BIOENERGIA RY TURVETUOTANNON YLIVIRTAAMASELVITYS TURVETUOTANTOALUEIDEN OMINAISKUORMITUSSELVITYS

TURVETUOTANNON YLIVIRTAAMASELVITYS 16X187979.72L1.SLU 17.2.215 BIOENERGIA RY TURVETUOTANTOALUEIDEN OMINAISKUORMITUSSELVITYS Optio 3: Ylivirtaamatilanteiden vedenlaatu- ja kuormitustarkastelu

COPYRIGHT PÖYRY FINLAND OY Kaikki oikeudet pidätetään Tätä asiakirjaa tai osaa siitä ei saa kopioida tai jäljentää missään muodossa ilman Pöyry Finland Oy:n antamaa kirjallista lupaa.

16X187979.72L1.SLU 1 SANASTO JA LYHENTEET Alivirtaama (NQ) Pienin havaintojakson aikana virrannut vesimäärä. Kemiallinen hapenkulutus (COD Mn ) Mittaa vedessä olevien kemiallisesti permanganaatilla hapettuvien orgaanisten ja epäorgaanisten aineiden määrää hapenkulutuksena. Yksikkönä milligrammaa happea litrassa vettä (mg O2/l). Keskivirtaama (MQ) Tietyllä havaintoajanjaksolla keskimäärin virrannut vesimäärä. Kiintoaine (SS) Kuvaa vedessä kulkeutuvaa partikkelimaista ainesta. Kiintoainepitoisuudella tarkoitetaan tässä selvityksessä läpäisykyvyltään 1,2 µm lasikuitusuodattimelle (GF/C) suodatuksen yhteydessä jäävän aineksen kuiva-ainepitoisuutta. Yksikkönä milligrammaa litrassa (mg/l). Kokonaistyppi (Kok. N) Orgaanisen ja epäorgaanisen (esim. NO 3 -N ja NH 4 -N) typen kokonaismäärä. Yksikkönä mikrogrammaa litrassa (µg/l). Kokonaisfosfori (Kok. P) Orgaanisen ja epäorgaanisen fosforin kokonaismäärä. Yksikkönä mikrogrammaa litrassa (µg/l). Kuormitus Kuormituksella eli päästöllä tarkoitetaan tuotantoalueelta alapuoliseen vesistöön johdettavien aineiden määrää aikayksikössä. Yleisemmin seurataan mm. ravinteiden ja kiintoaineen kuormitusta tiettynä ajanjaksona (kg/päivä tai kg/vuosi). Mittapato Yleensä mittakaivossa oleva patorakennelma, jonka avulla voidaan seurata alueelta purkautuvan veden määrää (esim. m 3 /päivä). Mittapadossa on tietyn kokoinen purkautumisaukko, johon voidaan kiinnittää jatkuvatoiminen virtaamamittari. Valunta Se osa sadannasta, joka virtaa alapuoleista vesistöä kohden maan pinnalla, maaperässä tai kallioperässä (mm/vuosi tai mm/päivä). Valuma (q) Alueelta aikayksikköä kohden purkautuva vesimäärä pinta-alayksikköä kohden, esim. l/s km 2. Virtaama (Q) Vesimäärä, joka kulkee aikayksikössä uoman poikkileikkauksen lävitse. Tavallisesti yksikkönä l/s tai m3/s. Valuma-alue Alue, jolta vedet kerääntyvät tiettyyn kohtaan tai turvetuotannon yhteydessä tarkkailupisteelle. Määräytyy yleisesti korkeuserojen mukaan. Ylivirtaama (HQ) Tietyn havaintojakson suurin virrannut vesimäärä.

16X187979.72L1.SLU 2 Sisältö SANASTO JA LYHENTEET... 1 1 JOHDANTO... 4 2 TURVETUOTANTOALUEEN VIRTAAMAAN JA KUORMITUKSEEN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT... 5 2.1 LUONNONTILAISEN SUON HYDROLOGIA... 5 2.2 OJITUKSEN VAIKUTUS SUON HYDROLOGIAAN... 6 2.3 VALUNNAN VAIKUTUS TURVETUOTANNON KUORMITUKSEEN... 6 2.4 ILMASTONMUUTOKSEN VAIKUTUKSEN VALUNTAAN... 8 2.5 TURVETUOTANNOSSA KÄYTETTÄVÄT VESIENKÄSITTELYMENETELMÄT... 9 2.5.1 Perustason vesienkäsittely ja virtaamansäätö... 9 2.5.2 Pintavalutuskentät, kasvillisuuskentät ja kosteikot... 9 2.5.3 Pintavalutuskenttien toiminta... 12 2.6 TURVETUOTANNON PÄÄSTÖTARKKAILU... 13 3 AINEISTO JA MENETELMÄT... 14 3.1 LÄHTÖAINEISTON MÄÄRITYS... 14 3.2 TUTKIMUSKOHTEET... 14 3.3 HYDROLOGINEN KATSAUS VUOSILTA 28 213... 16 4 AINEVIRTAAMAN LASKENTA... 18 4.1 YLIVIRTAAMATILANTEIDEN MÄÄRITYS... 19 4.2 NOUSEVAN VIRTAAMATILANTEEN MÄÄRITYS... 2 5 TULOKSET JA TULOSTEN TARKASTELU... 21 5.1 VUODENAIKOJEN PITUUDET... 21 5.2 VUOSIVALUMAT... 21 5.3 VALUMIEN JAKAUTUMINEN VUODENAJOITTAIN... 22 5.3.1 Eri valuntatilanteiden esiintyminen turvetuotantoalueilla... 26 5.4 YMPÄRISTÖHALLINNON VESISTÖMALLIJÄRJESTELMÄN (WSFS) HYÖDYNTÄMINEN TURVETUOTANTOALUEEN VALUMAN ARVIOINNISSA 29 5.5 PÄÄSTÖLASKENNASSA KÄYTETTÄVÄN VALUMAN VAIKUTUS VUOSIKUORMITUKSEEN... 32 5.6 PUMPPAAMOJEN MAHDOLLINEN VAIKUTUS VALUMAHUIPPUIHIN... 35 5.7 VALUMALUOKAT (FRAKTIILIT)... 36 5.8 VALUMAN SUHDE AINEPITOISUUTEEN JA KUORMITUKSEEN... 37 5.8.1 Näytteenottopäivien keskimääräiset valumat ja näytemäärät... 37 5.8.2 Perustaso... 38 5.8.3 Pintavalutuskentät... 39 5.8.4 Kosteikot... 4 5.8.5 Kasvillisuuskentät (ruokohelpi)... 41 5.8.6 Vesienkäsittelymenetelmien vertailu... 42 5.9 POHJOIS- JA ETELÄ-SUOMEN ALUEIDEN VÄLISET EROT... 44 5.9.1 Pintavalutuskentällisten kohteiden ainepitoisuudet ja kuormitukset... 44 5.9.2 Ylivirtaamatilanteiden vedenlaatu ja kuormitus... 45 5.9.3 Kiintoaine... 46 5.9.4 Kokonaistyppi... 49 5.9.5 Kokonaisfosfori... 52 5.9.6 Kemiallinen hapenkulutus (COD Mn )... 54 5.1 VUODENAJAN VAIKUTUS YLIVIRTAAMATILANTEIDEN AIKAISEEN PITOISUUTEEN JA KUORMITUKSEEN... 56 5.1.1 Kiintoaine... 56 5.1.2 Kokonaistyppi ja kokonaisfosfori... 57 5.1.3 Kemiallinen hapenkulutus (COD Mn )... 58 5.11 NÄYTTEENOTTOHETKEN VAIKUTUS AINEPITOISUUTEEN JA KUORMITUKSEEN... 6 5.12 YLIVIRTAAMATILANTEIDEN OSUUS VUOSIKUORMITUKSESTA... 64 5.13 NÄYTTEENOTTOPÄIVÄN OSUUS VUOSIKUORMITUKSESTA... 66

16X187979.72L1.SLU 3 5.14 VALUNNAN VAIKUTUS VESIENKÄSITTELYN TEHOON... 67 5.14.1 Pintavalutuskentät... 67 5.14.2 Kosteikot ja kasvillisuuskentät (ruokohelpi)... 68 6 YHTEENVETO JA JOHTOPÄÄTÖKSET... 7 6.1 TYÖN TOTEUTUS... 7 6.2 KESKIVALUMAT... 7 6.3 VAIHTOEHTOISEN VALUMADATAN HYÖDYNTÄMINEN... 71 6.4 YLIVIRTAAMATILANTEEN MÄÄRITYS... 71 6.5 NÄYTTEENOTON AJOITTUMINEN YLIVALUNTATILANTEISIIN... 71 6.6 YLIVIRTAAMATILANTEIDEN VEDENLAATU... 71 6.7 VALUMAN KASVUN VAIKUTUS AINEKUORMITUKSIIN... 72 6.8 NÄYTTEENOTTOPÄIVÄN OSUUS VUOSIKUORMITUKSESTA... 73 6.9 YLIVIRTAAMAJAKSOJEN OSUUS VUOSIKUORMITUKSESTA... 73 6.1 VALUMAN VAIKUTUS PINTAVALUTUSKENTTIEN JA KOSTEIKKOJEN PUHDISTUSTEHOON... 73 6.11 TULOKSIIN LIITTYVÄT EPÄVARMUUSTEKIJÄT... 74 7 KESKEISIMMÄT JOHTOPÄÄTÖKSET... 75 8 LÄHTEET... 76 Liitteet 1. Vuorokauden keskimääräiset valumat alueittain 2. Vertailu vesistömallin valumilla lasketuista vuosikuormituksista 3. Kohdekohtaiset valumaluokat 4. Vuodenaikojen väliset erot ainepitoisuuksissa ja kuormituksissa fraktiileittain 5. Kohteiden vesienkäsittelymenetelmät Pöyry Finland Oy Jarmo Sillanpää, ins.amk Pia Jaakola, FM Ari Nikula, FM Jaakko Saukkoriipi, FT Yhteystiedot PL 2, Tutkijantie 2 A 959 OULU puh. 1 3328 sähköposti etunimi.sukunimi@poyry.com www.poyry.fi

