäristötiedon hallintajärjestelmä Hertta), sekä Lahden ympäristöpalvelujen teettämiin tarkkailutuloksiin havaintopaikoilta Enonsaaren syvänne, Satama ja Laitialanselkä (15.3.,.. ja 11..1). Kajaanselkä ja Laitialanselkä ovat hapetussyvänteiden vertailupisteitä. Avovesikauden aikana Vesijärven tilaa seurattiin lisäksi automaattisten mittauslaitteiden avulla. Vuonna 1 automaattista mittausdataa kertyi 1.5. alkaen havaintosyvänteiltä Enonselkä ja Myllysaari. Automaattimittauslautan tuloksia on tarkasteltu päiväkeskiarvoina. Aiempina vuosina mittauksia on tehty myös Lankiluodon syvänteellä, mutta vuonna 1 dataa ei ollut saatavilla laitevian vuoksi kuin vajaalta kahden viikon jaksolta..1. Talvi 1 Vesijärven talviaikainen hapetus aloitettiin 7 vrk järven jäätymisen jälkeen (9.3.1) hapetinlaitteilla nro 3 (Lankiluoto), 5 (Enonselän syvänne, Enonsaaren lounaispuoli) ja 7 (Enonsaaren luoteispuoli). Talviaikaiset vesinäytteet otettiin päivää hapetuksen aloittamisen jälkeen, 15.3.1. Maaliskuun puolivälissä Enonsaaren syvänteen (Enonselkä) pohjanläheisen veden happipitoisuus oli 7,7 mg/l (3 m). Vesirunko oli selvästi lämpötilakerrosteinen, alusveden ollessa hieman tavanomaista viileämpää hapetuksesta johtuen (1 m:,9 o C ja p-1m (3 m),7-,9 o C. Happitilanne oli hyvä myös Lankiluodon syvänteessä (p-1 m 9 m:,1 mg/l). Päällysvesi oli lämpimämpää kuin muilla havaintopaikoilla (1 m: 1, oc). Pohjanläheinen vesi oli Enonsaaren syvänteen tavoin hieman normaalia viileämpää hapetuksesta johtuen (p-1 m 9 m:,9 o C). Molemmilla hapetussyvänteillä (Enonsaaren syvänne ja Lankiluoto) pohjanläheisen veden ammoniumtyppipitoisuus oli maaliskuun havaintokerralla pieni, µg/l. Hyvästä happitilanteesta huolimatta pohjanläheisen veden kokonaisfosforipitoisuus oli molemmilla havaintopaikoilla koholla päällysveteen verrattuna (1m 17-1 µg/l, p-1 m 9-3 µg/l). Kokonaisfosforista noin 57 % oli liukoisessa fosfaattifosfori muodossa. Myös pohjanläheisen veden mangaani- ja rautapitoisuudet olivat päällysveteen verrattuna koholla (1m: Fe 1-5µg/l ja Mn,-,7 µg/l ja p-1 m: Fe 11-1 µg/l, Mn -51 µg/l). Havainnot voivat viitata näytteenottoa edeltäneeseen heikkoon happitilanteeseen, jolloin fosforia, rautaa ja mangaania on vapautunut sedimentistä. Samaan aikaan vertailusyvänteillä Laitialanselällä ja Kajaanselällä pohjanläheisessä veden happitilanne oli heikompi: Laitialanselkä,7 mg/l (17 m) ja Kajaanselkä, mg/l (9 m). Pohjanläheisen veden ammoniumtypen, mangaanin ja raudan pitoisuudet olivat jo selvästi koholla. Kajaanselällä myös fosforia oli jo ehtinyt vapautua (1 m 13 µg/l, p-1 m µg/l). Laitialanselällä
