Selvitys sulfaattikuormituksen vaikutuksista Sysmäjärven vedenlaatuun

Selvitys sulfaattikuormituksen vaikutuksista Sysmäjärven vedenlaatuun Sysmäjoki (kuva: Tuomas Puranen) 1.3.2016 Anneli Heitto Finnoflag Oy

Selvitys sulfaattikuormituksen vaikutuksista Sysmäjärven vedenlaatuun 1.3.2016 Anneli Heitto Finnoflag Oy Sisällys 1. Johdanto... 2 2. Taustaa... 2 2.1. Sysmäjärvi... 2 2.2. Sulfaatti vesistöissä... 4 3. Sysmäjärven veden laatu vuosina 1995-2015... 5 3.1. Asema 234 Lahenjoen suualue... 5 3.2 Asema 30 Ruutunjoen suualue... 10 3.3 Asema 28, syvännealue... 15 3.4. Asema 50, Sysmäjoki... 20 4. Vedenlaadun vuodenaikaisvaihtelu Sysmäjärvessä vuonna 2015... 24 4.1. Säätila vuonna 2015... 24 4.2. Veden laadun vaihtelut vuonna 2015... 26 4.2.1. Talvi... 26 4.2.2. Kevät... 27 4.2.3 Kesä ja alkusyksy... 27 4.2.4.Syksy... 29 4.2.3.Redoxpotentiaali ja liukoiset metallit... 29 5.1.Vuonoksen rikastamolta ja talkkitehtaalta sekä Keretin vanhalta kaivosalueen tuleva kuormitus... 29 5.2. Sulfaattipitoisuudet eri asemilla eri vuodenaikoina... 30 5.3. Taipaleenjoen sulfaattipitoisuus... 33 5.4.Vuonoksen alueen sulfaattikuormitus ja aseman 234 sulfaattipitoisuus eri virtaamatilanteissa vuosina 2010-2015... 33 6. Sedimenttitutkimukset... 36 7. Arvio sulfaattikuormituksen vaikutuksista Sysmäjärven tilaan... 37 7.1. Kerrostuneisuuden vahvistuminen... 37 7.2. Fosforin vapautuminen sedimentistä... 37 7.3. Happamuuden lisääntyminen... 38 7.4. Kuormituksen vaikutus järvipitoisuuksiin... 39 7.5. Johtopäätökset... 39 1

Selvitys sulfaattikuormituksen vaikutuksista Sysmäjärven vedenlaatuun 1. Johdanto 2. Taustaa Mondo Minerals B.V. Branch Finland sai uuden ympäristöluvan Vuonoksen rikastamolle ja talkkitehtaalle 27.2.2014 (nro 15/2014/1). Uuden ympäristöluvan mukaisesti rikastamon yhteyteen rakennettavassa nikkelirikasteen jatkokäsittelylaitoksessa muodostuva jätevesi tulee nostamaan nykyisen prosessiveden sulfaattipitoisuutta. Juoksutettavan veden sulfaattipitoisuuksien oletetaan nousevan aiemmasta tasosta noin 500 mg/l arviolta tasolle 700 mg/l, riippuen vesien kierrätyksen määrästä. Luvassa edellytetään, että luvan saaja laatii selvityksen sulfaattikuormituksen vaikutuksista Sysmäjärven veden laatuun. Selvitystä koskeva suunnitelma tuli toimittaa Pohjois-Karjalan ELY-keskukselle. ELYkeskus piti esitettyä suunnitelmaa perusrakenteeltaan riittävänä tehden siihen joitakin lisäyksiä. Olemassa olevaa aineistoa täydennettiin vuonna 2015 kerätyillä vesinäytteillä, joita otettiin aiemman kuuden näytteenottoajankohdan sijaan yhdeksänä kertana vuoden aikana. Sedimenttitutkimusten osalta selvityksessä tulee tutkia, mitä aiemmista sedimenttitutkimuksista on saatavissa irti tätä selvitystä ja sen johtopäätöksiä varten. 2.1. Sysmäjärvi Sysmäjärvi on 6,9 km 2 :n laajuinen matala järvi, jonka keskisyvyys on vain noin 1,6 m ja suurin syvyys noin 6 m. Järven tilavuus on 11.4 * 10 6 m 3 ja teoreettinen viipymä 88 vuorokautta (Niinioja ym. 2003). Etenkin järven kaakkoisosa, joka käsittää noin kolmanneksen pinta-alasta, on matalaa ja alueella esiintyy runsaasti vesikasvillisuutta, joka vaikeuttaa ajoittain mm. alueella liikkumista veneellä. Järven pohja on kauttaaltaan runsaasti kariketta sisältävää tummanharmaata liejua. Järven valuma-alue luusuassa on 110 km 2 ja järvisyys 9 %. Järveen tulee lisävesiä Lahdenjokea, Ruutunjokea, Kuusjokea ja Kesselinpuroa pitkin. Järven vedet purkautuvat Sysmänjokea pitkin Taipaleenjokeen ja edelleen Heposelkään. Järven keskimääräisen menovirtaaman arvioidaan olevan noin 1 m 3 /s. Sysmäjärveen on useiden vuosien ajan kohdistunut huomattavaa kuormitusta sekä kaivostoiminnasta että asutuksesta. Outokummun alueella on louhittu kuparia ja nikkeliä jo vuodesta 1910 alkaen. Tämä kaivostoiminta kesti 1980-luvun loppupuolelle asti, ja sen aikana Sysmäjärveen kulkeutui kaivosvesiä, joiden sähkönjohtavuus sekä sulfaatin, raudan, nikkelin ja kuparin pitoisuudet olivat korkeita. Sulfaattipitoisuudet vaihtelivat vuosina 1968-1989 välillä 600-1000 mg/l 2

(Niinioja ym. 2003). Järveen kohdistui myös huomattavaa asumajätevesikuormitusta. Vuonna 1930-luvulla järvi oli rehevöitynyt, ja sen kasviplanktonyhteisöä dominoi Oscillatoria agardhii sinilevä. Vuosina 1938-1964 kaivosvedet olivat happamia, mikä happamoitti myös Sysmäjärveä: vesi kirkastui ja kalakanta lähes katosi. Vuonna 1951 järven ph-arvo oli alle 4 ja rautapitoisuus vaihteli välillä 6-24 mg/l. Kun kaivosvesien happamuutta vähennettiin, järven ph palautui neutraalille tasolle. Kasviplanktonmääritykset 1970 ja 1980-luvuilla osoittivat alhaista biomassaa, mutta 1980-luvun lopulta alkaen järven rehevyys alkoi lisääntyä. Nykyään Sysmäjärvi on rehevä humusvesi, jossa ajoittain esiintyy happiongelmia. Syvännealueella, aseman 28 läheisyydessä, on hapetin. Asumajätevesien ja maatalouden vaikutus näkyy kohonneina ravinnepitoisuuksina ja kaivosvesien vaikutus kohonneena sähkönjohtavuutena sekä kohonneina sulfaatti- ja metallipitoisuuksina. Järven pohjasedimenttiin on kertynyt kaivosteollisuuden vaikutuksesta arseenia, nikkeliä, kuparia ja sinkkiä. Järveen tulee Lahdenjokea pitkin Outokummun kaupungin ja Mondo Minerals B.V. Branch Finland Oy:n Vuonoksen talkkitehtaan jätevedet ja Ruutunjokea pitkin Keretin vanhan kaivosalueen valuma- ja suotovesiä sekä GTK:n mineraalitehtaan juoksutusvesiä. Lisäksi järveä kuormittavat ympäröivien alueiden haja-asutus ja maatalous. Sysmäjärven vedenlaatua on seurattu kolmella havaintopaikalla (kuva 1). Asema 234 sijaitsee Lahenjoen edustalla, asema 30 Ruutunjoen edustalla ja asema 28 on järven syvännealueella. Sysmäjoen velvoitetarkkailua on tehty asemalla 50. Kuva 1. Sysmäjoen valuma-alue ja havaintoasemat. 3