16X187979.72L1.SLU 4 1 JOHDANTO Turvetuotannosta alapuoliseen vesistöön aiheutuvista päästöistä käytävä keskustelu on käynyt viime vuosina erityisen vilkkaana. Etenkin kesän rankkasateista johtuvien virtaamahuippujen (ylivirtaamatilanteet) aikainen kuormitus on herättänyt paljon huomiota. Turvetuotannon kuormitus on suurimmillaan suurten virtaamien aikana ja etenkin tulvien ja rankkasateiden aikana kiintoainekuormitus voi olla huomattavaa (Ympäristöministeriö, 213). Myös yleisesti esitettyjen väitteiden mukaan suurin osa turvetuotantoalueelta tulevasta kuormituksesta syntyy lyhyellä ajanjaksolla, jopa yhden päivän aikana. Tutkimustietoa korkeiden virtaamien aikaisesta kuormituksesta ja veden laadun vaihtelusta on kuitenkin saatavilla vähän. Tämän Bioenergia ry:n tilaaman työn tavoitteena oli selvittää, kuinka virtaaman vaihtelut vaikuttavat turvetuotantoalueelta purkautuvien valumavesien ainepitoisuuksiin ja kuormituksiin. Selvityksessä on käytetty hyväksi 36 turvetuotantoalueen velvoitetarkkailutuloksia vuosilta 28 213. Selvityksen kohteet määräytyivät käytettävissä olevan velvoitetarkkailuaineiston perusteella. Kaikilla kohteilla näytteet haettiin ympärivuotisesti ja virtaamat mitattiin ympärivuotisesti jatkuvatoimisella virtaamamittarilla. Työn tavoitteena oli määrittää ylivirtaamatilanteet ja verrata poikkeaako ylivirtaamatilanteiden aikainen vedenlaatu tai kuormitus muiden virtaamatilanteiden tai koko vuoden keskiarvosta. Tärkeimpänä tavoitteena oli pyrkiä löytämään vastaus kysymykseen, kuinka suuri osa turvetuotannon alapuoliseen vesistöön aiheuttamasta vuosikuormituksesta voi syntyä ylivirtaamajakson aikana. Työssä selvitettiin myös, vaikuttavatko virtaaman muutokset pintavalutuskenttien ja kosteikkojen puhdistustehoon. Selvityksessä olevat turvetuotantoalueet sijaitsevat maantieteellisesti varsin laajalla alueella, joten työn yhtenä tavoitteena oli löytää eroja maantieteellisten alueiden (Pohjois- ja Etelä-Suomi) välillä.

16X187979.72L1.SLU 5 2 TURVETUOTANTOALUEEN VIRTAAMAAN JA KUORMITUKSEEN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT Tässä tutkimuksessa pyritään selvittämään, kuinka virtaamat vaikuttavat turvetuotantoalueelta purkautuvan veden laatuun sekä kuormitukseen. Ennen tulosten tarkastelua on ymmärrettävä virtaaman muodostumiseen ja suuruuteen vaikuttavat tekijät sekä käsitteet. Hydrologia käsittelee yleisesti veden kiertoa ja esiintymistä ja sen yhteyttä luontoon (Päivänen J. 27). Hydrologia pitää sisällään useita eri osa-alueita, mutta tässä tutkimuksessa keskitytään suohydrologiaan ja tarkemmin turvetuotantoalueiden hydrologiaan. Hydrologian peruskäsitteitä ja suureita ovat Sadanta (P), haihdunta (ET) sekä valunta (Q). Edellä mainittuja suureita voidaan tarkastella tietyn ajanjakson, kuten vuorokauden tai vuoden jaksoilla. Sadanta kuvaa vesimäärää, joka on tietyllä ajanjaksolla alueelle satanut. Sadannasta voidaan käyttää esimerkiksi yksiköitä mm/vrk tai mm/v. Haihdunta kuvaa tietyn ajan kuluessa alueelta haihtuneen veden määrää. Haihdunta voidaan jakaa edelleen erityyppisiin haihduntaprosesseihin. Näitä prosesseja ovat esim. pintahaihdunta (E=evaporaatio), joka tapahtuu suoraan maan, veden tai lumen pinnalta sekä kasvihaihdunta (T=transpiraatio), joka on seurausta kasvien elintoiminnoista. Valunta kuvaa tietyssä ajassa valuma-alueelta virtauksien mukana poistuvaa vesimäärää. Valumalla tarkoitetaan vastaavasti tietyssä ajassa tietyltä pinta-alalta virtaavan veden määrää. Turvetuotannon yhteydessä valuman yksikkönä käytetään yleisimmin l/s km 2. Kokonaisvalunta voidaan jakaa kolmeen alueeseen: pintavalunta, pintakerrosvalunta sekä pohjavesivalunta. Pintavalunta kuvaa sitä osaa joka ei imeydy maaperään tai haihdu vaan kulkeutuu pintavaluntana ojastoon. Valunnan imeytyessä pintakerrokseen ja sen kulkeutuessa painovoimaisesti eteenpäin kutsutaan pintakerrosvalunnaksi. Vastaavasti syvälle maaperään kulkeutuvasta ja siellä edelleen vesistöön kulkeutuvasta valunnasta käytetään nimitystä pohjavesivalunta (Päivänen J. 27). Veden siirtymistä paikasta toiseen kuvataan usein virtaaman ja valuman avulla. Virtaama kuvastaa tietyn ajan kuluessa tunnetun poikkileikkauksen läpi kulkevaa vesimäärää. Virtaamasta käytetään usein yksiköitä l/s ja m 3 /d. (Päivänen J. 27). Valuman avulla voidaan suoraan verrata valuma-alueeltaan erikokoisten kohteiden välisiä eroja vesimäärissä. Valumien käyttö edellyttää tarkkailupisteen valuma-alueen koon tarkkaa tietämistä (Päivänen J. 27). 2.1 Luonnontilaisen suon hydrologia Turvemaat pidättävät vettä erittäin hyvin, mistä johtuen turvemaiden vesipitoisuudet ovat mineraalimaita korkeammat. Eri turvelajit sitovat vettä toisia paremmin. Maatumaton rahkaturve sitoo vettä paremmin kuin maatuneet turpeet. Kaikki turvelajit pystyvät pidättämään yli 8 % vettä tilavuuteensa nähden. Parhaiten vettä sitovat rahkaturpeet (95 99 %). Pohjaveden pinnankorkeus vaikuttaa suuresti pintaturpeen vesipitoisuuteen. Mitä korkeammalla pohjaveden pinta on, sitä suurempi on pintaturpeen vesipitoisuus. Ojittamattomilla alueilla suon pinnalla oleva hydrologisesti aktiivinen pinta saattaa olla vain muutamia kymmeniä senttejä (Heikurainen L. 1981). Suon suuresta vesimäärästä huolimatta, kuitenkin vain pieni osa vedestä osallistuu veden vuotuiseen kiertoon (Päivänen J. 27). Vedenläpäisevyys on turpeen osalta heikko, mutta johtavuus on tutkimusten mukaan riippuvainen turpeen maatuneisuusasteesta. Vesi myös sitoutuu tiukasti turpeen pienempiin huokosiin. Turpeen maatuneisuuden sekä samalla havaintosyvyyden kasvaessa turpeen vedenjohtavuus heikkenee (Heikurainen L. 1981).

16X187979.72L1.SLU 6 Suolta tapahtuvan valunnan suuruus ja sen ajoittuminen saattavat vaihdella paljon eri suotyypeistä riippuen (Päivänen J. 27). Suurin osa suolta syntyvästä valunnasta syntyy hyvin vettä läpäisevässä pintakerroksessa (Heikurainen L. 1981). Valunnan kasvun on todettu olevan yksi merkittävimmistä tekijöistä turvetuotannosta syntyvään kuormitukseen (Tuukkanen ym. 211). 2.2 Ojituksen vaikutus suon hydrologiaan Kuivatusojituksen vaikutuksia suon hydrologiaan on tutkittu etenkin metsätaloudessa. Suon kuivatusojituksen välittöminä vaikutuksina voidaan pitää valuntakynnyksen alentumista. Valuntakynnyksellä tarkoitetaan tiettyä tasoa, jonka pohjaveden korkeuden on saavutettava, jotta valunta alkaa. Tämän tason alentumisen seurauksena valunta nopeutuu sekä pohjaveden pinnankorkeus alenee. Vastaavasti suohon varastoituneen veden määrä turpeessa pienenee, mikä puolestaan lisää pintaturpeen ilmatilaa. Lisäksi pintavesien nopeampi poistuminen sekä veden varastoitumistilan lisääntyminen turpeessa yhdessä vähentävät alueen tulvaisuutta. Pohjaveden pinnankorkeuden laskulla on vaikutusta myös haihduntaan (Päivänen 27). Kuivatusojituksen roolista valuntahuippujen lisääjänä on esitetty ristiriitaisia tuloksia. Tiedetään, että ojituksen seurauksena suon vesivarastot pienenevät, mistä johtuen suon turvekerrokseen syntyy enemmän varastointitilaa sadevesien pidättäytymiseen. Vastaavasti valuntakynnyksen alentuminen lisää kuivien kausien valuntaa pohjavaluntana. Näillä esitetyillä tekijöillä on valuntaa tasaava vaikutus. Tiheä ojaverkosto kuitenkin mahdollistaa sadevesien nopean purkautumisen alueelta, joka puolestaan voi suurentaa valuntahuippuja. Ojituksen vaikutukseen ylivalumien lisääjänä tai tasaajana vaikuttavat suuresti myös vallitsevat sääolot. Ruotsissa tehtyjen tutkimusten perusteella, sateisina keväinä, ylivalumat olivat suuremmat ojitetuilla alueilla, kun taas vastaavasti ojittamattomilla alueilla valunta oli suurempi vähäsateisina keväinä. Lumen nopean sulamisen aikaan tai suurten sateiden aikana molempien sekä ojitettujen, että ojittamattomien alueiden vesivarastot ovat täynnä. Tällöin ojitetun alueen ojaverkoston rooli veden kuljettajana nousee merkittävään rooliin. Vesi pääsee kulkeutumaan ojaverkostoa pitkin nopeammin kokoojaojastoon. Näin ollen ojituksella voidaan todeta olevan vaikutusta valuntahuippujen voimistumiseen (Päivänen 27). Tuukkasen ym. (211) selvityksessä 25 turvetuotantoalueen vuorokausivalunnoissa ei ollut suuria vaihteluja keskimääräisissä virtaamaolosuhteissa. Alivirtaamakauden aikaan valunnat olivat kaikilla tuotantoalueilla lähellä nollaa. Ylivirtaamien suuruuden osalta vaihtelut tuotantoalueiden välillä olivat osittain suuria. Aineiston hajontaa lisäsi se, että kohteet sijaitsivat maantieteellisesti laajalla alueella. Lisäksi eriävät seurantavuodet saattavat osaltaan selittää kohteiden välisiä eroja. Kohteilla, joilla vesi ohjattiin kosteikolle tai pintavalutuskentälle pumppaamalla todettiin pumppauksen tasaavan pienempiä valuntapiikkejä. 2.3 Valunnan vaikutus turvetuotannon kuormitukseen Vuosikuormituksen määrään vaikuttaa veden ainepitoisuus ja veden määrä eli valunta (Tuukkanen ym. 211). Pohjois-Savossa sijaitsevan Tiirinsuon (perustason vesienkäsittely) velvoitetarkkailuaineiston pohjalta tehdyn tarkastelun perusteella kiintoaineen vuosikuormituksesta suurin osa on lähes jokaisena tarkkailuvuotena syntynyt muutaman viikon aikajaksolla. Yleensä suurin osa vuosikuormituksesta muodostui keväällä, jolloin virtaamat olivat suurimmillaan. Myös loppuvuoden suuret virtaamajaksot sekä kesän yksittäiset virtaamapiikit nostivat kiintoainekuormitusta merkittävästi (Heitto L. 214). Vastaavaa tarkastelua ei ole aiemmin julkaistu kohteille,