5 7 9 1 11 1 13 1 15 1 5 7 9 1 11 1 13 1 15 1 Kokonaisfosfori, µg/l Ammoniumtyppi, µg/l 5 7 9 1 11 1 13 1 15 1 5 7 9 1 11 1 13 1 15 1 Happi, mg/l Lämpötila, o C 7 pohjanläheisen veden fosforipitoisuus oli pienempi (p-1 m 19 µg/l) paremmasta happitilanteesta johtuen. Sataman syvännettä ei hapetettu talvella 1. Pohjanläheisen veden happitilanne oli heikko. Pohjan lähellä (13,5 m) oli happea 1,9 mg/l. Vesi oli kerrostunut ja alusvesi oli lämmintä (p-1m 3, oc). Vesirungon kokonaisfosforipitoisuus kasvoi syvemmälle mentäessä (1m 1, p-1m 35). Myös raudan ja mangaanin pitoisuudet olivat pohjalla moninkertainen päällysveteen verrattuna. Hapetussyvänteiden happitilanne, sataman Myyllysaaren syvännettä lukuun ottamatta, oli samaa luokkaa kuin aiempina hapetusvuosina (tarkastelujaksolla 1-1) (kuva ). Vertailuhavaintopaikalla Kajaanselällä pohjanläheisen veden happitilanne on ollut maaliskuun havaintokerroilla pääasiassa heikko, alle mg/l. Hyvän happitilanteen ja sekoittumisen seurauksena Enonselän, Lankiluodon ja sataman hapetussyvänteissä ei havaittu lopputalven aikaista pohjanläheisen veden fosforipitoisuuden nousua, kuten ei aiempinakaan hapetusvuosina. 1 1 1 Maaliskuu, pohjanläheinen vesikerros 5,5 3,5 Enonsaaren syv. 3,5 Lankiluoto 1,5 Satama 1,5 Kajaanselkä Maaliskuu, pohjanläheinen vesikerros Enonsaaren syv. Lankiluoto Satama Kajaanselkä Laitialanselkä 9 7 5 3 1 Maaliskuu, pohjanläheinen vesikerros 1 1 1 1 Enonsaaren syv. 1 Lankiluoto Satama Kajaanselkä Maaliskuu, pohjanläheinen vesikerros Enonsaaren syv. Lankiluoto Satama Kajaanselkä Laitialanselkä Kuva 3. Pohjanläheisen veden lämpötila, happi-, kokonaisfosfori ja ammoniumtyppipitoisuus maaliskuussa ja 5, sekä 1-1... Avovesikausi 1 Avovesikauden mittausjakson alussa, 1.5.1, Enonselän ja Myllysaaren syvänne olivat jo kerrostuneet. Pohjanläheisen veden lämpötila oli -7 astetta. Happitilanne oli hyvä. Enonselällä pohjanläheiseen veteen (3 m) liuenneen hapen määrä väheni nopeasti (1 mg/l/d) toukokuun alkupuolella, kunnes.5.1 paikkeilla lämpötilaerot tasaantuivat ja 3 m havaintosyvyyksien välillä. Samalla pohjanläheisen veden happivarannot saivat täydennystä, happipitoisuuden noustessa, mg/l pitoisuudesta tasolle mg/l (kuva ).
1.5.1 19.5.1.5.1..1 9..1 1..1 3..1 3..1 7.7.1 1.7.1 1.7.1.7.1..1 11..1 1..1 5..1 Lämpötila, o C 1.5.1 19.5.1.5.1..1 9..1 1..1 3..1 3..1 7.7.1 1.7.1 1.7.1.7.1..1 11..1 1..1 5..1 Happi, mg/l Tilanne pysyi hapen suhteen vakaana aina 9..1 asti, jolloin lämpötila alkoi nousta havaintosyvyydellä m, lisäten tiheyseroja havaintosyvyyksien m ja 3 m välillä. Alusveden tilavuuden pienentyessä, pohjanläheisen veden happipitoisuus alkoi jälleen heikentyä nopeasti, kulumisnopeuden ollessa aluksi luokkaa,5 mg/l/d. Enonselän hapetin käynnistettiin..1 tilanteessa, jossa pohjanläheinen vesikerros oli hapeton, metrissä oli happea 3, mg/l ja 1 metrissä 7, mg/l. Hapettimen käynnistämisen jälkeen alusvettä olivat m ja sitä syvemmät alueet. Hapettimen käynnistämisen jälkeen pohjanläheiseen veteen liuenneen hapen määrä nousi viikossa pitoisuuteen mg/l (5.7.1). Tämän jälkeen alusveden happipitoisuus määrä alkoi taas laskea tasaisesti, kulumisnopeuden ollessa, mg/l/d. Syystäyskierto alkoi noin 13.