2.2. Sulfaatti vesistöissä Sulfaatti (SO4-2 ) on hapettunut rikkiyhdiste, joka on luonnossa yleinen. Merivedessä sen pitoisuus on 2700 mg/l, mutta suomalaisissa järvi-, joki- ja pohjavesissä vain muutamia milligrammoja litrassa (Grasshoff ja Voipio 1981). Poikkeuksena ovat alunamaat, joissa muinaisen merenpohjan sulfidit hapettuvat sulfaateiksi mm. kuivatuksen yhteydessä, ja joilta tulevien vesien sulfaattipitoisuudet ovat korkeita. Ihmistoiminta lisää sulfaatin määrää ympäristössä: sulfaattia joutuu vesistöihin kaivostoiminnan seurauksena, mutta myös mm. maataloudesta ja ilmalaskeumana (Ekholm ym. 2011, Lehtoranta ja Ekholm 2013). Sulfaattia ei pidetä erityisen haitallisena yhdisteenä vesiympäristössä. Sen LC50- arvo (keskimääräinen pitoisuus, jolle altistetuista eliöyksilöistä 50 % kuolee), on korkea, ja vaihtelee välillä 500-14 000 mg/l (Soucek ja Kennedy 2005). Sulfaatilla on kuitenkin merkitystä vesistöjen geokemiallisissa kierroissa ja sitä kautta vaikutuksia vedenlaatuun. Suuret sulfaattipitoisuudet lisäävät veden tiheyttä ja vaikuttavat sitä kautta kerrostuneisuusoloihin. Kerrostuneisuuden vahvistuminen heikentää vesimassan kiertoherkkyyttä ja aiheuttaa alusvedessä hapen puutetta. Sulfaatin vesistövaikutukset ilmenevät myös sen pelkistyessä hapettomissa oloissa mikrobiologisesti sulfideiksi. Näin tapahtuu, jos ympäristössä on sulfaatin pelkistykseen kykeneviä mikrobeja, hapettomat olosuhteet ja riittävä määrä käyttökelpoista hiiltä. Muodostuva rikkivety on eliöille myrkyllistä jo hyvin pieninä pitoisuuksina (Lehtoranta ja Ekholm 2013). Sysmäjärven sedimentin mikrobitoiminnan on todettu olevan aktiivista (Hakalehto 2015). Rikin hapetus- ja pelkistysreaktiot vaikuttavat myös joko suoraan tai epäsuorasti hiilen, typen, fosforin ja raudan kiertoihin vesistöissä. Sulfaatin pelkistyksessä muodostuvat sulfidit voivat tyrehdyttää raudan kierron, jolloin rauta hautautuu sedimenttiin fosforin sidontaan kykenemättömässä sulfidimuodossa. Raudasta vapautunut fosfori puolestaan siirtyy veteen aiheuttaen rehevöitymistä (Roden ja Edmonds 1997, Lehtoranta ja Ekholm 2013). Sulfaatin on arvioitu kiihdyttäneen rehevöitymistä mm. Siilinjärven Kolmisoppijärvessä. Siellä järven fosforipitoisuudet kasvoivat huolimatta ulkoisen fosforikuormituksen vähenemisestä. Syynä arvioitiin olevan apatiittikaivoksen rikastehiekka-alueelta järveen suotautuva sulfaattikuormitus. Kasvaneen 4

sulfaattikuormituksen epäiltiin lisänneen raudan saostumista sulfideina, jolloin sedimentistä vapautui aiempaa enemmän fosforia (Saarijärvi ym. 2013). Viitteitä sulfaatista rehevöittäjänä saatiin myös Kolmisopen alapuolisen Sulkavanjärven sedimenteillä tehdyssä koejärjestelyssä, jossa näyteastioihin otettiin sedimenttiä ja järvivettä, jonka sulfaattipitoisuus vaihteli. Näyteastiat (ruiskut) tehtiin hapettomiksi typpivirran avulla PMEU-laitteessa ja niitä seisotettiin viileässä ja pimeässä simuloiden olosuhteita järven pohjalla. Kokeissa todettiin, että kun veden sulfaattipitoisuus nousi arvosta 31 mg/l arvoon 46 mg/l, fosforin sisäinen kuormitus lisääntyi selvästi. Kokeissa todettiin myös, että vaikka näytteisiin johdettiin ilmaa, fosfori ei sitoutunut takaisin sedimenttiin (Heitto ym. 2012). Kaivosvesien on todettu aiheuttaneen happamoitumista ja rehevöitymistä myös Pyhäjärven kaivoksen läheisellä Pyhäjärven Junttiselällä, jossa kaivoksen sulfaattipäästöjen todettiin olevan osatekijänä järven sisäisen fosforikuormituksen kasvamiseen ja keväisiin happamuuspiikkeihin (Heikkinen ja Väisänen 2007). 3. Sysmäjärven veden laatu vuosina 1995-2015 3.1. Asema 234 Lahenjoen suualue Lahenjoen suualue on hyvin matala ja vesitilavuus pieni. Talvella laimenemisolosuhteet ovat ajoittain heikot. Lahenjokea pitkin Vuonoksen talkkitehtaalta ja Outokummun kaupungin jätevedenpuhdistamolta tuleva kuormitus heikentää alueen veden laatua merkittävästi. Usein happi on lopputalvella vähissä (Kuva 2). 20 vuoden tarkastelujakson heikoin happitilanne vallitsi vuonna 2012, jolloin happi oli 0,5 m syvyydeltä otetussa näytteessä kokonaan lopussa. Alueella virtasi vähän vettä maaliskuussa: mm. Ruutunjoki oli näytteenottoaikaan kuiva, eikä näytettä saatu (Kukkonen 2013). Huono happitilanne on nostanut etenkin rautapitoisuuksia, mutta monien vedenlaatuparametrien, kuten kokonaistypen, kokonaisfosforin ja sulfaatin osalta happitilanne ei näytä vaikuttaneen maksimipitoisuuksiin (Kuva 2). 5

Kuva 2. Sysmäjärven aseman 234 vedenlaatutietoja talvella vuosina 1995-2015. Kokonaisravinteiden osalta aseman 234 veden laadussa ei ole nähtävissä selvää muutossuuntaa 20 viimeksi kuluneen talven aikana. Sulfaattipitoisuudet, sähkönjohtavuus ja nikkelipitoisuudet sen sijaan ovat viimevuosina olleet jonkin verran aiempaa matalammat. Tarkastelujakson korkeimmat sulfaatin ja nikkelin pitoisuudet mitattiin talvina 1996 ja 2011. Kahtena viime talvena, jolloin happitilanne on ollut hyvä, myös raudan ja mangaanin pitoisuudet ovat olleet keskimääräistä pienemmät. Näinä talvina mitattiin tarkastelujakson pienimmät sulfaattipitoisuudet ja myös kokonaisravinteiden pitoisuudet olivat havaintojakson pienimpiä. Molemmat talvet olivat leutoja ja lumi alkoi sulaa jo maaliskuussa. Sysmäjoessa virtaamat olivat kumpanakin vuonna maaliskuun näytekerroilla huomattavasti tavallista suuremmat. Todennäköisimpänä syynä pieniin pitoisuuksiin oli sulamisvesien laimentava vaikutus. Myös ph-arvot ovat kahtena viimetalvena 6

olleet keskimääräistä matalammat, mikä myös liittynee pääasiassa sulamisvesien vaikutukseen. Keväällä Lahenjoen matalan suualueen happitilanne on aina ollut hyvä (Kuva 3). Kokonaisravinne-, rauta-, mangaani- ja sulfaattipitoisuudet sekä sähkönjohtavuus ovat keväisin olleet talvea matalammat. Sulfaatin osalta kevätpitoisuuksien 20 vuoden aikajakson keskiarvo on ollut 100 µg/l kun talvipitoisuuksien keskiarvo on ollut 157 µg/l. Täyskierron aikaiset ph arvot ovat vuosina 1995-2014 vaihdelleet välillä 6,5-7, ja tarkastelujakson matalin ph-arvo, ph 6,5, mitattiin toukokuussa 2015. Kuva 3. Sysmäjärven aseman 234 vedenlaatutietoja toukokuussa vuosina 1995-2015. 7

Myöskään kesäaikaan Lahenjoen edustalla ei ole alueen mataluudesta johtuen esiintynyt merkittäviä happivajeita (Kuva 4). Kokonaisravinteiden, raudan ja mangaanin pitoisuudet ovat vaihdelleet laajasti vuosien välillä, mutta olleet kevään tapaan talvea matalammat. Kesäaikainen ph arvo on jonkin verran laskenut tarkastelujakson alkuvuosiin verrattuna. Matalin ph arvo, ph 6,7, mitattiin kesällä 2014. Kasviplanktonin klorofylli-a:n pitoisuudet ovat vaihdelleet useimmiten välillä 10-25 µg/l ilmentäen lievästi reheviä/reheviä olosuhteita. Vuonna 2012 tehdyn kasviplanktontutkimuksen tulokset vahvistavat käsitystä: kasviplankonbiomassa ilmaisi kesäkuussa runsasta rehevyyttä, ja heinä- ja syyskuussa lievää rehevyyttä (Kukkonen 2013). Sulfaatin osalta kesäpitoisuudet ovat pääsääntöisesti olleet kevättä korkeammat, 20 vuoden aikajakson keskiarvo 148 mg/l. Elokuussa 2001 mitattiin tarkastelujakson korkeimmat kesäaikaiset sulfaattipitoisuudet, 270 mg/l ja 110 µg/l. Vastaavaan aikaan useiden muiden vedenlaatuparametrien, kuten kokonaisravinteiden ja raudan, pitoisuudet olivat kuitenkin joko keskimääräisellä tasolla tai tavallista pienemmät. 8