16X187979.72L1.SLU 7 jossa perustason vesienkäsittelyn lisäksi valumavesiä käsitellään pintavalutus-, kasvillisuuskentän tai kosteikon avulla. Kiintoainekuormitusta syntyy mm. tuotantoalueen ojaeroosion seurauksena. Sateiden aikana vesipisarat irrottavat pintaturvetta sekä virtaaman voimistuessa ojien seinämät ja pohjat ovat herkkiä eroosiolle. Suurten virtaamien aikaan ojien pohjalla mahdollisesti oleva sedimentti lähtee liikkeelle aiheuttaen suurimman osan kiintoainekuormituksesta. Virtaamien kasvaessa nousee myös vesienpuhdistusrakenteiden hydraulinen kuormitus, mikä johtaa mm. veden viipymän pienentymiseen rakenteilla. Huomioitavaa kuitenkin on, että nykyisin turvetuotannossa virtaamia hallitaan erilaisilla virtaamaa säätelevillä rakenteilla (kpl 2.5). Yleisesti voidaan todeta, että lyhentynyt viipymä heikentää rakenteiden puhdistustehokkuutta, mikä näkyy kohonneena kiintoainekuormituksena alapuolisissa vesistöissä. Esimerkiksi laskeutusaltaiden mitoituksessa käytetään pintakuormateoriaa, jossa oletetaan, että allas on suorakaiteen muotoinen ja tulovirtaama jakaantuu tasaisesti koko altaaseen. Laskennassa allas pyritään suunnittelemaan siten, että kiintoainehiukkaset ehtivät laskeutua altaan pohjaan ennen vesien päätymistä rakenteelta ympäristöön. Yleensä altaat pyritään mitoittamaan suuremmille valumille, jotta kiintoaine saadaan laskeutumaan rakenteen pohjalle myös tulva-aikoina. Mikäli mitoitus on riittämätön, jää vesien viipymä rakenteessa liian alhaiseksi hyvän puhdistustuloksen varmistamiseksi. Viipymällä on havaittu olevan vaikutusta myös pintavalutuskenttien puhdistustehokkuuteen (Tuukkanen ym. 211). Kiintoainekuormituksen suuruuteen vaikuttavat tuotantokentän ja turpeen ominaisuudet, kuten maatuneisuusaste. Tuotantoalueelta lähtevään kiintoainekuormitukseen vaikuttaa myös ojien ulottuminen mineraalimaahan (Tuukkanen ym. 214). Tutkimuksessa tarkasteltiin laskeutusaltaiden jälkeistä tilannetta, mutta vielä ei ole tietoa siitä miten valumaveden laatu vaihtelee suhteessa näihin tekijöihin esimerkiksi pintavalutuskentän jälkeisessä purkupisteessä. Valunnan kasvaessa myös turpeen eroosio ja samalla kiintoainekuormitus lisääntyvät. Ylivirtaamatilanteissa kiintoainekuormitus voi olla erittäin suuri (Sallantaus, 1983). Nykyisin käytössä on kuitenkin vesienpuhdistusmenetelmiä, joilla kuormitusta voidaan hallita myös suurten virtaamien aikoihin. Myös vuodenajalla on merkitystä kiintoainepitoisuuksiin. Keväällä, jolloin lumien sulamisvedet lähtevät liikkeelle on kiintoainepitoisuus alhainen, mutta pitoisuudet nousevat kevään edetessä. Kiintoainepitoisuudet ja samalla myös kuormitus vaihtelee virtaamahuipun eri vaiheessa. Ennen huippuvirtaamaa virtaamien nousuvaiheessa tuotantoalueelta vesienpuhdistusrakenteelle kohdistuva kiintoainekuormitus on suurimmillaan (Tuukkanen ym. 211). Kiintoaineen kuormitusta pyritään vähentämään erilaisilla vesienkäsittelymenetelmillä. Kiintoaineen osalta puhdistuminen perustuu virtausnopeuden laskuun, jolloin kiintoaines laskeutuu laskeutusaltaiden ja kosteikkojen pohjalle sekä pidättyy pintavalutuskenttien turpeeseen. Ylivirtaamatilanteiden aikana suuret virtaamat voivat irrottaa altaisiin tai kosteikkoihin jo laskeutunutta kiintoainesta, mikäli vesienkäsittelymenetelmät ovat alimitoitettuja. Tuukkasen ym. (211) selvitti turvetuotantoalueiden valumaveden kiintoainepitoisuuden ja virtaaman välisiä yhteyksiä laskeutusaltaiden jälkeen, ennen tehostettua vesienkäsittelymenetelmää (esim. pintavalutus tai kosteikko). Selvityksen perusteella kiintoainepitoisuudella ja virtaamalla ei ollut selkeää lineaarista riippuvuutta. Selvityksessä tarkasteltujen 25 tuotantoalueen välillä oli suuria eroja. Osalla kohteista virtaamalla ei näyttänyt olevan juurikaan vaikutusta kiintoainepitoisuuteen. Muutamalla kohteella puolestaan suurten virtaamien aikaan mitattiin yksittäisiä korkeita kiintoainepitoisuuksia, joiden arvioitiin johtuvan suurten virtaamien aiheuttamasta eroosiosta. Vastaavasti suurten virtaamien

16X187979.72L1.SLU 8 aikaan mitattujen alhaisten kiintoainepitoisuuksien arvioitiin selittyvän sillä, että vesinäyte oli pääosin lumen ja jään sulamisvettä. Kyseisessä tutkimuksessa havaittiin valunnan vaihtelun selittävän noin 34 % kiintoainepitoisuuden vaihtelusta (R 2 =,341). Myöskään Heiton yksittäisen suon velvoitetarkkailuaineiston pohjalta tekemässä tutkimuksessa kiintoainepitoisuuden ja virtaaman välillä ei löytynyt tilastollisesti merkittävää riippuvuutta (Heitto L. 214). Selvityksessä Tiirinsuolla, jossa on perustason vesienkäsittely (laskeutusallas), havaittiin matalilla virtaamilla yksittäisiä korkeita kiintoainepitoisuuksia, jotka useimmiten johtuivat tuotantoalueella tehdyistä kunnostustöistä. Myös Heitto havaitsi tutkimuksessaan, jaettuaan Tiirinsuon vuosien 23 212 kuormitusaineiston neljään yhtä suureen luokaan, kiintoainekuormitusten olleen suurimmillaan korkeimmassa valuntaluokassa (> 38 l/s km 2 ) (Heitto L. 214). Tutkimusten mukaan tuotantoalueilta lähtevän veden kokonaisfosforipitoisuuden ja kemiallisen hapenkulutuksen (COD Mn ) pitoisuuksia voidaan selittää esimerkiksi tuotantoalueen maantieteellisellä sijainnilla. Etelä-Suomen tuotantoalueilta purkautuvan veden COD Mn - ja kokonaisfosforipitoisuudet ovat olleet korkeampia kuin Pohjois- Suomessa sijaitsevilla tuotantoalueilla. Eri maantieteellisten alueiden välisiä eroja selitettiin tutkimuksissa mm. haihdunnan, lämpötilan ja valunnan eroilla. Tutkimuksen aineistossa havaittiin myös viitteitä Pohjois-Suomen kohteiden keskimääräistä korkeammista valunnoista (Tuukkanen ym. 211 ja Kantonen 211). 2.4 Ilmastonmuutoksen vaikutuksen valuntaan Arvioiden mukaan Suomen ilmasto tulee lämpenemään lähi vuosikymmenien aikana. Etenkin Pohjois-Suomen ilmaston oletetaan muuttuvan vuosisadan loppuun mennessä samankaltaiseksi kuin Etelä-Suomen ilmasto on nykyään. Ennusteiden mukaan vuosisadan lopulla keskilämpötilat ovat noin 2-6 C korkeampia kuin nykyisin. Etenkin talven keskilämpötilat tulevat kohoamaan: noin 3 9 astetta. Lämpötilan muuttuessa myös sademäärät tulevat lisääntymään. Ennusteiden mukaan vuosisadan loppuun mennessä sademäärät tulevat lisääntymään talvella 1 4 % ja kesällä 2 %. Myös sateiden osalta maantieteellisellä sijainnilla on vaikutusta. Pohjois-Suomessa muutokset ovat suuremmat. Kaiken kaikkiaan talvella sateet yleistyvät ja runsastuvat. Suurin osa talven sateista tulee vetenä lumisateiden vähentyessä. Sateiden yleistyessä myös rankkasateita esiintyy yhä useammin (Jylhä ym. 29). Sateiden lisääntyminen vaikuttaa suoraan myös valunnan suuruuteen. Valunnan muutokset vaihtelevat paljon alueittain. Talvenaikaisten sateiden lisääntyessä ja lumien sulaessa jo talvella voivat talven keskivirtaamat kaksinkertaistua vuosisadan loppuun mennessä. Lisäksi talvella haihdunta on pientä, mikä tehostaa valunnan kasvua. Talven lyheneminen ja kevään tulvahuipun aikaistuminen pienentävät kevättulvia etenkin Etelä- ja Keski-Suomessa. Pohjois-Suomen osalta kevättulvat saattavat aluksi kasvaa talven lisääntyvästä sadannasta johtuen, mutta myöhemmin pienentyä ilmaston lämmetessä. Toisaalta sateiden yleistyessä rankkojen sateiden määrä tulee kasvamaan. Rankkojen sateiden aiheuttamat rankkasadetulvat tulevat yleistymään etenkin pienillä vesistöalueilla. Kaiken kaikkiaan pitkällä aikavälillä kesän aikaiset valunnat tulevat pienenemään. Pitkällä aikavälillä tarkasteltuna lumensulannasta aiheutuvat tulvat tulevat vähenemään, jolloin puolestaan suorasta sadannasta syntyvät tulvat tulevat lisääntymään. Maantieteellisten alueiden välillä on suuria eroja. Eteläisen Suomen osalta lumitulvat tulevat vähenemään, kun puolestaan Pohjois-Suomen osalta kasvamaan. Koko maassa rankkasateista aiheutuvat tulvat tulevat lisääntymään (Korhonen 27).