-1..1, lämpötilaerojen tasoittuessa. Hapetuspumpun ollessa toiminnassa, lämpötilaerot pienenivät hiljalleen alusveden ja 1 m havaintosyvyyden välillä, alusveden lämmetessä hapetuksen seurauksena. Lämpötilaerot tasoittuivat 11.- 1..1, jota ennen pohjan lähellä oli happea,5 mg/l ja metrissä 1 mg/l. 1 metrin syvyydellä hapen määrä oli lähtenyt nousuun jo hieman aiemmin, pitoisuuden ollessa alimmillaan 7..1 (1, mg/l). 1 1 1 Enonselkä Happi 1 m [mg/l] Happi m [mg/l] Happi 3 m [mg/l] 1 1 1 1 1 Enonselkä Lämpötila 1 m [ C] Lämpötila m [ C] Lämpötila 3 m [ C] Kuva. Enonselän vesirungon lämpötila ja happipitoisuus päiväkeskiarvoina ilmoitettuna havaintosyvyyksillä 1, ja 3 m. Myllysaaren syvänteen pohjanläheisen veden (13 m) happipitoisuus heikkeni nopeasti toukokuun aikana (muutos, mg/l/d), kunnes vesirungon lämpötilaerot
1.5.1 19.5.1.5.1..1 9..1 1..1 3..1 3..1 7.7.1 1.7.1 1.7.1.7.1..1 11..1 1..1 5..1 Lämpötila, o C 1.5.1 19.5.1.5.1..1 9..1 1..1 3..1 3..1 7.7.1 1.7.1 1.7.1.7.1..1 11..1 1..1 5..1 Happi, mg/l 9 tasoittuivat 9..1 (kuva 5). Ennen kiertoa pohjanläheisen veden lämpötila oli 9,3 o C ja happipitoisuus oli laskenut pitoisuuteen 5,9 mg/l. Kierron jälkeen pohjan lähellä oli mittaustulosten mukaan happea -9 mg/l ja lämpötila oli kohonnut 13 asteeseen. Kesäkuun alun jälkeen hapenkulumisnopeus oli,1 mg/l/d aina.7.1 asti, jolloin alusveden happitilanne parani vesirungon lämpötilaerojen tasaantuessa toistamiseen. Ennen kiertoa pohjanläheiseen veteen liuenneen hapen määrä ehti laskea pitoisuuteen 5,1 mg/l. Kierron jälkeen vesimassan lämpötila havaintosyvyyksillä 5, 1 ja 13 m oli noin 17 o C. Kierron jälkeen hapenkulutus oli voimakasta aina heinäkuun puoliväliin asti, jolloin lämpötilaerot havaintosyvyyksien välillä jälleen kasvoivat..-1.7.1 välisenä aikana happipitoisuuden muutos oli, mg/l/d. 1.7.1 pohjan lähellä oli happea noin mg/l. Hapetin käynnistettiin.7.1. Käynnistämisen jälkeen vesimassan lämpötila nousi 1 m havaintosyvyydellä, saavuttaen lähes saman lämpötilan kuin 5 m syvyydellä (1 o C). Samalla happitilanne parani 1 metrissä. Pohjanläheisen veden happitilanteessa ei havaittu muutosta parempaan, vaan hapenkulutus jatkui, tosin aiempaa hitaampana. Myllysaaren syvänteen happitilanne oli heikoimmillaan täyskierron alkaessa 9..1, jolloin 5 metrissä oli happea 3, mg/l, 1 metrissä 3 mg/l ja pohjan lähellä 1, mg/l. Hapettomuutta ei havaittu koko kesän aikana. Myllysaaren syvänne 1 1 1 Happi 5 m [mg/l] Happi 13 m [mg/l] Happi 1 m [mg/l] Myllysaaren syvänne 1 1 1 1 1 Lämpötila 5 m [ C] Lämpötila 13 m [ C] Lämpötila 1 m [ C] Kuva 5. Myllysaaren syvänteen vesirungon lämpötila ja happipitoisuus päiväkeskiarvoina ilmoitettuna havaintosyvyyksillä 5 m, 1 m ja 13 m. Lankiluodon hapetussyvänteellä ei ollut automaattiseurantaa kesällä 1, laiteviasta johtuen. Vesinäytteiden perusteella pohjan lähellä oli kesäkuun alussa