Kuva 4. Sysmäjärven aseman 234 vedenlaatutietoja elo-syyskuussa vuosina 19952015. Sulfaattipitoisuus oli tavallista korkeampi syksyllä 2000 (Kuva 5). Kuten elokuussakin, kokonaisravinteiden ja raudan pitoisuudet sen sijaan eivät olleet kohonneet vaan olivat vaihteluvälin alarajoilla. Syksyn näytekerroista erottuu lokakuu 2008, jolloin useiden vedenlaatuparametrien pitoisuudet, ei kuitenkaan sulfaattipitoisuus ja sähkönjohtavuus, olivat tavallista korkeammat (Kuva 5). Lokakuu oli tuolloin hyvin sateinen, mikä lienee vaikuttanut pitoisuusnousuihin. 9

Kuva 5. Sysmäjärven aseman 234 vedenlaatutietoja lokakuussa vuosina 1995-2015. 3.2 Asema 30 Ruutunjoen suualue Kuten Lahenjoen suualueellakin, Ruutunjoen laskukohdan edustalla talviset happipitoisuudet ovat vaihdelleet huomattavasti (Kuva 6). Kokonaan tai lähes kokonaan happi on ollut lopussa talvina 2006, 2011 ja 2012. Heikkohappisimpina talvina raudan ja osittain myös mangaanin pitoisuudet ovat kohonneet korkeiksi, talvella 2006 myös kokonaisfosforin. Tarkastelujakson alkuvuosina Ruutunjoen edustalta mitattiin matalampia ph arvoja kuin 2000-luvulla, mutta maaliskuussa 2015 ph arvo oli uudelleen keskimääräistä matalampi, ph 5,9. Kokonaisravinteiden pitoisuuksissa ei ole nähtävissä selkeää muutossuuntaa. Sulfaatin pitoisuudet ja sähkönjohtavuus ovat vaihdelleet talvien välillä, ja ne ovat olleet pienemmät kuin Lahenjoen edustalla. Korkeimmat talviset 10

sulfaattipitoisuudet mitattiin vuosina 1996 ja 2003. Kokonaisravinteiden ja raudan pitoisuudet eivät olleet vastaavaan aikaan kohonneet: vuonna 1996 ne olivat pienet ja vuonna 2003 keskimääräisellä tasolla. Lahenjoen suualueen tapaan myös Ruutunjoen edustalla raudan ja mangaanin pitoisuudet ovat kahtena viimeisenä hyvähappisena talvena olleet tavallista matalammat. Myös sulfaattipitoisuus, sähkönjohtavuus ja nikkelipitoisuus olivat kahtena viimetalvena pienet, kun taas kokonaisravinteiden pitoisuudet olivat lähellä keskimääräistä. Kuten asemalla 234, tavallista matalampiin pitoisuuksiin lienee syynä sulamisvesien laimentava vaikutus. Kuva 6. Sysmäjärven aseman 30 vedenlaatutietoja talvella vuosina 1995-2015. Myöskään kevättilanteessa Ruutunjoen edustan kokonaisravinteiden pitoisuuksissa ei ole nähtävissä muutossuuntaa (Kuva 7). Sähkönjohtavuus ja sulfaattipitoisuus sen sijaan ovat 2000-luvun puolivälin jälkeen olleet pääsääntöisesti aiempaa korkeammat, vaikka ne keväällä 2015 olivatkin laskeneet keskimääräistä 11

pienemmiksi. Keväällä 2014 mitattiin 20 vuoden aikajakson korkeimmat kokonaisfosforin, raudan ja sulfaatin pitoisuudet sekä sähkönjohtavuus, ja myös kokonaistypen ja mangaanin pitoisuudet olivat tavallista korkeammat. Sulfaatin pitoisuus oli samalla tasolla myös keväällä 2012, mutta tuolloin kokonaisravinteiden ja raudan pitoisuudet eivät olleet erityisen korkeat. Mangaanipitoisuus sen sijaan oli kohonnut. Tarkastelujakson matalin ph-arvo, 5,6, mitattiin toukokuussa 2015. Kuva 7. Sysmäjärven aseman 30 vedenlaatutietoja toukokuussa vuosina 1995-2015. Kuten talvella ja keväällä, kesälläkään kokonaisravinteiden pitoisuuksissa ei ole 20 vuoden tarkastelujaksolla ollut selvää muutossuuntaa (kuva 8). Klorofyllipitoisuuksissakaan muutossuuntaa ei ole nähtävissä. Klorofylli-a:n pitoisuuksien pitkänajan keskiarvo oli 16 µg/l, mikä ilmentää reheviä olosuhteita. Kuitenkin joitakin kertoja tarkastelujakson aikana on mitattu selvästi korkeampia klorofyllipitoisuuksia (kesinä 1998, 2003, 2012 ja 2013.) Vuonna 2012 tehdyn kasviplanktontutkimuksen mukaan kasviplanktonbiomassa ilmensi kesäkuussa runsasta rehevyyttä ja heinäkuussa lievää rehevyyttä. Syyskuussa biomassa oli 12

muista näytekerroista ja muista havaintoasemista poiketen korkea (Kukkonen 2013), kuten klorofyllipitoisuuskin. Sähkönjohtavuus ja sulfaattipitoisuus ovat asemalla 30 olleet kesällä selvästi talvea ja kevättä korkeammat, mutta selvää muutossuuntaa niissäkään ei ole nähtävissä. Kuva 8. Sysmäjärven aseman 30 vedenlaatutietoja loppukesällä vuosina 1995-2015. 13

Tarkastelujakson korkein kesäinen sulfaattipitoisuus mitattiin 16.9.2010 (kuva 8). Kokonaisravinteiden pitoisuudet olivat vastaavaan aikaan pienet. Happitilanne on kesänäytekerroilla ollut Ruutunjoen matalalla suualueella aina hyvä. Raudan ja mangaanin pitoisuudet ovat silti ajoittain olleet korkeat. Kesäiset ph arvot ovat viimeaikoina olleet aiempaa matalammat, ja kesällä 2015 ph arvo oli tarkastelujakson pienin, ph 5,5. Syksyllä sekä kokonaisravinteiden pitoisuudet että sähkönjohtavuus ja sulfaattipitoisuus ovat asemalla 30 vaihdelleet vuosien välillä melko laajasti (Kuva 9). Kokonaisfosforin osalta tarkastelujakson pienin pitoisuus mitattiin syksyllä 2015, kun vastaavaan aikaan sulfaattipitoisuus oli yksi tarkastelujakson korkeimpia. Raudan ja mangaanin osalta 2000-luvun puolivälin tienoilla ja sen jälkeen on ajoittain mitattu aiempaa korkeampia pitoisuuksia. Kuva 9. Sysmäjärven aseman 30 vedenlaatutietoja lokakuussa vuosina 1995-2015. 14

3.3 Asema 28, syvännealue Talvella happitilanne on ajoittain ollut huono aseman 28 pohjan lähellä ja joskus myös päällysvedessä, huolimatta siitä, että alueella on hapetin (Kuva 10). Tarkastelujakson huonoin happitilanne koko vesipatsaan osalta todettiin talvella 2012, jolloin happi oli alusvedestä lähes lopussa (pitoisuus 0,2 mg/l) ja päällysvedessäkin happea oli jäljellä enää alle 1 mg/l. Heikkohappisina talvina alusveden rauta- ja mangaanipitoisuudet ovat kohonneet. Syvänteen pohjalle on talvisin kertynyt myös sulfaattia, mikä on nostanut sähkönjohtavuuden päällysvettä korkeammaksi. Fosforipitoisuuksien osalta pitoisuusnousut eivät kuitenkaan ole olleet kovin korkeita. Tarkastelujakson korkein kokonaisfosforipitoisuus mitattiin 16.3.1999 (73 µg/l) jolloin myös sulfaattipitoisuus oli kohonnut. Kokonaistypen pitoisuudet ovat olleet päällysvedessä suurimmillaan heikkohappisina vuosina 2006 ja 2011. Kuva 10. Sysmäjärven aseman 28 vedenlaatutietoja lopputalvella vuosina 19952015. 15

