Täyttyvätkö Suomen järvet? - kansallinen sedimenttitutkimus Samu Valpola Geologian tutkimuskeskus Länsi-Suomen yksikkö Kokkola 17.10.2012 1
Suomen järvet Suomessa on 187 888 järveä (> 5 a) Näistä 56 000 alaltaan yli 1 ha, joista 2600 yli 1 km 2, joista 309 yli 10 km 2, joista 3 yli 1000 km 2 Järvien pinta-ala noin 33 350km 2 Yli hehtaarin kokoisten järvien tilavuus noin 235 km 2 Vuotuinen järvipinta-alan vaihtelu noin 2350 km 2 Vuotuinen tilavuuden vaihtelu noin 40 km 3 17.10.2012 2
Suomen järvet täyttyvät! huoli ja vilkas keskustelu Siirtyvätkö suot järviin? (mielipidekirjoitus) Järvi täyttyy mudasta onko mitään tehtävissä? (uutinen) Turvemössössä ei ole ravinteita, siksi se ei hajoa ikinä (keskustelupalsta) Suomen turvepäästöt on tähän verrattuna hyttysen kakkaa (juhlapuhe) Vesi oli tummahkoa suovettä, joka ei haissut oikeastaan millekään (blogikirjoitus) 17.10.2012 3
Tutkimustietoa? vanhaa ja uutta Tolonen, 1984;1986: tilaustöitä Simola et al., 1988: Effects of peatland forestry management and fuel peat mining in Lake Ilajanjärvi, East Finland - A paleolimnological study Hynynen et al., 1994: Turvetuotannon pitkäaikaisvaikutukset pienissä ruskeavetisissä metsäjärvissä Tolonen et al., 1994 (unpubl.): Turvetalouden ja metsäojituksen limnologisten vaikutusten arviointi paleolimnologisin keinoin yhdeksässä järvessä Pajunen, 2004: Järvisedimentit hiilen ja kuiva-aineen varastona Selvitys kestävän yritystoiminnan mahdollisuuksista Saarijärven reitin alueella hankkeen tutkimukset TASO hanke MAHA -hanke 17.10.2012 4
Sedimentit Suomen järvissä Käytännössä kaikki järvisedimenttimme ovat viimeistä jääkautta nuorempia Järvet täyttyvät luontaisesti sedimenteillä: Pajunen, 2004 Mitä täyttymisprosessille on tapahtunut / tapahtumassa? Missä määrin mahdolliset muutokset ovat luonnollisia / ihmisen aiheuttamia? Ovatko mahdolliset muutokset yksittäisiä tapauksia vai osa yleistä muutostrendiä? Onko mahdollisten muutosten aikajänne / laajuus / luokka poikkeuksellinen? 17.10.2012 5
Järvi kerrostumisympäristönä Järviä voidaan luokitella monella tavalla, esimerkiksi syntytavan tai ravinnetason mukaan Luokittelusta ja syntytavasta riippumatta järvet toimivat sedimentaatioaltaina jokainen omalla tavallaan Sedimentti koostuu valuma-alueelta tulevasta aineksesta, ilmaperäisestä laskeumasta ja järven omasta tuotannosta Sedimenttikerrostumat muodostavat järven kehityshistorian aikaisen arkiston järvialtaan ja sen valuma-alueen tapahtumista Sedimentin ainesmäärät ovat suuria, samoin sen sisältämät ravinne ym. alkuainemäärät 17.10.2012 6
Järvisedimentaation perusteita: Stokesin laki: partikkelien laskeutuminen tyynessä vedessä Materiaalin aggregoituminen Veden liikkeet ja viipymä altaassa Tuuli, aallot Bioturbaatio, kaasuturbaatio Resuspendoituminen Fokusoituminen lopulliselle kerrostumisalueelle altaan eri osa-alueiden kautta pohjadynaamisten vyöhykkeiden ymmärtämisen tärkeys 17.10.2012 7
Järvisedimentaation perusteita (II) Pohjadynaamiset vyöhykkeet voidaan määrittää: A. Laskennallisesti: Effective fetch eli tuulen vapaasti vedenpintaa kulkeman matkan painotettu keskiarvo kussakin pisteessä B. Sedimenttikartoituksen avulla Luotaukset (kaiku-, viistokaiku- tai maatutkaluotaukset) Pintasedimenttinäytteet Pitkät sedimenttisarjat (kerrosjatkuvuudet, epäjatkuvuudet) Sedimentin fysikaaliset ominaisuudet Kuva T. Kauppila 17.10.2012 8
Mitä sedimenttitutkimuksen pitäisi sisältää? Tavoiteasettelu on tärkeää: mitä halutaan tietää: sedimentin määrä, alueellinen jakauma, ympäristön muutokset, kuroutumisajankohta? Huolellisten luotausten tekeminen monimutkaisemmissa järvialtaissa ennen näytteenottoa on tärkeätä Kattavissa selvityksissä on pyrittävä koko altaan kerrostumishistorian tarkasteluun vähintään yhdestä ns. pitkästä sedimenttisarjasta Metodiikan on oltava laaja-alaista: merkittävätkään ympäristön muutokset eivät välttämättä näy yksittäisissä analyyseissa tai yksittäinen analyysi voi korostua kohtuuttomasti 17.10.2012 9