2.5 Turvetuotannossa käytettävät vesienkäsittelymenetelmät 16X187979.72L1.SLU 9 Tuotantoalue rajataan eristysojilla, jotta voidaan estää ulkopuolisen maankäytön valumavesien kulkeutuminen alueelle. Jokaisella turvetuotantoalueella on käytössä yhtä aikaa useita peräkkäisiä vesienpuhdistusrakenteita, jotka mitoitetaan tapauskohtaisesti viranomaisohjeiden mukaan. Kaikki vesiensuojelurakenteet ja niiden sijoitus myös hyväksytetään viranomaisilla etukäteen ympäristölupaprosessissa. Erilaisia vesienkäsittelymenetelmiä on kehitetty 198-luvulta lähtien ja vesiensuojelussa keskitytään ennen kaikkea kiintoaine-, fosfori- ja typpikuormituksen vähentämiseen. 2.5.1 Perustason vesienkäsittely ja virtaamansäätö Perustason vesienkäsittelyrakenteet ovat käytössä kaikilla turvetuotantoalueilla. Virtaamansäätö on yleisesti käytetty, vakiintunut rakenne. Perustason vesienkäsittelyllä ja virtaamansäädöllä vähennetään tuotantoalueelta ympäristöön kulkeutuvan kiintoaineen ja sen mukana kulkeutuvien ravinteiden kuormitusta. Turvetuotantoalueella valumaveden puhdistaminen alkaa kuivatukseen käytettävissä sarkaojissa, joiden päissä olevat lietesyvennykset, päisteputket ja lietteen pidättimet tasaavat virtaamia ja pidättävät kiintoainetta sarkaojastoon. Sarkaojista vesi johdetaan kokoojaojiin, joissa yleisesti käytetty rakenne on virtaaman säätöpato. Virtaamansäätöpadot mitoitetaan yksilöllisesti niin, että ne padottavat vettä yläpuoliseen ojastoon erityisesti suurien virtaamien aikana. Padotus tehostaa kiintoaineen ja sen mukana kulkeutuvien ravinteiden laskeutumista koko yläpuoliseen ojastoon. Lietetiloihin kertynyt kiintoaine tyhjennetään tarvittaessa ja vähintään kerran vuodessa tuotantokauden jälkeen. Virtaamansäätö poistaa keskimäärin 61 % valumaveden kiintoaineesta ja 47 % kokonaisfosforista ja 45 % kokonaistypestä (Marttila 25). Kokoojaojista vesi johdetaan laskeutusaltaisiin, jossa veden virtausta hidastetaan alapäähän asennetun patolaitteen avulla. Se myös vähentää kiintoaineen huuhtoutumista suurten virtaamien aikaan. Laskeutusaltaassa on lisäksi pintapuomi, joka pidättää altaan pinnalle kertyneen kelluvan aineksen. Allas mitoitetaan suurille valumille (3 l/s km 2 ), jolloin veden viipymän altaassa pitää olla vähintään yksi tunti. Laskeutusaltaassa kiintoainetta pidättyy altaassa sijaitsevaan lietetilaan. Laskeutusaltaaseen kertynyt kiintoaine tyhjennetään tarvittaessa ja vähintään kerran vuodessa tuotantokauden jälkeen. Laskeutusallas poistaa roudattomana aikana 3 4 % valumaveden kiintoaineesta (Savolainen ym. 1996). 2.5.2 Pintavalutuskentät, kasvillisuuskentät ja kosteikot Laskeutusaltaiden jälkeen viimeisimpinä puhdistusmenetelminä käytetään hyvin yleisesti pintavalutusta tai erilaisia kosteikkoja ja kasvillisuuskenttiä (Kuva 1). Vesi johdetaan rakenteille joko painovoimaisesti tai pumppaamalla. Mitoitusperusteena on pinta-alan suhde yläpuoliseen valuma-alueeseen, joka esimerkiksi ojittamattomalla pintavalutuskentällä on nykykäytännön mukaan uusilla alueilla 4,5 % (Ympäristöministeriö 213). Poikkeuksellisesti voidaan luonnonmukaisten menetelmien sijaan käyttää myös valumavesien kemiallista käsittelyä, mikäli veden puhdistukselle asetetaan erityisiä vaatimuksia. Nykyisin turvetuotantoalue ei saa ympäristölupaa, mikäli alueella olisi käytössä vain perustason vesienkäsittelymenetelmät. Pintavalutuksessa valumavedet johdetaan rajatulle luonnontilaiselle suoalueelle tai vaihtoehtoisesti ojitetulle suolle (ojat tukitaan), jos ojittamatonta suota ei ole käytettävänä pintavalutuskentäksi. Tällöin puhutaan ojittamattomasta ja ojitetusta pintavalutuskentästä. Kentän pintakerroksen kasvillisuus ja itse turvekerros suodattavat vedestä mekaanisesti kiintoainetta ja siihen sitoutuneita ravinteita. Liukoiset ravinteet

16X187979.72L1.SLU 1 pidättyvät kasvillisuuden alapuolisiin turvekerroksiin fysikaalisten, kemiallisten ja biologisten prosessien seurauksena. Keskimäärin pintavalutuskentät ovat poistaneet vedestä kiintoainetta yli 6 %, typpeä ja fosforia yli 2 % (Pöyry Finland Oy 214). Kasvillisuuskenttä on pengerryksin eristetty tasainen, allasmainen ja kasvillisuuden peittämä alue, jossa kasvaa ajoittain veden alle joutumisen hyvin sietävää kasvillisuutta. Kenttä voi olla kasvittunut luontaisesti tai siihen on voitu kylvää kasvillisuus (ruokohelpi). Kasvillisuuskenttä perustetaan tyypillisesti vanhan tuotantoalueen suonpohjalle. Hyvin toteutetulla ja toimivalla kasvillisuuskentällä on päästy lähtevän veden laadun suhteen jopa paremmalle tasolle kuin pintavalutuksella keskimäärin (Pöyry Finland Oy 214). Kosteikossa on kasvillisuuskenttään verrattuna enemmän pysyvää avovesipintaa eli se on rakenteeltaan lampimainen. Kosteikkojen avulla voidaan poistaa kiintoainetta ja ravinteita, joskin velvoitetarkkailuaineiston perusteella ne eivät lähtevän veden laadun suhteen yllä pintavalutuksen tai kasvillisuuskenttien tasolle (Pöyry Finland Oy 214).

11 16X187979.72L1.SLU Kuva 1. Yleiskuvaus turvetuotantoalueilla yleisesti hyödynnettävistä vesienpuhdistusjärjestelmistä (Kuva: Vapo Oy).

16X187979.72L1.SLU 12 2.5.3 Pintavalutuskenttien toiminta Hydrologiset tekijät vaikuttavat suuresti pintavalutuskentän toimintaan. Tällaisia tekijöitä ovat muun muassa sadanta, haihdunta, imeytyminen sekä kentälle tuleva kuormitus (Ihme ym. 1991). Myös viipymän veden viipymä kentällä on merkittävä tekijä. Ihmeen 9-luvun alkupuolella tekemän tutkimuksen perusteella tutkittujen pintavalutuskentällisten kohteiden (3 kohdetta Pohjois-Suomessa) kuukausittaiset keskivalumat olivat kaikilla kohteilla luonnontilaisia alueita korkeampia. Tutkimuksen mukaan turvetuotantoalueiden kevätylivalumat olivat selvästi luonnontilaisia alueita korkeampia. Korkeimmat tutkimuskohteilta mitatut valumat olivat luokkaa 5 l/s km 2. Huomioitavaa kuitenkin on, että tutkimuksen virtaamamittauksissa havaittiin ongelmia ja tuotantoalueille tuli ulkopuolisia vesiä. Turvetuotannon kuntoonpanovaiheessa suoritettava sarkaojitus alentaa suon vesivarastoa merkittävästi. Kunnostusojituksen alkuvaiheessa myös alueen haihdunta pienenee. Näistä tekijöistä johtuen alivalunta ja kokonaisvalunta suoalueelta kasvavat luonnontilaan nähden. Haihdunta lisääntyy huomattavasti tuotantovaiheessa, jolloin kuivaa pintakerrosta käännetään. Näin ollen tuotannon edetessä tuotantoalueen alivalumat ja kokonaisvalumat pienevät, mutta pintavalunta lisääntyy, jolloin riski suurten ylivalumien esiintymiseen lisääntyy. Suotyypistä riippuen tuotantoalueiden valumat voivat vaihdella suuresti (Ihme ym. 1991). Uuden turvetuotantoalueiden ominaiskuormitusselvityksen (Pöyry Finland Oy 214, taulukot 5-2 ja 5-6) mukaan pintavalutuskentällisten kuntoonpano- ja tuotantovaiheen kohteiden keskimääräiset valumat olivat kuitenkin miltei samalla tasolla kaikkina vuodenaikoina, mikä voi selittyä sillä, että tuotantoalueet perustetaan yhä useammin jo ojitetulle alueelle. Turvetuotantoalueilla kevätvalumat alkavat luonnontilaisia alueita aikaisemmin. Syy aikaisempiin valumiin ovat alueen ojitus sekä tuotantoalueen pinnan tumma väri. Myös lumenpaksuus avoimella kentällä on muita alueita vähäisempi. Pohjois-Suomessa sijainneen tutkimuskohteen kevätvalumat alkoivat huhtikuussa, kun luonnontilaisen alueen valumat lähtivät nousuun vasta toukokuussa (Ihme ym. 1991). Ihmeen tutkimuksen perusteella pintavalutuskentän puhdistustehot olivat kiintoaineen ja fosforin osalta samaa tasoa eri vuodenaikoina. Typen osalta parhaat puhdistustulokset saavutettiin kesällä ja heikoimmat syksyllä. Tutkimusten perusteella kiintoainepitoisuudet olivat korkeimmillaan voimakkaiden valumien aikaan ja kiintoainekuormitus oli korkeimmillaan keväällä (Ihme ym. 1991). Tutkimuksen mukaan kevään kiintoainekuormitus oli yhden koekohteen pohjoisella pintavalutuskentällä keskimäärin 211,9 252,2 kg km -2 vrk -1. Tutkimuksessa pienimmät kiintoainekuormitukset mitattiin talvella (Ihme ym. 1991). Huomioitavaa kuitenkin on, että tutkimustulokset perustuvat vain muutamalta kohteelta kerättyihin aineistoihin. Ihmeen pintavalutuskentillä tekemien tutkimusten perusteella osalla kohteista kiintoainepitoisuus kohosi virtaaman kasvaessa ja osalla kohteista kiintoainepitoisuus pieneni virtaaman kasvaessa. Tutkimuskohteessa, jossa virtaamat olivat muita kohteita alhaisempia ei kiintoainepitoisuus ollut riippuvainen virtaamasta. Laakasuon turvetuotantoalueella havaittiin tutkimuksessa positiivinen lineaarinen riippuvuus kemiallisen hapenkulutuksen ja kiintoainepitoisuuden välille, eli COD Mn - pitoisuuden kasvaessa myös kiintoainepitoisuus lisääntyi. Myös tutkimuksen muilla kohteilla havaittiin ajoittain riippuvuutta kemiallisen hapenkulutuksen ja kiintoaineen välillä. Virtaaman vaikutusta orgaanisten aineiden pitoisuuteen on havaittu poikkeavia