Kuten muillakin havaintoasemilla, leutoina talvina 2014 ja 2015 sulamisvedet nostivat maaliskuiset virtaamat korkeiksi ja laimensivat päällysveden ainepitoisuuksia. Vaikka muiden vedenlaatuparametrien pitoisuudet olivat pienet, maaliskuussa 2015 raudan pitoisuus oli päällysvedessä erikoisen korkea. Muista tarkastelujakson talvista poiketen mitattiin 19.3.2015 alusvedestä erittäin matala ph arvo (ph 3,9), väriarvo (<5 mg Pt/l), kemiallinen hapenkulutus (1,2 mg/l) ja kokonaisfosforipitoisuus (6 µg/l). Myös kokonaistypen pitoisuus oli tavanomaista pienempi (980 µg/l). Sulfaatin pitoisuus oli samaan aikaan tarkastelujakson korkeimpia (260 mg/l). Happi ei ollut alusvedestä lopussa, vaan sen pitoisuus oli 3,7 mg/l. Myös päällysvedessä ph oli muita vuosia matalampi, 5,4. Maaliskuun 2015 lisäksi 9.3.2009 alusveden kokonaisfosforin pitoisuus oli poikkeuksellisen pieni (8 µg/l) ja sulfaattipitoisuus suuri (270 mg/l). Tuolloin ph oli kuitenkin laskenut vain vähän, arvoon 5,5. Alusveden happipitoisuus oli samaa luokkaa kuin maaliskuussa 2015, 3,3 mg/l. Vesistöissä, joiden sulfaattikuorma on suuri, voi hapettoman kauden jälkeen happitilanteen parantuessa syntyä tilanne, jossa sedimentin rautasulfidien hapettuminen raudaksi ja sulfaattiseksi rikiksi aiheuttaa happamuuspiikin (Heikkinen ja Väisänen 2007). Vuonna 2015 virtaamat olivat suuret jo maaliskuussa, ja jokisuiden havaintoasemilla happitilanne oli melko hyvä. On mahdollista, että hapellisia sulamisvesiä tai hapetettuja vesiä on valunut myös syvänteeseen saaden aikaan rautasulfidien hapettumista. Talvella 2015 alusveden ph tosin oli jo helmikuun ylimääräisellä näytekerrallakin matala, ph 4,7. Tarkasteltaessa 20 vuoden aikajaksoa näyttää siltä, että ilmiö on melko harvinainen. On kuitenkin mahdollista, että vastaava tilanne on tapahtunut syvänteessä aikaisemminkin jäiden lähdön aikaan, mutta analyysituloksia tilanteesta heti jäiden jälkeen ei ole saatavilla. Kevätnäytteenottokerroilla aseman 28 happitilanne on aina ollut hyvä (kuva 11). Kokonaisravinteiden pitoisuuksissa ei ole nähtävissä muutossuuntaa, mutta sulfaatin pitoisuudet ja sähkönjohtavuus ovat 2000-luvun puolivälin jälkeen olleet aiempaa korkeammat, kuten Ruutunjoen edustallakin. Sulfaattipitoisuus ja sähkönjohtavuus olivat tarkastelujakson korkeimmat keväällä 2014. Kokonaisravinteiden ja raudan pitoisuudet olivat vastaavaan aikaan tavanomaisella tasolla. Kuten muillakin havaintoasemilla, toukokuun ph arvo oli tarkastelujakson matalin, ph 6,2. Kesänäytteenottokerroilla syvännealueen vesi on ajoittain ollut kerrostunut ja alusveden happitilanne heikko, mikä on nostanut raudan ja mangaanin pitoisuuksia alusvedessä. Kokonaisfosforin pitoisuudet eivät kuitenkaan ole kohonneet merkittävästi (kuva 12). Klorofyllipitoisuuksien pitkän ajan keskiarvo 15 µg/l 16

ilmentää reheviä olosuhteita. Myös vuonna 2012 tehdyn kasviplanktontutkimuksen perusteella alue oli luokiteltavissa reheväksi. Kesäiset sulfaattipitoisuudet ovat 2000 ja 2010-luvulla olleet korkeammat kuin 1990-luvun loppupuolella. Sähkönjohtavuudessa muutossuunta ei ole yhtä selvä. Korkein tarkastelujakson sulfaattipitoisuus mitattiin 23.9.2015. Kokonaisfosforin pitoisuus oli samaan aikaan tarkastelujakson pitoisuusvaihtelun alarajoilla. Nikkelin pitoisuus oli poikkeuksellisen korkea elokuussa 2008. Aseman 28 kesäiset ph-arvot ovat pitkällä aikavälillä tarkasteltuna vähän laskeneet. Matalin kesäaikainen ph-arvo, 6,2, mitattiin heinäkuussa 2015. Kuva 11. Sysmäjärven aseman 28 vedenlaatutietoja toukokuussa vuosina 19952015. 17

Kuva 12. Sysmäjärven aseman 28 vedenlaatutietoja loppukesällä vuosina 19952015. 18

Syksyisin syvännealueen vesi on ollut näytteenottokerroilla jokseenkin tasalämpöinen lukuun ottamatta syksyä 2006, jolloin vesipatsas oli lokakuun näytekerralla lämpötilan suhteen kerrostunut (kuva 13). Kokonaisravinteiden, raudan, mangaanin ja sulfaatin pitoisuudet sekä sähkönjohtavuus olivat kuitenkin päällysvedessä ja alusvedessä samaa tasoa, kuten useimpina muinakin syksyinä. Kuva 13. Sysmäjärven aseman 30 vedenlaatutietoja lokakuussa vuosina 1995-2015. 19

3.4. Asema 50, Sysmäjoki Talvella Sysmänjoen happipitoisuus on näytekerroilla ollut yli 3 mg/l lukuun ottamatta talvea 1996, jolloin happi oli havaintopaikalla lähes lopussa (kuva 14). Kokonaistypen pitoisuus on useimpina vuosina vaihdellut välillä 1000-1500µg/l ja kokonaisfosforin pitoisuus välillä 30-50 µg/l, eikä selvää muutossuuntaa ole nähtävissä. Kokonaistypen osalta poikkeuksellisia olivat kuitenkin etenkin vuodet 2006 ja 2011, jolloin talvinen kokonaistypen pitoisuus oli huomattavasti tätä korkeampi, ja vuosi 2000, jolloin se oli matalampi. Kuva 14. Sysmäjoen aseman 50 vedenlaatutietoja lopputalvella vuosina 1995-2015. Myös kokonaisfosforin, raudan ja mangaanin pitoisuudet olivat tarkastelujakson matalimmat talvella 2000, ja sähkönjohtavuus sekä sulfaatin pitoisuuskin keskimääräistä pienemmät. Tarkastelujakson korkein sulfaattipitoisuus mitattiin talvella 1995. Sen jälkeen pitoisuudet ovat olleet matalammat, ja pienimmät 20

pitoisuudet mitattiin keväinä 2014 ja 2015. Sysmänjoen talviset ph arvot ovat vaihdelleet välillä 6,1-6,6, mutta talvella 2015 ph arvo oli selvästi matalampi, 5,5. Matala ph arvo saattoi osaltaan liittyä syvänteen alusveden matalaan ph-arvoon, mutta myös runsaisiin sulamisvesiin. Kevättilanteessa Sysmäjoen happipitoisuus on ollut pääsääntöisesti hyvä. 26.5.2014 mitattiin kuitenkin tavallista matalampi happipitoisuus, 5,2 mg/l. Samaan aikaan kokonaisfosforin ja sulfaatin pitoisuudet sekä sähkönjohtavuus olivat tarkastelujakson korkeimmat, ja myös raudan ja mangaanin pitoisuudet keskimääräistä korkeammat. Sysmäjoen virtaama oli tuolloin kevätvirtaamaksi poikkeuksellisen pieni, 1,3 m3/s. Lumi oli lämpimän alkukevään vuoksi lähes sulanut jo maaliskuussa, ja vaikka toukokuu oli sateinen, virtaama jäi pieneksi. Kuva 15. Sysmäjoen aseman 50 vedenlaatutietoja toukokuussa vuosina 1995-2015. 21

Tarkastelujaksolla on sulfaatin ja sähkönjohtavuuden osalta vuoden 2007 jälkeen usein mitattu korkeampia arvoja kuin aikaisemmin. Keväällä 2015 pitoisuudet olivat kuitenkin jälleen pitkän ajan keskiarvon tasolla (69 mg/ml). Sysmäjoen kevätaikaiset ph-arvot ovat pitkällä aikavälillä tarkasteltuna laskeneet, ja 21 vuoden tarkastelujakson matalin ph-arvo, 6,0 mitattiin 16.4.2015. Syvännealueen alusvedestä mitatut poikkeuksen pienet maaliskuiset ph-arvot ovat saattaneet vaikuttaa Sysmäjoen huhtikuiseen ph-arvoon. Kesänäytteenottokerroilla, jotka ovat yleensä ajoittuneet elokuulle, Sysmänjoen happipitoisuus on ollut yli 5 mg/l. Kokonaisravinteiden pitoisuuksissa ei ole nähtävissä selvää muutossuuntaa, mutta elokuussa 2013 ja 2014 kokonaisfosforin pitoisuudet ovat olleet tavallista korkeammat. Tarkastelujakson korkein pitoisuus mitattiin kesäkuussa 2015. Kuva 16. Sysmäjoen aseman 30 vedenlaatutietoja loppukesällä vuosina 1995-2015. 22