1.5.1 19.5.1.5.1..1 9..1 1..1 3..1 3..1 7.7.1 1.7.1 1.7.1.7.1..1 11..1 1..1 5..1 Klorofylli-a µg/l 1 (..1) happea 7 mg/l ja seuraavalla havaintokerralla kesäkuun lopulla (7..1) 1, mg/l. Hapettimien käynnistämisen jälkeen (kesäkuun lopulla) happitilanne oli heinäkuun ja elokuun havaintokerroilla (19.7. ja..1) kesäkuuta parempi (-3 mg/l). Pohjanläheisen veden happivarannot ovat täydentyneet kesän aikana, lämpötilaerojen tasaantuessa väliveden ja alusveden välillä hapetuksesta johtuen (vrt. Enonselkä ja Myllysaari). Hapettomuutta ei havaittu. Vertailuhavaintopaikalla Kajaanselällä happitilanne heikkeni kesän aikana tasaisesti, vesimassan kerrostumisolosuhteiden ollessa vakaat. Kajaanselän syvänteen pohjanläheisen veden happipitoisuus laski kesän viimeiseen havaintokertaan (..1) mennessä pitoisuuteen,3 mg/l..3. Rehevyys ja sisäinen kuormitus avovesikauden aikana Enonsaaren ja Myllysaaren syvänteen (Satama) vedenlaatua tarkkailtiin profiilinäytteiden avulla kerran kesän 1 aikana (..1). Tuolloin päällysveden fosforipitoisuus oli havaintopaikoilla 33-3 µg/l (erittäin rehevä) ja pohjanläheisen veden -5 µg/l, pitoisuuden ollessa korkeampi Enonselän syvänteellä. Perustuottajien määrää kuvaavan klorofylli-a:n pitoisuus vaihteli Enonselän automaattiasemalla välillä 3,-13,5 µg/l ja Myllysaaren asemalla välillä,5-13 µg/l. Pitoisuudet olivat samaa tasoa kuin kesällä 15, edustaen lievästi rehevien ja rehevien vesistöjen arvoja (kuva ). Levämäärissä havaittiin vaihtelua kesän aikana. Klorofyllipitoisuudet olivat koholla toukokuun puolivälissä, heinäkuun lopulla ja elokuun puolivälissä, sekä Myllysaaren syvänteellä myös kesäkuun puolivälissä, ajoittuen hetkiin jolloin vesimassan lämpötilakerrostuneisuus on purkautunut osittain tai kokonaan. 1 1 1 Enonselkä Myllysaaren syvänne Kuva. Klorofyllipitoisuus Myllysaaren ja Enonselän automaattitarkkailupisteillä. Lankiluodon havaintopaikan avovesikauden aikainen päällysveden kokonaisfosforipitoisuus vaihteli kesän havaintokertojen aikana välillä 15-3 µg/l
15.3.1 Nitraattityppi (NO3-N) µg/l 15.3.1 3.5.1 17.5.1..1..1 7..1 19.7.1 3.5.1 17.5.1..1..1 7..1 19.7.1..1 Ammoniumtyppi (NH- N) µg/l 15.3.1 3.5.1 17.5.1..1..1 7..1 19.7.1..1 15.3.1 3.5.1 17.5.1..1..1 7..1 19.7.1..1 15.3.1 3.5.1 17.5.1..1..1 7..1 19.7.1..1 Kok.P µg/l Kok.N µg/l 15.3.1 3.5.1 17.5.1..1..1 7..1 19.7.1..1 15.3.1 3.5.1 17.5.1..1..1 7..1 19.7.1..1 Lämpötila oc Happi mg/l 11 (ka., µg/l), ollen alkukesällä lievästi rehevien vesien tasolla ja loppukesällä rehevien vesien tasolla (kuva 7). Pohjanläheisen veden keskikesän aikainen heikko happitilanne aiheutti sisäistä ravinnekuormitusta. Pohjanläheisen veden kokonaisfosforipitoisuus lähes kolminkertaistui kesän aikana (..1 31 µg/l..1 µg/l). Myös ammoniumtyppi- ja fosfaattifosforipitoisuudet olivat koholla, erityisesti kesäkuun lopulla ja elokuun alussa. Fosfaattifosforin osuus pohjanläheisen veden kokonaisfosforista oli kesän aikana -7 %. Osuus oli suurin kesäkuun lopulla, jolloin myös happitilanne oli havaintohetkien heikoin (1, mg/l). Klorofyllipitoisuus vaihteli lievästi rehevästä rehevään, 5-13 µg/l. Pitoisuus oli korkein kesäkuun lopulla, jolloin päällysvedessä havaittiin lisääntyneestä perustuotannosta johtuva hapen ylikyllästystila ja korkea ph (,). 1 1 1 1 1 Lankiluoto 1 m 15 m p-1 m (9 m) 1 1 1 Pvm 1 Fosfaattifosfori (PO-P) µg/l 5 3 1 15 1 5 15 1 5 Kuva 7. Lankiluodon vedenlaatu vuonna 1. Kesäaikainen hapetus aloitettiin..1. Hapetuksen vaikutus Vesijärven happi- ja kerrostuneisuusolosuhteisiin, sekä sisäiseen kuormitukseen