16X187979.72L1.SLU 13 tutkimustuloksia. Orgaanisten aineiden huuhtoumat olivat suurimmillaan kevättulvien aikaan ja vastaavasti pienimmät lopputalvesta (Ihme ym. 1991). Fosforin osalta tutkimukset osoittavat pitoisuuksien pienenevän virtaaman kasvaessa (Ihme ym. 1991, Sallantaus 1983). 2.6 Turvetuotannon päästötarkkailu Turvetuotantoalueen ympäristölupahakemuksen yhteydessä tulee esittää suunnitelma käyttö- ja päästötarkkailujen suorittamisesta ja lupapäätöksessä määrätään toteutettavat tarkkailut ja niiden laajuus (Ympäristöministeriö, 213). Turvetuottajan vastuulla on järjestää tuotantoalueesta mahdollisesti aiheutuvien vaikutusten seuranta. Kokonaisuudessaan velvoitetarkkailu koostuu useasta eri osaalueesta. Yleisimmät tarkkailut ovat päästö-, vesistö- ja kalataloustarkkailu. Velvoitetarkkailuun voidaan lisätä myös muita tarkkailuja, kuten pohjavesi-, melu-, pölytarkkailua, veden pinnan korkeuden seurantaa, liettymistä sekä luonnonsuojelullisia tarkkailuja (Ympäristöministeriö, 213). Velvoitetarkkailusta saatavien tietojen perusteella voidaan arvioida tuotannosta aiheutuvia ympäristövaikutuksia sekä vesienkäsittelymenetelmien toimivuutta. Turvetuotantoalueen ympäristöluvan määräykset edellyttävät tuottajia suorittamaan omavalvontaa. Omavalvonta on lisääntynyt huomattavasti muutaman viime vuoden aikana. Omavalvonnan keskeisenä tehtävänä on valvoa ympäristölupamääräysten toteutumista, sekä vesienkäsittelymenetelmien toimivuutta erilaisissa olosuhteissa. Normaalisti velvoitetarkkailua suoritetaan tuotantokaudella kahden viikon välein sekä kevättulvan aikana kerran viikossa. Omavalvontaa tulisi suorittaa myös normaalista poikkeavien olosuhteiden aikaan, kuten ylivirtaamien ja rankkasateiden aikana (Ympäristöministeriö, 213). Omavalvontaa toteutetaankin alueellisesti esimerkiksi Pohjois-Suomen kohteiden osalta suurempien tuottajien toimesta. Tutkimuksen käytettävä virtaama-aineisto on kerätty jatkuvatoimisilla virtaamamittareilla. Yleisin turvetuotannon virtaamanmittauksessa käytettävä laitteisto perustuu paineanturin mittaamaan vedenpinnankorkeuteen. Paineanturitekniikka soveltuu hyvin kohteille, joissa mittapadolla on kohtalainen tai voimakas virtausnopeus (Kukkonen M., 212). Paineanturit mittaavat hydrostaattista painetta ja ilmoittavat vedenpinnankorkeuden vaihtelut millimetreinä. Virtaamamittarin mittaama data voidaan joko purkaa tietokoneelle näytteenoton yhteydessä tai lukea mittauspalveluntarjoajan palvelimelta, minkä jälkeen pinnankorkeusaineisto muutetaan virtaamaksi (l/s) ja valumaksi (l/s km 2 ). Kohteilla virtamaanmittaus on ympärivuotista, joten mittapadot ja virtaamamittarit on asennettu mittakaivoon jäätymisen estämiseksi. Paineanturien kalibrointi ja seuranta tapahtuvat mittapatoon asennetun korkeusmitan ja näytteenottojoen yhteydessä tehtävien manuaalisten mittausten avulla (Kukkonen M., 212).

3 AINEISTO JA MENETELMÄT 16X187979.72L1.SLU 14 3.1 Lähtöaineiston määritys Turvetuotanto on ympäristöluvan alaista toimintaa. Ympäristölupapäätöksissä turvetuotantoalueille määritetään mm. tuotantoalueella käytettävät vesienkäsittelymenetelmät sekä päästöjen ja vaikutusten seurantaan liittyvät velvoitetarkkailut. Tuotantoalueen päästöjä tarkkaillaan vesienpuhdistusrakenteelta lähtevästä vedestä. Tämän tutkimuksen lähtöaineistona on käytetty päästötarkkailusta saatuja velvoitetarkkailutuloksia sekä turvetuottajien tulva-aikoina ottamia omavalvontanäytteitä. Tutkimuskohteet määräytyivät saatavilla olevan tarkkailuaineiston perusteella. Kaikilla tutkimukseen valituilla kohteilla on suoritettu jatkuvatoimista virtaamanmittausta vähintään kolmen vuoden ajan. Lisäksi tutkimukseen valituilla kohteilla on suoritettu ympärivuotista vesinäytteenottoa, jolloin päästötarkkailunäytteitä on otettu noin 2 kpl/vuosi. Tutkimuksessa käytettävät velvoitetarkkailutulokset on mitattu vuosina 28 213. Tutkimuskohteilta otettujen näytteiden määrä sekä tarkkailujakso vaihtelivat vuosittain (Taulukko 1). Osalla kohteista suoritettiin velvoitetarkkailua myös vesienkäsittelymenetelmän yläpuoliselta tarkkailupisteeltä. Yläpuolisen tarkkailupisteen mitattujen ainepitoisuuksien perusteella voidaan selvittää vesienkäsittelyrakenteen (pintavalutuskenttä, kosteikko ja kasvillisuuskenttä) puhdistustehoa. Aineiston keräämistä varten laadittiin Excel-taulukkopohja, johon täydennettiin velvoitetarkkailusta saadut tulokset. Aineisto taulukkoon täydennettiin osin turvetuottajien toimesta ja osin tarkkailua suorittaneen konsultin toimesta. Perustietoina kerättiin tarkkailupisteen sijaintitiedot, vesienkäsittelymenetelmä sekä tuotantopinta-alat ja tarkkailupisteen valuma-ala. Tarkkailupisteeltä jatkuvatoimisella virtaamamittarilla mitattu virtaama-aineisto muutettiin valumaksi (l/s km 2 ), jolloin eri kohteita voitiin verrata keskenään. Valumatiedot kerättiin vuorokauden keskivalumina. Lisäksi kerättiin tieto mahdollisista häiriötilanteista virtaamamittauksessa, näytteenottajien merkinnät, käyttötarkkailutiedot sekä tiedot mahdollisista ohijuoksutuksista. Näytteistä määritettiin kiintoaineen, kokonaistypen, kokonaisfosforin sekä kemiallisen hapenkulutuksen (COD Mn ) pitoisuudet. Valuman vaikutusta ainepitoisuuksiin sekä kuormituksiin tarkasteltiin suhteessa näytteenottopäivien keskimääräisiin valumiin. 3.2 Tutkimuskohteet Tutkimuksessa oli mukana 36 turvetuotantoaluetta, joista 33 on Vapo Oy:n, 2 Turveruukki Oy:n ja 1 Kuopion Energian omistuksessa (Taulukko 1). Tutkimuskohteet sijaitsevat maantieteellisesti laajalla alueella, tästä johtuen tuotantoalueet on jaettu kahteen eri alueeseen (Pohjois- ja Etelä-Suomi). Pohjois-Suomen alueelta selvityksessä oli mukana 13 ja Etelä-Suomen alueelta 23 tutkimuskohdetta (Kuva 2). Kohteista suurimmalla osalla tehostettuna vesienkäsittelymenetelmänä oli pintavalutuskenttä (23 kpl). Tästä johtuen Pohjois-Suomen ja Etelä-Suomen alueiden välisiä eroja tarkasteltiin vertaamalla pintavalutuskentällisiä kohteita. Kohteet, joilla vesienkäsittelymenetelmänä on kosteikko tai kasvillisuuskenttä (ruokohelpi), sijaitsevat Etelä-Suomen alueella, joten niiden osalta ei voitu tutkia alueiden välisiä eroja.