Vertailua aiempiin kesäkuun pitoisuuksiin ei kuitenkaan voida tehdä, koska tarkastelujakson aikana on vuoden 2015 lisäksi kokonaisfosforin pitoisuutta mitattu kesäkuussa vain vuonna 1997, jolloin se ei ollut erityisen korkea. Myöskään sulfaattipitoisuuksien osalta selvää muutossuuntaa ei ole, vaikka kesällä 2015 mitatut pitoisuudet ovat olleet tarkastelujakson pitoisuuksien ylärajoilla. Kokonaistypen, raudan ja mangaanin osalta tarkastelujakson korkeimmat pitoisuudet mitattiin elokuussa 2014. Syksynäytteissä ei ole minkään parametrin suhteen nähtävissä selkeää muutossuuntaa. Kuitenkin Sysmäjoen ph-arvo oli joulukuussa 2015 tarkastelujakson matalin. Muuten tarkastelujakson vuosista erottuvat vuodet 1998 ja 2012, jolloin kokonaisravinnepitoisuudet olivat korkeat ja samaan aikaan sähkönjohtavuuden ja sulfaatin arvot pienet. Vuonna 2012 syyskuu oli hyvin sateinen, jolloin valumaalueelta on voinut tulla ylimääräistä ravinnekuormitusta samalla kun runsaat vesimäärät ovat laimentaneet sulfaatinpitoisuuksia ja sähkönjohtavuutta. Myös raudan ja mangaanin pitoisuudet olivat vastaavasti tavanomaista korkeammat, mutta niiden osalta korkeita pitoisuuksia on mitattu muulloinkin. 23

Kuva 17. Sysmäjoen aseman 30 vedenlaatutietoja syksyllä vuosina 1995-2015. 4. Vedenlaadun vuodenaikaisvaihtelu Sysmäjärvessä vuonna 2015 Pohjois-Karjalan ELY-keskus edellytti lausunnossaan suunnitelmasta Sysmäjärven sulfaattivaikutusten selvittämiseksi, että selvityksen näytteenoton tulee kattaa yhden kokonaisen vuodenkierron, jotta Sysmäjärven vesiympäristön biologiskemiallinen vuoden kierto tulisi ymmärretyksi. Vuoden 2015 aikana otettiin siitä syystä velvoitetarkkailunäytteiden lisäksi ylimääräisiä näytteitä havaintopaikoilta 234, 28 ja 50. Havaintopaikoilla 234 ja 28 näytekertoja oli yhteensä yhdeksän ja havaintopaikalla 50 11. 4.1. Säätila vuonna 2015 Vuoden 2015 sääoloja Pohjois-Karjalassa on kuvattu Lieksan Lampelassa havaittujen ilman lämpötilojen ja sademäärien perusteella (kuvat 18 ja 19). Vuoden 2015 talvi oli selvästi normaalia lämpimämpi, mutta kesä oli koleampi ja sateisempi kuin vuosien 1981-2010 keskiarvo. Syksy sen sijaan oli tavanomaista lämpimämpi ja vähäsateisempi. Tiedot ovat Pohjois-Karjalan ELY-keskuksen vesikatsauksista ja Ilmatieteenlaitoksen ilmastokatsauksista. Kuva 18. Joensuun kuukausittainen keskilämpötila vuonna 2015 verrattuna pitkän ajan keskiarvoon. 24

Kuva 19. Joensuun kuukausittainen sademäärä vuonna 2015 verrattuna pitkän ajan keskiarvoon. Pohjois-Karjalan maakunnassa oli tammikuun lopussa lunta reilut 50 cm, mikä vastaa tavanomaista määrää. Helmikuussa lumen paksuus oli suurimmassa osassa maakuntaa alle 50 cm. Maaliskuu oli poikkeuksellisen lauha, ja kuun päättyessä lunta oli maakunnassa vajaa 40 cm. Järvien vedenpinnat kääntyivät yleisesti ottaen laskusuuntaan tammikuun aikana, ja vedenkorkeudet olivat helmikuun viimeisenä päivänä lähellä ajankohdan tyypillisiä tasoja. Maaliskuun lopussa järvien vedenkorkeudet sen sijaan olivat yleisesti tavanomaista ylempänä. Suurten jokien virtaamat olivat tammikuussa lähes tavanomaiset. Pienempien jokin virtaamat sen sijaan vaihtelivat keskimääräisen molemmin puolin. Maaliskuussa pienempien jokien virtaamat vaihtelivat puolitoistakertaisesta lähes kaksinkertaiseen. Sysmäjoessa virtaama kasvoi kuun 20. päivän tienoille asti ja alkoi sen jälkeen laskea. Näytteenottopäivät (asemilla 234 ja 28 19.3.ja asemalla 50 25.3. )ajoittuivat kuukauden maksimivirtaamien aikaan. Kuukauden keskivirtaama oli 4,5 m3/s, mikä oli huomattavasti tavanomaista talvivirtaamaa suurempi. Huhtikuu oli sateinen ja sateita tuli noin kaksinkertainen määrä normaaliin verrattuna. Toukokuussa sen sijaan satoi normaalia vähemmän. Maakunnan järvien vedenpinnat olivat toukokuun lopussa yleisesti ottaen huomattavasti keskimääräistä ylempänä, ja jokien virtaamat tavallista suurempia. Kesäkuu oli Pohjois-Karjalassa vuonna 2015 0,5 1,5 C tavanomaista viileämpi keskilämpötilan ollessa noin 12 13,5 C. Kesäkuun sadannassa oli kesälle tyypillisten kuurosateiden vuoksi alueellisia eroja. Myös heinäkuu oli maan itä- ja pohjoisosissa harvinaisen viileä. Heinäkuun keskimääräinen sademäärä oli PohjoisKarjalan alueella 108 mm, kun tavallisesti sataa 76 mm. Elokuu oli Pohjois-Karjalassa kesän lämpimin kuukausi. Sademäärä oli lähellä normaalia. Lähes kaikkien järvien 25

vedenkorkeudet olivat koko kesän keskivirtaamat normaalia isommat. tavanomaista suuremmat, ja jokien Syyskuu oli elokuun tapaan lämmin. Lokakuu sen sijaan oli lämpötiloiltaan tavanomainen. Syys- ja lokakuun sademäärä oli Pohjois-Karjalassa kolmanneksen tavanomaista pienempi. Marras- ja joulukuu olivat lämpimiä. Varsinkin joulukuun alkupuolisko oli harvinaisen leuto. Joulukuun lopulle sattui kylmä sääjakso, jolloin Pohjois-Karjalan maakunnan suuret järvet jäätyivät kokonaan. Kuukauden sademäärä vaihteli 68 82 mm, kun tavallisesti joulukuussa sataa 51 mm. Syyskuun päättyessä järvien vedenkorkeudet olivat paikoin tavanomaista ylempänä, paikoin keskimääräisellä tasolla tai vähän alempana. Lokakuussa ja marraskuussa vedenpinnat laskivat, joulukuun aikana ne yleisesti ottaen nousivat. Pienempien jokien virtaamat olivat syyskuussa lähes normaaleja. Loka- ja marraskuussa ne olivat viidenneksen tavanomaista pienempiä, mutta joulukuussa jälleen huomattavasti keskimääräistä suurempia. 4.2. Veden laadun vaihtelut vuonna 2015 4.2.1. Talvi Happitilanne oli Lahenjoen suulla asemalla 234 maaliskuussa 2015 jonkin verran alentunut (pitoisuus 6 mg/l). Syvänneasemalla 28 vesipatsas oli kerrostunut, ja alusveden happipitoisuus 3,7 mg/l. Päällysvedessä happea oli 8 mg/l. Sysmäjoessa happipitoisuus oli samaa tasoa kuin asemalla 234. Vesinäytteiden redoxpotentiaalit vaihtelivat välillä 149-291 mv. Redoxpotentiaalin ollessa alle 200 mv on arvioitu, että olosuhteet saattavat johtaa fosforin purkautumiseen sedimentistä. Sysmäjärvessä fosforin sisäinen kuormitus ei kuitenkaan muiden vedenlaatuparametrien valossa näytä olleen erityisen merkittävää. Kokonaisfosforin pitoisuus oli maaliskuussa Lahenjoen suulla tavanomaista pienempi. Syvänneaseman päällysvedessä pitoisuus oli jokisuun pitoisuutta jonkin verran korkeampi, ja Sysmänjoessa vielä jonkun verran korkeampi kuin syvänneaseman päällysvedessä. Silti Sysmänjoen pitoisuus oli keskimääräistä pienempi. Myös sulfaatin pitoisuudet olivat Lahenjoen suulla kolmella talven havaintokerralla pienemmät kuin tavallisesti, samoin nikkelin pitoisuudet. Kuten fosforipitoisuudetkin, sulfaatti- ja nikkelipitoisuudet olivat sekä syvänneaseman päällysvedessä että Sysmäjoessa aseman 234 pitoisuuksia korkeammat, mutta silti huomattavasti pienemmät kuin näiden asemien keskiarvopitoisuudet 20 vuoden tarkastelujaksolla. Pieniin pitoisuuksiin vaikuttivat tavanomaista suurempien talvivirtaamien laimentava vaikutus. Nikkelin osalta ympäristölaatunormien taso (VNa 1022/2006) ylittyi asemalla 234 ja aseman 28 päällysvedessä yhdellä talven kolmesta näytekerrasta, aseman 28 alusvedessä ja Sysmäjoen asemalla 50 kaikki kolme talvipitoisuutta ylittivät tason 26