1 Hapetuksen myötä Vesijärven Enonselän alueen kerrostuneisuusolosuhteet ovat muuttuneet, vaikuttaen myös happitilanteeseen (kuvat ja 9). Koko vesirunko on ollut 1-1 avovesikausina aiempaa tasalämpöisempää Mixox - hapetuspumppauksesta johtuen. Erot 1, ja 3 metrin välillä ovat olleet pieniä ajoittain myös hapen osalta. Hapetusvuosina alusvesi (3 m) on ollut pääsääntöisesti lämpimämpää kuin vertailuvuotena 9. Enonselän tulosten perusteella Vesijärven pohjanläheisen veden hapettomat jaksot ovat hapetushoidon aikana lyhentyneet (kuva 9) keskimäärin viikon parin mittaisiksi, mutta heikkohappiset (< mg/l) jaksot voivat edelleen olla pitkiä, luokkaa 13- vrk (ka. 35 vrk), riippuen mm. täyskierron alkamisajankohdasta. Kesällä 15 Enonselän syvänteessä ei havaittu hapettomuutta ja heikkohappiset (happea < mg/l) jaksot olivat vain päivän-pari pituisia. Vuonna 1 heikkohappisia jaksoja oli kaksi, jotka molemmat olivat noin parin viikon mittaisia. Vertailuvuonna 9, jolloin Vesijärveä ei hapetettu, pohjanläheisen vesi oli hapeton 9 vrk:n ajan. Happitilanne on kohentunut myös talviaikana (kuva 11). Havaintosyvyyksien 1 m (välivesi) ja alusveden yläosan ( m) hapettomuudelta on vältytty kokonaan vuosina 1-1. Happitilanne voi kuitenkin edelleen heikentyä mm. laiterikoista johtuen. Hapetushoidon aloittamisen jälkeen pohjalta vapautuvien ravinteiden määrä on vähentynyt ja pitoisuusvaihtelu tasoittunut (kuvat 1 ja 11).
7.. 7.5. 17.5. 7.5... 1.....7. 1.7..7. 5.. 15.. 5...9. 1.9..9..1. 1.1..1. 3.11. 13.11. 7.. 7.5. 17.5. 7.5... 1.....7. 1.7..7. 5.. 15.. 5...9. 1.9..9..1. 1.1..1. 3.11. 13.11. 7.. 7.5. 17.5. 7.5... 1.....7. 1.7..7. 5.. 15.. 5...9. 1.9..9..1. 1.1..1. 3.11. 13.11. 13 o C 1 1 1 1 1 Lämpötila 1 m 9 1 11 1 13 1 15 1 o C 1 1 1 1 1 Lämpötila m 9 1 11 1 13 1 15 1 o C 1 1 1 1 1 Lämpötila 3 m 9 1 11 1 13 1 15 1 Kuva. Enonselän syvänteen vesimassa lämpötila avovesikaudella 9-1. Automaattinen mittausasema, Enonselkä (Luode Consulting Oy, aineisto sivulta lahti.fi). Vuonna 9 Vesijärveä ei hapetettu.
7.. 7.5. 17.5. 7.5... 1.....7. 1.7..7. 5.. 15.. 5...9. 1.9..9..1. 1.1..1. 3.11. 13.11. mg/l 7.. 7.5. 17.5. 7.5... 1.....7. 1.7..7. 5.. 15.. 5...9. 1.9..9..1. 1.1..1. 3.11. 13.11. mg/l 7.. 7.5. 17.5. 7.5... 1.....7. 1.7..7. 5.. 15.. 5...9. 1.9..9..1. 1.1..1. 3.11. 13.11. mg/l 1 1 1 1 1 1 Happi 1 m 9 1 11 1 13 1 15 1 1 1 1 1 1 Happi m 9 1 11 1 13 1 15 1 1 1 1 1 1 Happi 3 m 9 1 11 1 13 1 15 1 Kuva 9. Vesijärven Enonselän syvännealueen happipitoisuudet eri syvyyksillä (1, ja 3 m) vuosina 9-1. Enonselän automaattinen mittausasema (Luode Consulting Oy).