Sedimenttitutkimukset Alueellinen jakauma ja näytteenoton / kairausten valmistelu: eri tyyppiset luotaukset ja niiden tulkinta Oja7 Oja8 Oja3 Oja5 Oja8 Oja9 Oja10 Oja11 17.10.2012 10
Sedimenttitutkimukset Alueellinen jakauma ja näytteenoton / kairausten valmistelu: eri tyyppiset luotaukset ja niiden tulkinta: 6683500 6683000 9 4 1 Puujärven löyhän sedimentin paksuus (m) ja alueellinen jakaantuminen 15 14 6682500 10 2 13 12 11 10 9 6682000 3 8 7 6 5 6681500 8 4 3 2 1 0 6681000 7 Sedimentin paksuus / m 6680500 6680000 6679500 6 5 6679000 Liite 17 2481500 2482000 2482500 2483000 2483500 2484000 2484500 2485000 2485500 Puujärven suojeluyhdistys 17.10.2012 11
Sedimenttitutkimukset Eri tyyppiset kairaukset ja näytteenotto: Pintasedimenttinäytteet: resentti sedimentaatio 0-100 vuotta, ihmistoiminnan vaikutus, ravinteisuuden muutokset, fysikaalisten ominaisuuksien muutokset, ajoitukset 0- n.100 v, kemialliset ominaisuudet, biostratigrafia 0 Vesipitoisuus / % 70 75 80 85 90 95 Hehkutushäviö / % 5 10 15 20 25 P mg / g KS 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 50000 Sedimenttisyvyys / cm 30 25 20 15 10 5 0 800 5 5 5 40000 600 Syvyys / cm 10 15 20 10 15 20 10 15 20 P-NH4Cl P-NaOH P- HCl P- Residuaali P- TOT. Nokipartikkelit kpl / g DW 30000 20000 400 200 Fossiilisten polttoaineiden kulutus / PJ 10000 25 25 25 0 0 30 30 30 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 Vuosi Puujärven suojeluyhdistys 17.10.2012 12
Sedimenttitutkimukset Eri tyyppiset kairaukset ja näytteenotto: Pitkät sedimenttisarjat: pitkän ajan sedimentaatio 0-10 000 vuotta, kuroutuminen, luonnolliset ympäristömuutokset, ilmastohistoria, ravinteisuuden muutokset, fysikaalisten ominaisuuksien muutokset, ajoitukset 0-10 000 v, kemialliset ominaisuudet, biostratigrafia Valpola & Ojala, 2006 Valpola & Salonen, 2006 17.10.2012 13
Tulosten tulkinta ja hyödyntäminen Sedimentin ominaisuuksien muutokset Sedimentaationopeuden muutokset Järven vedenlaadun muutosten mallintaminen biostratigrafian avulla Sedimentin alueellinen jakautuminen Sedimentin ja sen sisältämien alkuaineiden määrien arviointi Vaikutusarvioinnit: jos jotakin luonnollisesta sedimentaatiosta poikkeavaa on tapahtunut, niin miksi, koska, miten? Valpola et al., 2007 17.10.2012 14
Käynnistymässä oleva tutkimushanke Ensimmäinen kysymys: ovatko järvet täyttymässä? Kyllä Toinen kysymys: ovatko järvet täyttymässä normaalista poikkeavalla tavalla? Jos, niin: Kolmas kysymys: Mistä tämä johtuu ja mitä on tehtävissä? Tavoitteena riittävän laajaan aineistoon pohjautuva vertailututkimus Tausta-aineistoina mm. Pajusen (2004) aineisto että GTK:n (Mäkinen) keräämä, yli 200 järveä käsittävä sedimenttiaineisto Kesän 2012 aikana tehty luotauksia Ylä-Savon alueella, hankkeen suunnittelu jatkuu syksyn 2012 aikana, käynnistys 2013 Tavoitteena laajapohjainen tutkimuslaitos- ja yliopistoyhteistyö Tulokset julkaistaan kansainvälisesti 17.10.2012 15
Tutkimusjärvien valinta 1) Kohteellinen valinta: tiedostetun tutkimustarpeen pohjalta (esim. Martinjärvi - Iso Kivijärvi) 2) GTK:n tausta-aineistoihin tehtyjen paikkatietohakujen pohjalta: esim. tietyllä valumaalueella tietyllä etäisyydellä toisistaan altaan valuma-alueella turvetuotantoa / altaan valuma-alueella ei turvetuotantoa 3) Muita valintaperusteita 17.10.2012 16
Lopuksi Sedimentti on arkisto, joka pysyy ja paranee Sedimentti on tulos järven omista ja sen valuma-alueella vaikuttavista prosesseista Sedimentti antaa tietoa muutoksista ja niiden suunnasta ja jatkuvuudesta Sedimentin antama informaatio on luotettava mutta sitä pitää tutkia ja tulkita huolellisesti Huolellisen ja oikean tulkinnan parhaana vakuutena on tieteellinen julkaiseminen! 17.10.2012 17