huolimatta siitä, että pitoisuudet olivat tavallista matalammat. Lyijyn ja kadmiumin pitoisuudet olivat kaikilla havaintoasemilla alle ympäristölaatunormien tason. Syvänneaseman 28 alusveden vedenlaatu poikkesi maaliskuussa merkittävästi muiden asemien vedenlaadusta. Kokonaisfosforipitoisuus oli huomattavan pieni (6 µg/l) ja sulfaattipitoisuus puolestaan suuri (260 mg/l). Samaan aikaan alusveden pharvo oli hyvin matala, ph 3,9. Matala ph on saattanut aiheutua sedimentin rautasulfidien hapettumisesta hapen ja bakteeritoiminnan seurauksena rikkihapoksi (Heikkinen ja Väisänen 2007), ks. kpl 4.3. Myös aseman 28 päällysvedessä ja Sysmänjoessa ph-arvo oli maaliskuussa 2015 tavallista matalampi, ph 5,4 ja ph 5,8, mihin ovat osaltaan voineet vaikuttaa runsaat sulamisvedet. Vastaavaa ph-arvon alenemista päällysvedessä ei kuitenkaan havaittu talvella 2014, vaikka silloinkin sulamisvedet kasvattivat virtaamat korkeiksi maaliskuussa. 4.2.2. Kevät Keväällä toukokuun loppupuolella happitilanne oli kaikilla asemilla hyvä. Redoxpotentiaalit vaihtelivat välillä 164-214 mv. Kokonaisfosforipitoisuudet olivat kaikilla havaintoasemilla talvea korkeammat. Lahenjoen suulla asemalla 234 myös sulfaatti- ja nikkelipitoisuudet olivat korkeammat kuin talvella. Asemalla 28 ja Sysmänjoessa ne sen sijaan olivat samalla tasolla tai vähän pienemmät kuin maaliskuussa. Sysmänjoesta sulfaattipitoisuutta mitattiin vuonna 2015 myös huhtikuussa pian jäiden lähdön jälkeen. Silloin sulfaattipitoisuus oli vuoden matalin. Huhtikuun näytteenotto ajoittui kevätvalunnan maksimin aikaan, jolloin virtaama oli samaa suuruusluokkaa kuin maaliskuussakin. Toukokuun näytekerralla Sysmäjoen virtaama sen sijaan oli talvitilannetta pienempi. Nikkelin pitoisuudet ylittivät toukokuussa ympäristölaatunormien tason kaikilla havaintopaikoilla. Lyijyn ja kadmiumin pitoisuudet sen sijaan olivat kaikilla havaintoasemilla alle ympäristölaatunormien tason. 4.2.3 Kesä ja alkusyksy Matalalla asemalla 234 happitilanne säilyi hyvänä kaikilla kesän näytekerroilla. Vaikka alku- ja keskikesä olivat koleat, syvänneasemalla vesipatsas oli kerrostunut sekä heinä- että elokuun näytekerroilla, ja alusvedessä happipitoisuus oli elokuun 24. päivään mennessä laskenut arvoon 2,5 mg/l. Syyskuussa vesimassa oli kiertänyt ja alusveden happivaje korjaantunut. Sysmäjoessa happipitoisuudet olivat lievästi alentuneet kaikilla kesän näytekerroilla kyllästysasteen vaihdellessa 72-77 % välillä. Redoxpotentiaalit vaihtelivat kesän aikana asemalla 234 välillä 45,6-179,4 mv. Pienin arvo mitattiin syyskuussa. Asemalla 28 vaihteluväli oli päällysvedessä 76,1211,8 mv ja alusvedessä 78,5-218 mv, ja kuten asemalla 234, arvo oli pienin syyskuussa. Sysmäjoen redoxpotentiaalit vaihtelivat välillä 110-122 mv. 27

Kokonaisfosforin pitoisuus laski asemalla 234 kevääseen verrattuna heinä- ja elokuussa, mutta oli syyskuussa jälleen samalla tasolla kuin toukokuussa. Myös syvänneaseman päällysvedessä kokonaisfosforin pitoisuus oli kesän näytekerroilla vähän matalampi kuin keväällä, eivätkä pitoisuudet olleet alusvedessä juurikaan kohonneet heikentyneestä happitilanteesta huolimatta. Sysmäjoessa mitattiin korkea kokonaisfosforin pitoisuus myös kesäkuussa. Se oli selvästi muiden havaintokertojen pitoisuutta korkeampi. Keski- ja loppukesällä Sysmäjoen kokonaisfosforipitoisuudet olivat suunnilleen maaliskuun pitoisuuksien tasolla. Sulfaattipitoisuus kasvoi asemalla 234 tasaisesti kesän kuluessa. Syyskuun näytekerralla mitattiin vuoden maksimipitoisuus, 220 mg/l. Syvänneasemalla 28 pitoisuudet kasvoivat kesän kuluessa tasosta 100 mg/l tasolle 150 mg/l. Kerrostuneisuudesta huolimatta alusveden pitoisuudet eivät olleet päällysveden pitoisuuksia korkeammat. Sysmäjoessa mitattiin sulfaattia neljä kertaa kesän aikana. Pitoisuudet vaihtelivat välillä 83-110 mg/l. Nikkelin pitoisuus säilyi asemalla 234 kesän ajan samalla tasolla kuin toukokuussakin, ja nousi vähän syyskuussa. Syvänneasemalla pitoisuudet pysyttelivät samalla tasolla koko ajan, eikä päällys- ja alusveden välillä ollut eroa. Sysmänjoessa avovesikauden korkein nikkelipitoisuus mitattiin kesäkuussa, mistä se laski syksyä kohti. Lyijyn ja kadmiumin pitoisuudet ympäristölaatunormien tason. olivat kaikilla havaintoasemilla alle Klorofylli-a:n pitoisuutta mitattiin asemilla 234, 30 ja 28 kolme kertaa kesän 2015 aikana (kesä-, heinä- ja elokuussa). Asemalla 234 alku- ja keskikesän klorofyllipitoisuudet olivat korkeat ja ilmensivät erittäin reheviä olosuhteita. Elokuussa pitoisuus oli rehevän veden tasolla. Kesän kokonaisfosforipitoisuuksien keskiarvon perusteella (39 µg/l, n=3) alue sijoittui luokkaan rehevä. Asemalla 30 klorofyllipitoisuudet olivat koko kesän tasaiset ja rehevän/lievästi rehevän rajalla. Kokonaisfosforipitoisuuksien keskiarvo (42 µg/l, n=3) oli rehevällä tasolla. Asemalla 28 klorofyllipitoisuudet laskivat kesäkuusta elokuuhun, mutta olivat koko kesän rehevän veden tasolla. Kokonaisfosforipitoisuuksien keskiarvo ilmensi lähinnä lievästi reheviä olosuhteita (27 µg/l, n=3). Mineraaliravinteiden pitoisuuksia mitattiin asemilta 234 ja 28 kesän 2015 aikana kaksi kertaa. Asemalla 234 mineraalityppeä oli jäljellä molempina havaintokertoina, mutta fosfaattifosforin pitoisuudet olivat alle analyysitarkkuuden rajan (<5 µg/l). Kun fosfaattifosforin pitoisuudeksi arvioitiin 2,5 µg/l, mineraaliravinnesuhteen perusteella alue luokittui voimakkaasti fosforirajoitteiseksi. Aseman 28 päällysvedessä sen sijaan myös nitraattipitoisuudet olivat alle analyysitarkkuuden rajan (< 5 µg/l), ja ammoniumtypen pitoisuudetkin pienet. 28