16X187979.72L1.SLU 15 Taulukko 1. Tutkimuskohteiden taustatiedot sekä tarkkailujakson pituus ja otetut näytemäärät. Taulukossa ruokohelpikosteikko tarkoittaa kasvillisuuskenttää (ruokohelpi). Näytteitä Tuotannon KKJ Tuottaja Suo Vesienkäsittely yp ap Tarkkailujakso aloitusvuosi YKJ-N YKJ-E Etelä-Suomen alue: Vapo Helminkäiskeidas Pintavalutuskenttä 76 146 28-213 1981 6896267 3234852 Vapo Hormaneva Pintavalutuskenttä 131 139 28-213 - 6913147 3268655 Vapo Höystösensuo Ruokohelpikosteikko 132 133 28-213 1981 6866729 345783 Vapo Jokipolvensuo Ruokohelpikosteikko 135 139 28-213 1989 6878427 3464437 Vapo Joutsuo Pintavalutuskenttä 66 72 211-213 1985 677124 322874 Vapo Jämiänkeidas Ruokohelpikosteikko 117 123 29-213 198 687929 3267282 Vapo Jämiänkeidas Pintavalutuskenttä 71 73 211-213 198 6881469 32698 Kuopion Energia Konttimäensuo perustaso - 135 28-213 2 71288 354468 Vapo Kurkikeidas Kosteikko 92 93 21-213 1978 688148 325481 Vapo Lammisuo Pintavalutuskenttä 116 119 29-213 1982 6785246 3256967 Vapo Mustakeidas-Saarikeidas Kosteikko 95 142 28-213 1986 6869863 3275443 Vapo Mäkikylänsuo Perustaso / kosteikko - 14 28-213 - 693149 335731 Vapo Nanhiansuo Pintavalutuskenttä 131 139 28-213 26 679521 3272868 Vapo Okssuo Pintavalutuskenttä 62 135 28-213 21 674975 333397 Vapo Pajusuo Perustaso - 93 28-211 1995 6869349 3461398 Vapo Pakinsuo Kosteikko 145 142 28-213 1978 686799 354484 Vapo Rajasuo Pintavalutuskenttä 81 81 211-213 1981 688287 351842 Vapo Riihineva Pintavalutuskenttä 52 53 212-213 - 69411 33781 Vapo Ristineva Pintavalutuskenttä 118 144 28-213 1979 689582 3283633 Vapo Rukoneva Pintavalutuskenttä 18 112 21-213 211 68832 32831 Vapo Sompaneva perustaso 69 139 28-213 1976 697132 3284785 Vapo Takaneva Kosteikko 75 74 21-213 - 6958874 3249636 Vapo Valkeissuo Perustaso - 142 28-213 1997 691468 34219 Pohjois-Suomen alue: Vapo Hankilanneva Pintavalutuskenttä 56 1 28-212 1994 789843 3429745 Vapo Humpinsuo Pintavalutuskenttä - 119 28-213 22 711935 358393 Vapo Itäsuo Pintavalutuskenttä - 122 28-213 1979 7193138 3487139 Turveruukki Järvineva Pintavalutuskenttä - 111 28-213 26 7171392 3417849 Vapo Kontio-Klaavunsuo Pintavalutuskenttä - 53 29-211 - 728664 3445224 Vapo Korentosuo Pintavalutuskenttä 4 56 211-213 29 7196994 3491397 Vapo Lumiaapa Perustaso 128 28-213 - 7319942 3444511 Vapo Olki-Peurasuo Pintavalutuskenttä - 65 21-213 - 7245319 346199 Vapo Pehkeensuo Pintavalutuskenttä 67 122 28-213 1986 7191439 3477635 Turveruukki Poikkimaanaapa/lisäalue kesä pvk 2/talvi perustaso - 53 211-213 21 7345328 3434559 Vapo Puutiosuo Pintavalutuskenttä 11 97 28-213 - 7285422 34639 Vapo Suurisuo (Vuolijoki) Pintavalutuskenttä 127 28-213 29 71788 35956 Vapo Vasamanneva Pintavalutuskenttä 31 55 211-213 211 716413 3399929 ap = tehostetun vesienkäsittelymenetelmän jälkeen otetut näytteet yp = Ennen tehostettua vesienkäsittelyä otetut näytteet.

16X187979.72L1.SLU 16 Kuva 2. Tutkimuskohteiden maantieteellinen sijainti sekä alueellinen jako. Kuvassa ruokohelpikosteikolla tarkoitetaan kasvillisuuskenttää (ruokohelpi). 3.3 Hydrologinen katsaus vuosilta 28 213 Kuten edellä on mainittu, tässä tutkimuksessa käytetään hyväksi kuuden vuoden (28 213) aikana turvetuotantoalueiden velvoitetarkkailusta saatuja tuloksia. Kuuden vuoden tarkkailujaksoon mahtuu sekä poikkeuksellisen sateisia että kuivia vuosia.

16X187979.72L1.SLU 17 Poikkeuksellisen sateisina vuosina tuotantoalueiden virtaamat ovat olleet korkeita ja poikkeuksellisen kuivina vuosina virtaamat ovat olleet keskimääräistä alhaisempia. Lisäksi tutkimuskohteet sijaitsevat maantieteellisesti varsin laajalla alueella (Kuva 2), mistä johtuen sadanta, lämpötila ja haihdunta vaihtelevat alueiden välillä. Pohjois- ja Etelä-Suomen välillä on suuria eroja vuosisadannassa. Alueellisesti tarkasteltaessa Etelä-Suomessa pitkänaikavälin keskimääräinen sadanta on Pohjois-Suomea suurempi (Kuva 3). Seuraavissa kappaleissa on esitetty hydrologiset katsaukset vuosilta 28 29 sekä 212. Kyseiset vuodet on valittu tarkempaan tarkasteluun, koska vuosina 28 ja 212 satoi keskimääräistä enemmän ja vastaavasti vuosi 29 oli keskimääräistä vähäsateisempi. Tarkkailujakson vuosi 28 oli harvinaisen sateinen ja lämmin, jolloin vuosisadanta oli yleisesti ottaen keskimääräistä suurempi. Vuosisadanta oli monin paikoin 15 3 % keskimääräistä suurempi, ollen 4 9 mm. Etelä-Suomessa mitattiin paikoin, jopa yli 1 mm vuosisadantoja. Lämpimästä talvesta johtuen lunta oli keskimääräistä vähemmän ja lounaisrannikolla ei saatu pysyvää lumipeitettä lainkaan. Etelä-Suomessa suuret järvet jäätyivät poikkeuksellisen myöhään vasta tammikuussa. Alhaisesta lumipeitteestä johtuen kevään lumien sulamisesta johtuvat keskiylivirtaamat jäivät etelä- ja länsirannikolla alhaisiksi. Pohjoisessa kevään virtaamat olivat keskimääräistä alhaisemmat, koska virtaamat jakautuivat useaan eri huippuun. Viileästä ja sateisesta kesästä johtuen haihdunta jäi keskimääräistä pienemmäksi. Kesän rankat sateet nostattivat heinäkuussa Keski- ja Pohjois-Pohjanmaan jokien vedenpinnankorkeuksia, jolloin havaittiin jopa paikallisia tulvia. Runsaat sateet vaikuttavat myös pohjaveden korkeuksiin. Pohjavesien pinnankorkeudet olivat kesällä ja syksyllä keskimääräistä korkeammalla. Kaiken kaikkiaan koko vuoden 28 aikana havaittiin paikallisia tulvia pitkäaikaisista sateista johtuen (Korhonen, 212). Vuosi 29 oli puolestaan tarkkailujakson (28 213) vähäsateisin. Vuosisadanta oli lähes koko maassa keskimääräistä pienempi (Kuva 3). Vuosisadanta oli 75 95 % pitkänajan keskiarvoa pienempi. Etenkin Etelä-Pohjanmaan, Keski-Suomen sekä Pirkanmaan pohjoisosien alueilla satoi keskimääräistä vähemmän. Vähälumisesta talvesta ja kuivasta keväästä johtuen maan etelä- ja keskiosassa kevättulvat jäivät pieniksi. Pohjoisessa kevättulvat olivat keskimääräisiä. Vuonna 212 koko maassa satoi keskimääräistä enemmän. Etenkin kesä-lokakuun välinen jakso oli erittäin sateista. Runsaat sateet nostattivat paikoin myös tulvia. Kesätulvia havaittiin Pohjois-Pohjanmaalla ja syystulvia Pohjanmaalla ja Satakunnassa. Kokemäenjoen vesistöalueella mitattiin 1-vuotisen havaintojakson toiseksi suurimmat vuosisadannat. Runsaista sateista johtuen myös suurten jokien vuosivirtaamat olivat keskimääräistä suuremmat. Vuosivirtaama oli Kokemäenjoessa noin 3 % keskimääräistä suurempi ja Kymijoessa sekä Oulunjoessa lähes 5 % keskiarvovuotta suurempi. Kylmästä ja sateisesta kesästä johtuen haihdunta oli keskimääräistä vähäisempää (Suomen ympäristökeskus, 213).

a) b) c) 16X187979.72L1.SLU 18 1981-21 29 212 Kuva 3. Vuotuinen sademäärä (mm) 29 (kuva b) ja 212 (kuva c) sekä pitkänaikavälin keskiarvo 1981 21 (kuva a). 4 AINEVIRTAAMAN LASKENTA Verrattaessa yksittäisen rankkasadejakson tai vuodenajan osuutta koko vuoden kuormituksesta, täytyy tietää kohteiden vuosikuormitus. Ainevirtaaman laskenta tietyn virtauspoikkileikkauksen läpi tietyssä ajassa on periaatteessa yksinkertaista. Ainevirtaaman laskennassa käytetään mitattua ainepitoisuutta (esim. mg/l), joka kerrotaan valitun ajanjakson virtaamalla (esim. l/s). Näin ollen tulokseksi saadaan aineen massa tietyssä ajanjaksossa, eli edellä mainituilla yksiköillä laskettaessa mg/s (Tattari M. ym. 214). Tutkimuskohteiden vuotuinen ainekuorma (kg/a) sekä näytteenottopäivien välisten jaksojen ainekuorma laskettiin ns. periodimenetelmällä (Kuva 4, kaava 1). Periodimenetelmässä ainekuorma lasketaan jokaiselle päivälle erikseen käyttämällä kunkin päivän mitattua keskivirtaamaa. Käytettävän pitoisuuden oletetaan olevan samansuuruinen havaintopäivän (ti) ja sitä edeltävän havaintopäivän (ti -m ) puoliväliin ja seuraavan havaintopäivän (ti +m ) puoleenväliin (Tattari M. ym. 214). Vuotuinen ainekuorma saadaan laskemalla yhteen havaintopäivien ainekuormat. Yksittäisen näytteenottovuorokauden kuormitus laskettiin kertomalla vuorokauden keskivirtaama mitatulla pitoisuudella.