1.3.1 1.3. 1.3.3 1.3. 1.3.5 1.3. 1.3.7 1.3. 1.3.9 1.3.1 1.3.11 1.3.1 1.3.13 1.3.1 1.3.15 1.3.1 Happi, mg/l 3.7.1 3.7. 3.7.3.7..7.5.7..7.7 1.7. 1.7.9 1.7.1 1.7.11 3..1 3..13 3..1 3..15 9..1 9..17 Happi, mg/l Kokonaisfosfori, µg/l 15 1 Lankiluoto 1, pohjanläheinen vesikerros (heinä-elokuu) Happi p-1m Kok.P p-1m Kok-P, ka 3 5 15 1 5 Kuva 1. Lankiluoto 1. Pohjanläheisen veden happi- ja kokonaisfosforipitoisuus heinä-elokuussa vuosina 1-1. Punainen viiva kuvaa hapetuksen aloitusta. Lankiluoto 1, pohjanläheinen vesikerros (maaliskuu) 1 1 1 1 11 µg/l Happi p-1m Kok.P p-1m 5 5 375 35 35 3 75 5 5 175 15 15 1 75 5 5 Kuva 11. Lankiluoto 1. Pohjanläheisen veden happi- ja kokonaisfosforipitoisuus maaliskuussa vuosina 1-1. Punainen viiva kuvaa hapetuksen aloitusta (talvi 1). 5. Yhteenveto Talvella 15-1 hapettimet 3 (Lankiluoto), 5 (Enonselkä) ja 7 (Enonsaaren luoteispuolella) olivat käytössä 9.3.-1..1 välisen ajan. Talvinäytteet otettiin noin viikkoa hapettimien käynnistämisen jälkeen. Happitilanne oli hyvä sekä Lankiluodon että Enonselän havaintosyvänteillä (p-1m luokkaa mg/l). Hyvästä happitilanteesta huolimatta ravinne- ja rauta- sekä mangaanipitoisuudet olivat koholla pohjan lähellä, viitaten hapettimien käynnistämistä edeltäneeseen heikkoon happitilanteeseen, tai vaihtoehtoisesti virtausten mukana muilta alueilta kulkeutuvaan ravinnerikkaampaan veteen.
1 Keväällä 1 Enonselän ja Myllysaaren havaintosyvänteet kerrostuivat lämpötilan suhteen jo toukokuun alussa. Hapettimet 1-7 käynnistettiin kesäheinäkuun vaihteessa. Myllysaaren hapetin käynnistettiin vasta heinäkuun lopulla, 5.7.1. Hapetus aloitettiin laitteilla 1-7 aloitettiin parisen viikkoa aiemmin kuin kesällä 15. Myllysaaren hapetus aloitettiin puolestaan parisen viikkoa myöhemmin kuin edellisenä kesänä. Hapettimet olivat toiminnassa koko kesän hapetusjakson. Myllysaaren syvänteessä ei havaittu hapettomuutta kesän 1 aikana. Automaattimittauksen mukaan pohjanläheisen veden happipitoisuus oli alimmillaan 1, mg/l. Happipitoisuus oli yhtäjaksoisesti alle mg/l noin viikon ajan, ja alle mg/l noin kuukauden ajan heinäkuun puolivälistä elokuun puoliväliin. Syystäyskierto aikaistui hapetuksen takia, alusveden lämpenemisen seurauksena, alkaen noin 1..1 Enonsaaren syvänteen happitilanne oli heikompi. Pohjanläheinen vesi oli käytännössä hapeton kesäkuun lopussa, mutta vain 3 päivän ajan, jonka jälkeen lämpötilaerot tasoittuivat ja happitilanne parani. Toinen pohjanläheisen veden heikkohappinen jakso ajoittui heinä-elokuun vaihteeseen, jolloin pohjanläheinen vesi kuitenkin automaattimittauksen mukaan vielä hapellinen, vaikkakin happea oli enää,5 mg/l. Pohjanläheisen veden happipitoisuus oli alle mg/l- raja-arvon kesäkuun puolivälistä kesäkuun loppuun noin kahden viikon ajan. Toinen heikkohappinen jakso ajoittui heinä-elokuun vaihteeseen, jolloin pohjanläheisen veden happipitoisuus oli alle mg/l reilun kahden viikon ajan. Kesään 15 