Mineraaliravinnepitoisuuksien suhteen perusteella kasviplanktonin kasvua rajoittivat sekä typpi että fosfori. Vuonna 2012 tehdyn mineraaliravinnetarkastelun perusteella tilanne oli vastaavan kaltainen. Asema 234 luokittui voimakkaasti fosforirajoitteiseksi. Asemalla 28 kasviplanktontuotantoa rajoittivat heinäkuussa 2012 sekä typpi että fosfori, kesä- ja elokuussa fosfori (Kukkonen 2013). 4.2.4.Syksy Lokakuussa kaikkien asemien happitilanne oli hyvä. Redoxpotentiaalit vaihtelivat välillä 125,8-171 mv. Kokonaisfosforipitoisuudet olivat laskeneet kesästä. Sulfaattipitoisuus oli asemalla 234 lähes samalla tasolla kuin kesällä, mutta syvänneasemalla ja Sysmänjoessa pitoisuudet olivat vähän kesää korkeammat. Nikkelin osalta asemien 234 ja 28 pitoisuudet olivat syksyllä samaa suurusluokkaa kuin muissakin avovesikauden näytteissä. Sysmäjoessa nikkelinpitoisuus kääntyi syyskuun minimin jälkeen nousuun, ja joulukuun pitoisuus oli samaa tasoa kuin kesäkuussa. 4.2.3.Redoxpotentiaali ja liukoiset metallit Vuonna 2015 määritettiin Sysmäjärven asemilta 234 ja 28 sekä Sysmäjoen asemalta vesinäytteiden redoxpotentiaaleja sekä liukoisen nikkelin, lyijyn ja kadmiumin pitoisuuksia. Aineiston perusteella liukoisten metallien ja redoxpotentiaalin välillä ei ollut nähtävissä riippuvuuksia. 5. Sulfaattikuormitus sekä Sysmäjärven ja Sysmäjoen veden sulfaattipitoisuudet 2010-2015 5.1.Vuonoksen rikastamolta ja talkkitehtaalta sekä Keretin vanhalta kaivosalueen tuleva kuormitus Vuonoksen rikastamolta ja talkkitehtaalta Lahenjokeen kohdistunut sulfaattikuormitus on vuosina 2010-2015 vaihdellut välillä 4159 kg/kk 136 512 kg/kk keskiarvon ollessa 55573 kg/kk (kuva 20). Kuva 20. Vuonoksen rikastamon ja talkkitehtaan sulfaattikuormitus Lahenjokeen vuosina 2010-2015. 29

Rikastamolta ja talkkitehtaalta juoksutettavan veden sulfaattipitoisuuksien oletetaan nousevan aiemmasta tasosta (noin 500 mg/l) arviolta tasolle 700 mg/l. Vaikka keskimääräiset juoksutusveden sulfaattipitoisuudet ovat pääosin olleet alle 500 mg/l, myös tasolla 700 mg/l olevia pitoisuuksia on ajoittain esiintynyt, varsinkin vuosina 2014 ja 2015. 700 mg/l tai sitä korkeampi pitoisuus mitattiin vuonna 2014 syys-, loka-, marras- ja joulukuussa ja vuonna 2015 tammi-, helmi- ja elokuussa. Uuden nikkelirikasteen jatkokäsittelylaitoksen käyntiinajo alkoi loppusyksystä 2015. Myös Keretin vanhalta kaivosalueelta Ruutunjokea pitkin tulee Sysmäjärveen sulfaattikuormitusta. Kokonaiskuormitusta on arvioitu ottamalla näytteitä Ruutunjoen asemalta 33 joitakin kertoja vuodessa ja mittaamalla näyteaikainen virtaama. Vuosina 2010-2015 kuormitus asemalla 33 on vaihdellut välillä 11-2235 kg sulfaattia vuorokaudessa. Korkein vuorokausikuormitus ajoittui kesäkuulle 2015, jolloin virtaama oli näytepäivänä 392 l/s ja sulfaattipitoisuus 66 mg/l. Vuositasolla kuormituksen on arvioitu vuonna 2013 olleen 112 kg/vrk (kahden havaintokerran keskiarvo) ja vuonna 2014 138 kg/vrk (kolmen havaintokerran keskiarvo), kun Vuonoksen rikastamon ja talkkitehtaan kuormitus oli vuonna 2013 1951 kg/vrk ja vuonna 2014 1978 kg/vrk (Puranen 2014 ja 2015). 5.2. Sulfaattipitoisuudet eri asemilla eri vuodenaikoina Maaliskuussa 2010-2015 syvänneaseman 28 alusvedessä sulfaattipitoisuus on ollut ylempiä vesikerroksia (0,5-1 m) selvästi suurempi (kuva 21). Ruutunjoen edustalla asemalla 30 veden sulfaattipitoisuus on ollut pienin, mikä osoittaa pienempää sulfaattikuormitusta verrattuna Lahenjoen kautta tulevaan kuormitukseen. Lahenjoen edustalla asemalla 234 sulfaattipitoisuuden muutokset ovat olleet suuria, mutta keskipitoisuus on ollut talvella sama kuin aseman 28 päällysvedessä. Järvestä lähtevässä Sysmäjoessa vaihteluväli on ollut selvästi pienempi kuin asemilla 28 ja 234, mutta keskipitoisuus samaa tasoa. Kuva 21. Veden sulfaattipitoisuus (mg/l) Sysmäjärven asemilla 234, 28 ja 30 sekä Sysmänjoessa asemalla 50 lopputalvina 2011-2015. 30

Toukokuussa kevätkierron aikaan Sysmäjärven sulfaattipitoisuus on hyvin tasainen eri havaintoasemilla ja myös järvestä lähtevässä Sysmänjoen vedessä (kuva 22). Kuva 22. Veden sulfaattipitoisuus (mg/l) Sysmäjärven asemilla 234, 28 ja 30 sekä Sysmänjoessa asemalla 50 toukokuussa 2011-2015. Loppukesällä korkein sulfaatin järvipitoisuus on mitattu pääsääntöisesti Lahenjoen edustalta asemalta 234 (kuva 23). Ruutunjoen edustalla asemalla 30 keskipitoisuus on ollut vähän pienempi, mutta kuitenkin jonkin verran suurempi kuin syvänneasemalla 28. Syvänneasemalla ei kesällä ole todettavissa lopputalven kaltaista sulfaattipitoisuuden kertymistä alusveteen, vaan sulfaattipitoisuus on hyvin tasaisesti jakaantunut koko vesipatsaassa. Järvestä lähtevässä Sysmäjoessa sulfaattipitoisuus on ollut pääsääntöisesti jonkin verran pienempi kuin järviasemilla. Kuva 23. Veden sulfaattipitoisuus (mg/l) Sysmäjärven asemilla 234, 28 ja 30 sekä Sysmänjoessa asemalla 50 loppukesällä 2011-2015. Lokakuussa syyskierron aikaan sulfaattipitoisuudet järviasemilla ovat pääsääntöisesti hyvin samanlaisia, asemalla 234 Lahenjoen edustalla kuitenkin vähän suurempia kuin muualla (kuva 24). Toukokuusta poiketen Sysmäjoen sulfaattipitoisuus on syksyisin ollut hieman pienempi kuin järviasemilla. 31

Kuva 24. Veden sulfaattipitoisuus (mg/l) Sysmäjärven asemilla 234, 28 ja 30 sekä Sysmänjoessa asemalla 50 lokakuussa 2011-2015. Vuonna 2015 näytteet otettiin järviasemilta ja Sysmäjoesta kelirikkoaikoja lukuun ottamatta kerran kuukaudessa (kuva 25). Myös vuoden 2015 tiheämmässä aineistossa on todettavissa samat erot veden sulfaattipitoisuudessa kuin vuoden 2010-2015 aineistossa sekä alueellisesti että vuodenaikojen mukaan: lopputalvella selvästi suurimmat sulfaattipitoisuudet ovat syvänneaseman 28 alusvedessä Sysmäjoen veden sulfaattipitoisuus on lopputalvella ja keväällä hyvin lähellä järvipitoisuuksia, jotka kevätkierron aikana ovat lähes samoja kaikilla asemilla kesäaikaan suurimmat pitoisuudet mitataan jokisuilla, syvänneasemalla 28 päällys- ja alusveden ero on vähäinen, ja lähtevässä vedessä sulfaattipitoisuus on jonkin verran järviveden pitoisuutta pienempi loppusyksyllä järviasemien veden sulfaattipitoisuuksissa erot ovat vähäisiä, ja lähtevässä vedessä sulfaattipitoisuus on järviasemien pitoisuuksia pienempi Kuva 25. Veden sulfaattipitoisuus (mg/l) eri kuukausina 2015 Sysmäjärven eri asemilla ja Sysmäjoessa. 32