16X187979.72L1.SLU 19 Kuva 4. Vuosikuormituslaskentaan käytetyn periodimenetelmän periaatekuva. m = vuorokausien lukumäärä edeltävästä havaintopäivästä havaintopäivään ja n = vuorokausien lukumäärä havaintopäivästä seuraavaan havaintopäivään (lähde: TASOhanke, Tattari M. ym. 214). (1) missä L a = vuotuinen ainevirtaama c(t i ) = havaintopäivän pitoisuus Q(t i ) = havaintopäivän keskivirtaama Ainevirtaamia laskettaessa päästö usein suhteutetaan pinta-alaan (ominaiskuormitus), jolloin voidaan suorittaa kohteiden välistä vertailua. Tarkkailupisteen valuma-alueen pinta-ala ei välttämättä ole sama, kuin siellä turvetuotannossa oleva ala. Joidenkin tarkkailupisteiden valuma-alueilla saattaa olla tuotannosta poistuneita alueita esim. peltoja tai metsäalueita. Jotta turvetuotannon aiheuttama vuosikuormitus (kg) saadaan laskettua, kerrotaan tarkkailupisteen ominaiskuormitus (kg/ha) tuotantopinta-alalla. Verrattaessa usean eri kohteen virtaamatilanteiden aikaisia kuormituksia keskimääräisiin kuormituksiin käytetään yksikköinä g/ha/d. Yksittäisen tuotantoalueen päiväkohtaista kuormitusta (kg/d) verrataan vuosikuormitukseen (kg/a), josta voidaan laskea myös päivän prosentuaalinen osuus kokonaiskuormituksesta. 4.1 Ylivirtaamatilanteiden määritys Ympäristöministeriön turvetuotannon ympäristönsuojeluohjeessa ylivirtaamatilanteiksi määritetään tilanteet, jolloin turvetuotantoalueelta lähtevä valunta on 1 15 -kertainen keskivaluntaan nähden. Ohjeessa mainittu keskimääräinen vuosivaluma on 1 l/s km 2. Uuden turvetuotantoalueiden ominaiskuormitusselvityksen (Pöyry Finland Oy 214, taulukot 5-5 5-1) mukaan keskimääräinen vuosivaluma koko Suomessa vaihtelee vesienkäsittelymenetelmittäin välillä 14 2 l/s km 2. Ylivirtaamatilanteet voidaan määritellä myös sadannan perusteella. Sadannan perusteella ylivirtaamatilanteiksi määritetään vuorokaudet, jolloin sateen rankkuus on suurempi kuin 2 mm (Ympäristöministeriö, 213). Tässä tutkimuksessa valunnan vaikutusta ainepitoisuuksiin ja kuormituksiin tutkittiin jakamalla kerätty valuma-aineisto valumaluokkiin. Valumaluokkien rajat määritettiin kaikille kohteille erikseen käyttämällä hyväksi fraktiilijakoa (prosenttipiste). Kaikkien korkeimpien virtaamatilanteiden rajana käytettiin 95 % fraktiilia, jolloin ylivirtaamatilanteita ovat ylin 5 % kaikista tarkkailujakson vuorokauden keskivalumista. Kaikkiaan määritettiin kymmenen eri fraktiililuokkaa, joista pienin oli 1 % ja suurin 95 % fraktiili.

16X187979.72L1.SLU 2 Tuotantoalueilta mitatuissa valumissa on eroja tuotantoalueiden välillä, mistä johtuen valumaluokat määritettiin jokaiselle tuotantoalueelle erikseen, näin ollen tuotantoalueiden väliset erot tulevat esille. Valumaluokat määritettiin koko tarkkailujakson ajalle. Näin fraktiilien avulla kohteille määritettiin jokaista fraktiililuokkaa vastaava valuma, jonka perusteella erisuuruisten valumien aikaan otetut näytteet jaettiin valumaluokkiin. Valumaluokkien rajat määräytyivät fraktiilien mukaan ollen 2 % 2 3 %, 3 4 %, 4 5 %, 5 6 %, 6 7 %, 7 8%, 8 9 %, 9 95 % ja suurimpia valumia kuvaava luokka >95 % fraktiili. Määritettyjen rajojen avulla voitiin kohteilta otetut näytteet jakaa valuma-luokittain ainepitoisuuksien ja kuormitusten vertailua varten. Ylivirtaamatilanteiksi on selvityksessä luokiteltu ne tilanteet, jolloin valumat ovat sijoittuneet ylimmän 5 % sisälle kaikista tarkkailujakson vuorokauden keskivalumista. Ylivirtaamatilanteet on selvityksessä määritetty erikseen jokaiselle koekohteelle. Vesienkäsittelymenetelmien puhdistustehoa voitiin tarkastella kohteilta, joilta oli näytteitä vesienkäsittelymenetelmälle tulevasta ja lähtevästä vedestä. Yksittäisen näytteenottokerran pitoisuusreduktio lasketaan yhtälöstä 2. (2) missä red. = pitoisuusreduktio (%) C in = vesienkäsittelymenetelmälle tulevan valumaveden pitoisuus C out = vesienkäsittelymenetelmältä lähtevän valumaveden pitoisuus Pitoisuusreduktiot laskettiin ainoastaan niille näytteenottokerroille, jolloin oli otettu näytteitä vesienkäsittelymenetelmän ylä- ja alapuolisilta tarkkailupisteiltä. Pitoisuusreduktioiden tarkastelua eri virtaamatilanteissa tehtiin kohteilta, joilta oli tehty ylä- ja alapuolista tarkkailua usean vuoden ajan. 4.2 Nousevan virtaamatilanteen määritys Näytteenottohetkien ajoittumista nousevaan tai laskevaan virtaamatilanteeseen arvioitiin käyttämällä yhtälöä 3. Q H = Q t > Q t-1 + Q t-2 (3) missä Q H = nouseva virtaamatilanne Q t = vuorokauden keskivaluma (l/s km 2 ) Näytteenottopäivät ajoitettiin virtaamadataan ja määritettiin näytteen ajoittuminen nousevaan vai laskevaan virtaamatilanteeseen. Nousevia virtaamatilanteita olivat päivät jolloin vuorokauden keskivaluma oli suurempi kuin kahtena edellisenä päivänä. Vastaavasti näyte ajoittui laskevaan virtaamatilanteeseen, mikäli näytteenottopäivän virtaama oli pienempi kuin kahtena edellisenä havaintopäivänä.

5 TULOKSET JA TULOSTEN TARKASTELU 16X187979.72L1.SLU 21 Tutkimuksen tulokset on esitetty havainnollistavien kuvaajien sekä esimerkkikohteiden avulla. Näytteenottokertojen ainepitoisuuksien ja kuormitusten osalta Pohjois- ja Etelä- Suomen alueiden välisiä eroja on tarkasteltu vertailemalla pintavalutuskentällisiä kohteita. Tulosten tarkastelussa vuorokauden keskivalumien vaikutusta näytteenottohetkien ainepitoisuuksiin ja kuormituksiin käsitellään vertaamalla tuloksia valumaluokittain. Valumaluokittain tarkasteluna voidaan verrata erisuuruisten valumien vaikutuksia vesienpuhdistusrakenteelta lähtevän veden ainepitoisuuksiin ja kuormitukseen. Kuvaajissa esitetään valumien vaikutus fraktiileittain. Korkeimpien valumien aikaan otettuja näytteitä kuvastaa 95 % fraktiili ja pienimpien valumien aikaan otettuja näytteitä 1 % fraktiili. 5.1 Vuodenaikojen pituudet Tutkimuskohteilta kerättyä velvoitetarkkailuaineistoa tarkastellaan sekä vuositasolla että vuodenajoittain. Vuosien välistä vaihtelua tarkastellaan kalenterivuosina. Vuodenaikojen välisen tarkastelun vuoksi vuodenaikojen pituuden määrittämisessä on käytetty hyväksi Ilmatieteen laitoksen termisiä vuodenaikoja sekä tarkkailukohteilta mitattuja valumia. Vuodenaikojen pituuksissa on näin vaihtelua alueiden sekä vuosien välillä. Pohjois-Suomen kohteilla talvi ja syksy ovat pidempiä, kuin Etelä-Suomen kohteilla. Vastaavasti Etelä-Suomessa kesä on Pohjois-Suomea pidempi (Taulukko 2). Sääolosuhteiden muutoksista johtuen, etenkin kevään alkamis- ja päättymispäivässä esiintyy vuosien ja alueiden välisiä vaihteluja. Ilmatieteen laitoksen termisten vuodenaikojen perusteella määritetty kevään alkamispäivä ei anna oikeaa kuvaa kevään lumien sulamisvesien liikkeellelähdöstä. Terminen kevät alkaa, kun vuorokauden keskilämpötila on noussut pysyvästi asteen yläpuolelle (Ilmatieteen laitos 214). Tästä johtuen kevään alkamisajankohdan määrittämiseen on käytetty hyväksi kohteiden valumadataa. Kevään alkamisajankohdaksi on määritetty hetki, jolloin sulamisvedet lähtevät liikkeelle ja kohteelta mitattu valumakäyrä lähtee nousuun. Etelä-Suomessa kevään valumat lähtevät yleisesti ottaen nousuun maalis-huhtikuun vaihteessa. Vastaavasti Pohjois-Suomen kohteilla kevään alku sijoittuu yleisesti huhtikuun puolivälin aikoihin. Muiden vuodenaikojen määrittäminen valumadataa hyödyntäen on hankalampaa, joten muiden vuodenaikojen pituuksien määrittämisessä on käytetty hyväksi termisiä vuodenaikoja. Taulukko 2. Vuodenaikojen keskimääräiset pituudet (vrk) Pohjois-Suomen (P-S) ja Etelä- Suomen (E-S) tutkimuskohteilla vuosina 28-213. 28 29 21 211 212 213 P-S E-S P-S E-S P-S E-S P-S E-S P-S E-S P-S E-S Kevät 53 54 33 44 52 48 36 38 43 47 34 35 Kesä 98 129 15 114 95 121 13 12 16 133 124 128 Syksy 85 74 56 92 83 67 61 59 82 73 66 65 Talvi 13 19 171 115 135 129 138 148 135 113 141 137 Vuosi 366 366 365 365 365 365 365 365 366 366 365 365 5.2 Vuosivalumat Seuraavissa kappaleissa on esitetty kaikkien tutkimuskohteiden keskimääräisten valumien jakautumista vuosittain tarkkailujakson 28 213 aikana. Sääolosuhteiden vuosien väliset vaihtelut heijastuvat suoraan tutkimuskohteilta mitattavaan valumaan.