verrattuna happitilanne oli heikompi. Kesällä 15 heikkohappiset jaksot (happea < mg/l) olivat vain muutamien päivien pituisia. Syystäyskierron alkaessa 1..1, Enonsaaren ja Lankiluodon syvänteiden pohjanläheisen veden lämpötila oli ehtinyt nousta lähes 1 asteeseen. Mixox - hapetinlaitteiden vaikutus alusveden lämpötilaan oli odotetun kaltainen. Lankiluodon syvänteen alus- ja päällysveden ravinnepitoisuudet nousivat alkukesän aikana. Osittain syynä oli pohjanläheisen veden happitilanteen heikkeneminen. Havaintojen perusteella happitilanne oli heikoimmillaan kesäkuun lopulla, jolloin pohjan lähellä oli happea 1, mg/l. Kuopio 1.11.1 Erkki Saarijärvi Toimitusjohtaja, limnologi
17 LIITE 1. Mixox hapetusmenetelmä Hapettamisen tarkoituksena on ylläpitää pohjanläheisen veden happipitoisuutta tarpeeksi korkeana, jotta hapettomuudesta johtuvan ns. sisäisen kuormituksen seurauksena sedimentistä veteen vapautuvien ravinteiden määrä vähenisi. Pohjan pysyessä hapellisena, viihtyvät siellä myös järven kannalta tärkeät pohjaeläimet, jotka pohjaa pöyhiessään kuljettavat happea syvemmälle sedimenttiin, parantaen siten edelleen pohjan tilaa. Hapetuksen avulla pyritään myös elvyttämään pohjan aerobista (hapellinen) hajotustoimintaa, ja sitä kautta estämään anaerobisissa prosesseissa syntyvien haitallisten aineiden syntymistä (rikkivety, metaani, ammonium). Sedimentin metaanin tuotannon vähentyessä kaasukuplien aiheuttama sedimentin resuspensio vähenee, vähentäen samalla sedimentistä veteen vapautuvien ravinteiden määrää. Järvissä alusveden ja päällysveden lämpötilaerot aiheuttavat kesällä ja talvella voimakkaan tiheyseron vesikerrosten välille, estäen siten hapen luonnollisen siirtymisen pinnalta pohjalle. Mixox-hapetusmenetelmä perustuu hapekkaan ja kevyemmän päällysveden pumppaamiseen pohjan lähelle kerrosteisuuskausien aikana. Syksyllä ja keväällä, kun järven vesi on tasalämpöistä ja tuulet pääsevät sekoittamaan sitä, Mixox-hapetuspumppu voi olla pysähdyksissä. Pohjalle pumpattavaan päällysveteen ei lisätä ilmaa tai happea kuten ilmastimissa, joten laitteen energiantarve on pieni. Menetelmän luonteesta johtuen Mixox-hapetus ei sovellu talviaikaiseen käyttöön sellaisissa järvissä, joista happi saattaa loppua kokonaan ennen kevättä. Kun hapekasta päällysvettä johdetaan vähähappiseen tai hapettomaan alusveteen, happea siirtyy virtauksen ja päällysveden happipitoisuuden tulon mukainen määrä. Alusveteen pumpattu päällysvesi sekoittuu tiheyserojen vuoksi tehokkaasti (kuva ). Kevyemmän ja raskaamman veden seos nousee väliveteen ja kääntyy horisontaalisesti aiheuttaen alusveden kiertovirtauksen. Lopputuloksena alusveden tilavuus kasvaa ja sen lämpötila laskee talvella ja nousee kesällä. Vesijärvellä olevien kpl Mixox MD 11 laitteen yhteenlaskettu veden pumppausteho on noin m 3 /päivä, lisäksi Myllysaaren syvänteessä oleva Mixox MC 5 -laite pumppaa noin 15 m 3 / päivä. Kuva Mixox -hapetusmenetelmä.