5.3. Taipaleenjoen sulfaattipitoisuus Sysmänjoki laskee Taipaleenjokeen, jonka laskee Heposelälle. Taipaleenjoen sulfaattipitoisuus on ollut vuosien 2010-2015 havaintokertoina keskimäärin 26 % Sysmäjoen pitoisuudesta, poikkeuksena toukokuun havaintokerrat, jolloin Taipaleenjoen sulfaattipitoisuus on ollut keskimäärin 40 % Sysmäjoen pitoisuudesta. Pitoisuuden lasku johtuu valuma-alueen pinta-alan lisääntymisestä: Taipaleenjoessa valuma-alue on noin viisinkertainen Sysmänjokeen verrattuna. Vaikka Sysmäjoen ja Taipaleenjoen veden sulfaattipitoisuuden suhde ei ole lineaarinen, nousee Taipaleenjoen alin sulfaattipitoisuus Sysmäjoen sulfaattipitoisuuden noustessa (kuva 26). Kuva 26. Sulfaattipitoisuus Sysmänjoen asemalla 50 ja Taipaleenjoen asemalla 51 tarkkailujaksolla 2010-2015. Suurin Taipaleenjoessa mitattu sulfaattipitoisuus tarkkailujaksolla 2010-2015 oli 43 mg/l, joka mitattiin huhtikuussa 2011. Mikäli Sysmäjoessa sulfaattipitoisuus nousee, se näkyy pitoisuuden kohoamisena myös Taipaleenjoessa ja edelleen Heposelällä. Vaikka pitoisuudet ovat selvästi pienempiä kuin Sysmäjärvessä, voi yli 50 mg/l sulfaattipitoisuus aiheuttaa rehevöitymisongelmia Heposelällä, jos olosuhteet siellä ovat tällaiselle tapahtumalle otolliset (Saarijärvi ym. 2013). 5.4.Vuonoksen alueen sulfaattikuormitus ja aseman 234 sulfaattipitoisuus eri virtaamatilanteissa vuosina 2010-2015 Näkyvätkö Vuonoksen alueelta tulevan sulfaattikuormituksen vaihtelut Sysmäjärven veden sulfaattipitoisuudessa? Asiaa voi tarkastella vertaamalla kuukausittaista sulfaattikuormaa lähimmän aseman 234 sulfaattipitoisuuksiin ja lisäksi ottamalla huomioon valuman vaihtelut. Sysmäjärven valuma-alueella ei ole virtaamamittausta, mutta SYKE:n hydrologinen malli antaa mahdollisuuden huomioida havaintoajankohdan vesitilanne. 33

Maaliskuun havaintokertoina 2011-2015 valuman ja kuormituksen vaikutus aseman 234 sulfaattipitoisuuksiin on selvästi nähtävissä (kuva 27). Suurin järviveden pitoisuus mitattiin vuoden 2011 maaliskuussa, jolloin valuma oli pienin. Maaliskuussa 2012 ja 2013 kuormitus oli jonkin verran pienempää ja valuma suurempaa, mikä osaltaan vaikutti maaliskuuta 2011 pienempiin järviveden sulfaattipitoisuuksiin. Vuoden 2014 ja 2015 tilanteet olivat varsin poikkeuksellisia. Talven lauhojen jaksojen takia virtaamat olivat suuria jo alkuvuodesta, mikä näkyi huomattavan pieninä pitoisuuksina, vaikka sulfaattikuormitus oli suurempaa kuin aiempina vuosina. Kuva 27. Maaliskuun sulfaattipitoisuus (mg/l) asemalla 234 (sininen pylväs) ja Vuonoksen tehtailta tuleva sulfaattikuormitus (punainen pylväs) eri virtaamatilanteissa vuosina 2010-2015. Vuosiluvun yhteydessä suluissa olevat numerot tarkoittavat SYKE:n VEMALA-mallin laskemaa valumaa (l/s*km2) havaintoajankohtana (vasemmanpuoleinen luku) ja havaintoajankohtaa edeltävänä kuukautena (30 vrk, oikeanpuoleinen luku). Toukokuun havaintokerroilla sulfaattipitoisuus asemalla 234 myötäili pääsääntöisesti kuormituksen ja valuman suhdetta (kuva 28). Poikkeuksena oli vuoden 2011 toukokuu, jolloin pienestä kuormituksesta ja kohtalaisen suuresta virtaamasta huolimatta sulfaattipitoisuus oli tutkimusjakson 2010-2015 suurin. Lähes yhtä suuri järvipitoisuus mitattiin toukokuussa 2014, jolloin sulfaattikuormitus oli suurin ja valuma pienin. Muita havaintokertoja selväsi pienempi järviveden sulfaattipitoisuus mitattiin toukokuussa 2012, jolloin virtaama oli suurin. 34

Kuva 28. Toukokuun sulfaattipitoisuus (mg/l) asemalla 234 (sininen pylväs) ja Vuonoksen tehtaalta tuleva sulfaattikuormitus (punainen pylväs) eri virtaamatilanteissa vuosina 2010-2015. Ks. selitys kuva 27. Elokuun havaintokertoina vuosina 2010-2015 on myös nähtävissä selkeä yhteys sulfaatin kuormituksen, valuman sekä järvipitoisuuden välillä (kuva 29). Pienimmät järvipitoisuudet mitattiin suurimpien valumien aikaan 2012 ja 2013 tai pienen kuormituksen aikaan 2014. Suurimmat sulfaattipitoisuudet mitattiin elokuussa 2010 (erittäin pieni virtaama) ja 2015 (suuri kuormitus, melko pieni virtaama). Kuva 29. Elokuun sulfaattipitoisuus (mg/l) asemalla 234 (sininen pylväs) ja Vuonoksen tehtailta tuleva sulfaattikuormitus (punainen pylväs) eri virtaamatilanteissa vuosina 2010-2015. Ks. selitys kuva 27. Lokakuun havaintokerroilla vuosina 2010-2015 suurimmat sulfaatin järvipitoisuudet mitattiin vuosina 2010 ja 2015, jolloin virtaama oli selvästi pienempi kuin 2011 ja 2013, jolloin oltiin VEMALA-mallin perusteella lähellä keskivirtaamaa (kuva 30). Sulfaatin kuormituserot näiden vuosien aikana olivat pienempiä kuin muina vuodenaikoina. 35

Kuva 30. Lokakuun sulfaattipitoisuus (mg/l) asemalla 234 (sininen pylväs) ja Vuonoksen tehtailta tuleva sulfaattikuormitus (punainen pylväs) eri virtaamatilanteissa vuosina 2010, 2011, 2013 ja 2015. Ks. selitys kuva 27. Kuten edellä on kuvattu, Sysmäjärvestä mitattuihin sulfaattipitoisuuksiin vaikuttavat kuormituksen lisäksi voimakkaasti hydrologiset olot. Ylivirtaamien aikaan suurikaan kuormitus ei nosta sulfaattipitoisuuksia Sysmäjärvessä kovin korkeiksi, mutta alivirtaamatilanteessa selvästi pienempi kuormitus voi nostaa järvipitoisuutta merkittävästi. 6. Sedimenttitutkimukset Sysmäjärven ja Heposelän sedimenteistä on analysoitu metallit ja kokonaisfosfori vuosina 2001, 2004, 2012 (Kukkonen 2013). Verrattaessa sedimenttituloksia eri havaintopaikkojen välillä, metallipitoisuudet ovat pääsääntöisesti olleet korkeimmat Lahenjoen edustalla asemalla 234. Poikkeuksena on ollut sinkkipitoisuus, joka on ollut korkeampi Sysmäjärven muilla asemilla. Asemalla 234 raskasmetallipitoisuudet ovat pintasedimentissä korkeampia kuin alemmissa kerroksissa. Pitoisuudet olivat vuonna 2012 samalla tasolla kuin vuonna 2004. Ruutunjoen alapuolisen aseman 30 sinkki, nikkeli ja kuparipitoisuudet sen sijaan olivat korkeita vuonna 2012 otettujen näytteiden 10-11 cm sedimenttisyvyydessä, ja pintanäytteiden pitoisuudet olivat pienempiä. Vuonna 2004 pintasedimenttien pitoisuudet ovat olleet korkeita, joten näyttää siltä, että pintasedimentin pitoisuudet ovat pienentyneet. Sysmäjärvi on rehevä, ja sedimentaatio runsasta, jopa 1 cm vuodessa. Metallit ovat myös voineet vapautua hapettomuuden johdosta, mutta uuden, terveemmän sedimentin kerääntyminen kontaminoituneen päälle on todennäköisesti ensisijainen syy pienentyneisiin pitoisuuksiin (Kukkonen 2013). 36