16X187979.72L1.SLU 22 Vuosi 29 oli vähäsateinen ja myös kevään tulvahuippu jäi normaalia pienemmäksi, tästä johtuen vuoden keskimääräinen valuma oli tarkkailujakson alhaisin. Vastaavasti vuosina 28 ja 212 satoi paljon ja kylmästä kesästä johtuen haihdunta oli keskimääräistä pienempää, joten valumat olivat tarkkailujakson korkeimpia (Kuva 5). Liitteessä 1 on esitetty pintavalutuskentällisten kohteiden vuoden keskimääräisten valumien muutokset tarkkailujakson 28 213 aikana. Valumakuvaajista voidaan nähdä eri vuosien väliset sekä alueiden väliset erot. Poikkeuksellisen lämpimän talven 28 vaikutus etenkin Etelä-Suomen kohteiden valumaan on merkittävä. Lämpimän talven aikana sateet tulevat vetenä ja lumipeite jää ohueksi, jolloin kevään aikaisia tulvia ei esiinny. Tutkimuskohteiden määrää vaihteli tarkkailuvuosien ja alueiden välillä. Pohjoissuomessa määrä vaihteli 8 11 kohteen välillä ja Etelä-Suomen alueella 14 22 kohteen välillä (Taulukko 3). Taulukko 3. Tutkimuskohteiden määrät alueittain eri tarkkailuvuosina tarkkailujakson 28-213 aikana. 28 29 21 211 212 213 P-S E-S P-S E-S P-S E-S P-S E-S P-S E-S P-S E-S n= 8 n= 14 n= 9 n= 15 n= 9 n= 15 n= 13 n= 21 n= 11 n= 22 n= 11 n= 22 Valuma (l/s km 2 ) 25 2 15 1 5 17,2 2,9 Pohjois-Suomi 11,3 11,8 11,4 9,7 Etelä-Suomi 22,7 15,5 13,4 17,4 17,4 13,2 28 29 21 211 212 213 Vuosi Kuva 5. Tutkimuskohteiden keskivalumat (l/s km 2 ) eri tarkkailuvuosina. 5.3 Valumien jakautuminen vuodenajoittain Vuodenajoittain ja kuukausittain tarkasteltuna valumien vuosien väliset vaihtelut tulevat hyvin esille (Kuva 6 ja Taulukko 4). Etenkin vuoden 28 lämmin talvi ja runsaat sateet näkyvät keskimääräistä korkeampina valumina. Varsinkin Etelä-Suomen alueella vuoden 28 tammi- maaliskuun välisenä aikana mitattiin huomattavasti normaalia korkeampia valumia. Vähälumisesta talvesta johtuen kevään 28 valumahuiput jäivät keskimääräistä alhaisemmiksi. Normaalisti tammi-maaliskuun valumat olivat alhaisia (vuodet 21 ja 211) tai valumaa ei ollut lainkaan. Etenkin Pohjois-Suomen kohteilla talviajan valumat olivat pieniä (Kuva 6 ja Taulukko 4). Etelä-Suomen kohteiden keskimääräinen valuma oli talvella 9,4 l/s km 2 ja Pohjois-Suomen kohteilla 6,1 l/s km 2. Keskimäärin talven osuus koko vuoden kokonaisvalunnasta on Etelä-Suomessa noin 12 % ja Pohjois-Suomessa noin 9 % (Kuva 7). Talven osuus kokonaisvalunnasta vaihteli paljon vuosien välillä. Vuonna 28 Etelä-Suomessa talven aikaiset valumat olivat suuria, joten talven osuus

16X187979.72L1.SLU 23 koko vuoden valumasta oli 24 %, kun vastaavasti vuonna 29 talven osuus oli kokonaisvalunnasta vain 3 % (Kuva 7). Kohteilta mitatut valumat ovat suurimmillaan keväällä lumien sulamisen aikaan (Kuva 6 ja Taulukko 4). Etelä-Suomen kohteiden kevään keskimääräinen valuma oli 43 l/s km 2 ja Pohjois-Suomessa vastaavasti 54 l/s km 2. Pohjois-Suomessa talvet ovat kylmempiä ja lumisempia kuin Etelä-Suomessa, mistä johtuen Pohjois-Suomen alueen kohteilla kevään valumat olivat suurempia. Kaikkiaan kevään osuus vuosivalunnasta on Etelä- Suomessa noin 54 % ja Pohjois-Suomessa 6 %. Vuosina, jolloin talven aikainen lumipeite jää alhaiseksi ovat myös kevään valumat keskimääräistä pienempiä. Vastaavasti sateinen kesä ja syksy pienentävät kevään osuutta kokonaisvalunnasta. Kesällä valumissa on suuria vaihteluja kohteiden välillä. Kesällä yksittäiset ukkoskuurot ja rankkasateet voivat olla hyvin paikallisia, mistä johtuen tarkkailukohteiden välillä on eroja. Kesän keskimääräinen valuma tarkkailujakson (28 213) aikana oli Etelä-Suomen kohteilla 7,2 l/s km 2 ja Pohjois-Suomen kohteilla 11,3 l/s km 2 (Kuva 6 ja Taulukko 4). Pohjois-Suomessa kesän aikainen haihdunta on Etelä-Suomea vähäisempää, mikä voi osaltaan selittää havaittuja korkeampia valumia. Keskimäärin kesän osuus kokonaisvalunnasta on Pohjois-Suomessa 13 % ja Etelä- Suomessa 9 % (Kuva 7). Syksyn keskimääräiset valumat olivat Pohjois-Suomen kohteilla 18,4 l/s km 2 ja Etelä- Suomen kohteilla 2,3 l/s km 2 (Kuva 6 ja Taulukko 4). Kuukausittain tarkasteluna joulukuun keskimääräisissä valumissa on suurimmat vaihtelut vuosien välillä. Keskimääräistä lämpimämpinä vuosina etenkin Etelä-Suomessa joulukuun sateet tulevat vetenä, mistä johtuen valumat ovat korkeita. Tästä johtuen vuosina 28, 211 ja 213 joulukuun valumat ovat olleet korkeita. Vastaavasti vuosina 21 ja 212, jolloin joulukuun keskilämpötilat ovat olleet selvästi pakkasen puolella ja sateet ovat tulleet lumena, ovat keskimääräiset valumat olleet alhaiset.

Valuma (l/s km 2 ) Valuma (l/s km 2 ) Valuma (l/s km 2 ) 8 7 6 5 4 3 2 1 8 7 6 5 4 3 2 1 8 7 6 5 4 3 2 1 28 Pohjois-Suomi Etelä-Suomi Valuma (l/s km 2 ) I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Kuukausi 21 Pohjois-Suomi I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Kuukausi Pohjois-Suomi 212 Etelä-Suomi Etelä-Suomi 8 7 6 5 4 3 2 1 Valuma (l/s km 2 ) Valuma (l/s km 2 ) I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Kuukausi 8 7 6 5 4 3 2 1 8 7 6 5 4 3 2 1 29 Pohjois-Suomi 16X187979.72L1.SLU 24 Etelä-Suomi I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Kuukausi 211 Pohjois-Suomi Etelä-Suomi I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Kuukausi 213 Pohjois-Suomi Etelä-Suomi I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Kuukausi Kuva 6. Tutkimuskohteiden keskivalumat (l/s km 2 ) kuukausittain ja alueittain eri vuosina (Kohteiden määrä vuosittain esitetty taulukossa 3).

16X187979.72L1.SLU 25 Taulukko 4. Kaikkien tutkimuskohteiden keskivalumat sekä yksittäisen kohteen pienin (min) ja suurin (max) keskivaluma vuodenajoittain eri vuosina (vuodenaikojen pituudet on esitetty taulukossa 2 ). 28 29 21 211 212 213 28-213 P-S E-S P-S E-S P-S E-S P-S E-S P-S E-S P-S E-S P-S E-S l/s km2 l/s km2 l/s km2 l/s km2 l/s km2 l/s km2 l/s km2 Talvi 8,5 21,8 7,7 5,1 1,3 2,2 5,5 1,8 3,8 6,2 9,6 1, 6,1 9,4 min 3,4 9, 5,1 2,2,,3 3,4 4,1,8 3, 3,4 3,2 max 13, 38,2 1,4 1,7 3,3 8,5 8,8 23,8 8,2 12,9 12,8 16,3 Kevät 42,6 38,4 48,1 28,5 34,3 48, 38,8 49,1 78,9 45,9 78,1 47,1 53,5 42,8 min 3,2 12,7 3,1 14,1, 16,1 11,9 18,8 4,2 21,7 34,4 17,2 max 54,4 66,4 78,1 46,3 56,4 143,2 67,2 25,5 13,4 68,5 12, 97,4 Kesä 16,3 11,6 5,8 5,5 8,5 5,5 11,8 6,7 16,7 9, 8,9 5, 11,3 7,2 min 3,7 3,,3,5, 1,1 1,9 1,7 7,3 1, 3,2 1,6 max 28,9 27,1 17,4 17, 13,9 15,8 29, 13, 32,1 33,7 16,8 1,4 Syksy 15,7 23,1 11,3 12,4 13,1 15,3 19,8 21,9 31,3 31,9 19, 17,4 18,4 2,3 min 7,2 14,2 5,6 4,8, 4,8 11,2 6,5 21,1 13,7 5,2 8, max 21,9 41,2 18,6 24,3 25,8 24,7 29,3 48,4 51,6 88,7 28,2 34, 1 % 9 % 8 % 7 % 6 % 5 % 4 % 3 % 2 % 1 % % 1 1 Pohjois-Suomi 2 7 3 8 7 6 51 51 6 66 68 6 2 15 16 13 13 8 8 19 16 23 26 24 16 21 28 29 21 211 212 213 8-13 Talvi Kevät Kesä Syksy 1 % 9 % 8 % 7 % 6 % 5 % 4 % 3 % 2 % 1 % % Etelä-Suomi 3 1 12 7 23 13 12 49 55 68 55 4 59 54 1 12 11 8 8 6 9 24 24 22 25 34 22 26 28 29 21 211 212 213 8-13 Talvi Kevät Kesä Syksy Kuva 7. Vuosivalunnan prosentuaalinen jakautuminen vuodenajoittain eri vuosina.

5.3.1 Eri valuntatilanteiden esiintyminen turvetuotantoalueilla 16X187979.72L1.SLU 26 Turvetuotantoalueelta ylivaluntatilanteiden aikana purkautuvan veden ainepitoisuuden ja kuormituksen selvittämisen lisäksi on tärkeä selvittää kuinka usein ylivaluntatilanteita sekä myös alivirtaamatilanteita esiintyy vuoden aikana. Valumien jakautumista eri vuosien aikana tarkasteltiin jakamalla vuorokauden keskimääräiset valumat seitsemään erisuuruiseen valumaluokkaan. Näin voidaan tarkastella minkä suuruisia valumia tutkimuskohteilla esiintyy eniten vuoden aikana. Vuoden aikana keskimäärin noin 7 %:lla päivistä valuma oli pienempi kuin 1 l/s km 2 (Kuva 8 ja Kuva 9). Suurimpien valumien (yli 9 l/s km 2 ) osuus havaintopäivistä oli keskimäärin noin 3 %. Alueellisesti tarkasteltuna Pohjois- ja Etelä-Suomen välillä ei havaittu suuria eroja. Vuosien väliset erot tulevat hyvin esille myös valumien jakaantumisessa. Sateisina vuosina 28 ja 212 hyvin alhaisten valumien tai hetkien, jolloin valuntaa ei ole lainkaan (alle 1 l/s km 2 ), osuus oli pienempi, kuin tavanomaisina tai kuivina vuosina. Tähän vaikuttaa lämmin talvi ja sateinen kesä, jolloin alivirtaamakaudet jäävät lyhyiksi. Keskimääräistä korkeammat valumat ovat myös yleisempiä sateisina vuosina. Vuonna 212 Etelä-Suomen kohteiden havaintopäivien, jolloin vuorokauden keskimääräinen valuma oli suurempi kuin 9 l/s km 2 osuus oli 6,6 % (Kuva 8). Kuva 8. Vuorokauden keskimääräisten valumien jakautuminen vuosittain tarkkailujaksolla 28-213.