POLVIJÄRVEN KUNNOSTUKSEN YLEISSUUNNITELMA

2008 Tilaaja: Pohjois-Karjalan ympäristökeskus POLVIJÄRVEN KUNNOSTUKSEN YLEISSUUNNITELMA Eeva Kauppinen Vesi Eko Oy Water Eco Ltd 15.10.2008 1

JOHDANTO... 4 I POLVIJÄRVEN TILA... 5 1. POLVIJÄRVEN PERUSTIEDOT... 5 1.1 Järven ja valuma-alueen perustiedot... 5 1.2 Polvijärven valuma-alueen geologia... 8 1.3 Analyysit ja aineisto... 8 1.4 Tulovirtaama ja viipymä vuosina 2000-2008... 9 2. POLVIJÄRVEN VEDENLAATU... 10 2.1 Vedenlaatu... 10 2.1.1 Lämpötila, happi- ja ravinnepitoisuudet... 10 2.1.2 Klorofylli-a ja veden ph... 13 2.1.3 Näkösyvyys, veden väriluku ja sameus... 13 2.1.4 Veden hygieeninen laatu fekaaliset kolibakteerit... 14 2.1.5 N/P-suhde... 14 2.1.6 Bruttosedimentaatio... 15 2.2 Veden pinnankorkeuden vaihtelu... 16 3. KUORMITUS JA FOSFORITASEET... 17 3.1 Ulkoinen kuormitus... 17 3.1.1 Pistemäinen kuormitus Polvijärven kunnan jätevedenpuhdistamolta... 17 3.1.2 Haja-asutuksen kuormitus... 18 3.1.3 Hajakuormitus (pellot, metsät ja taajama-alue)... 19 3.1.4 Laskentatulokset... 20 3.2 Fosforitase... 20 3.2.1 Fosforitaseen laskentaperusteita... 22 3.2.2 Tulokset ja tulosten tarkastelu... 23 3.2.3 Johtopäätökset ravinnetaselaskelmasta... 26 3.2.4 Virhetarkastelu... 27 3.3 Ulkoinen kuormitus tulevaisuudessa... 27 3.4 Yhteenveto ominaiskuormitus- ja ainetaselaskelmasta ulkoisen kuormituksen osalta... 31 4. POLVIJÄRVEN SEDIMENTIN LAATU... 32 4.1 Johdanto... 32 4.2 Aineisto... 32 4.3 Analyysit... 33 4.4 Sedimentin ulkonäkö ja sedimentin koostumuksen alueellinen vaihtelu... 33 4.5 Sedimenttianalyysien tulokset ja tulosten tulkinta... 34 5. POHJAELÄIMET... 35 5.1 Johdanto... 35 5.2 Aineisto... 35 5.3 Tulokset ja tulkinta... 35 6. KALASTO... 36 6.1. Menetelmät... 36 6.2. Koekalastustulokset ja tulosten tarkastelu... 37 6.3. Tulosten tulkinta... 39 6.4. Johtopäätökset Polvijärven kalastosta... 40 7. VESIKASVILLISUUS... 41 7.1 Yleistä... 41 7.2 Kasvillisuuskartoitus ja tulokset... 42 7.3 Kasvillisuuden erityispiirteiden syitä... 50 8. JOHTOPÄÄTÖKSET POLVIJÄRVEN TILASTA... 51 II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT... 52 1. JOHDANTO... 52 2. ARVIO POTENTIAALISTEN KUNNOSTUSMENETELMIEN YHTEISVAIKUTUKSESTA POLVIJÄRVEN TILAAN... 53 2

3. ULKOISEN KUORMITUKSEN VÄHENTÄMINEN... 56 3.1 Polvijärvi-Joensuu siirtoviemärin rakentaminen... 56 3.2 Maatalouden vesiensuojelutoimet suojavyöhykkeet ja kosteikot... 58 3.3 Kaivukatkot ja laskeutusaltaat... 60 3.4 Haja-asutuksen jätevesijärjestelmien tehostaminen... 61 4. SISÄISEN KUORMITUKSEN VÄHENTÄMINEN... 63 4.1 Hapetus / ilmastus... 63 4.2 Kalastoon kohdistuvat toimenpiteet... 65 4.3 Kemikaalikäsittely... 66 4.4 Ruoppaus... 67 5. VIRKISTYSKÄYTTÖARVON PARANTAMINEN... 68 5.1 Lisäveden johtaminen Höytiäisestä... 68 5.1.1 Tekninen toteutus... 68 5.1.2 Kustannusarvio... 70 5.1.3 Lisävesien vaikutus Polvijärven vedenlaatuun... 72 5.1.4 Lisävesien vaikutus Polvijärven alapuolisen vesistön kuormitukseen... 73 5.2 Aliveden nosto pohjapadolla... 74 5.3 Vesikasvillisuuden poisto... 75 5.3.1 Kunnostuskohteet... 75 5.3.2 Kasvillisuuden ruoppaus ja kelluvien kasvilauttojen hinaus rantaan... 77 5.3.3 Vesikasvillisuuden niitto... 78 5.3.4 Kustannusarvio... 79 5.3.5 Luvat, seuranta, vaikutukset ja uusintakäsittely... 80 5.5 Limalevän vähentäminen... 81 6. KUNNOSTUSOHJELMA... 82 III YHTEENVETO... 85 Liitteet:... 86 IV LÄHTEET... 86 3

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Johdanto JOHDANTO Polvijärvi sijaitsee Polvijärven kunnassa, noin 1 km taajamasta lounaaseen (liite 1, kartta). Järven lähivaluma-alueella on vakituista ja vapaa-ajan asutusta. Polvijärven tilan on heikentynyt huomattavasti 1932-33 tehdyn järvenlaskun jälkeen. 2000-luvulla tehdyn vesistöjen yleisen käyttökelpoisuusluokituksen perusteella Polvijärven vedenlaatu oli huono. Aloite Polvijärven kunnostamiseksi tuli Pro-Polvijärvi yhdistykseltä vuonna 2007. Kesäkuussa 2007 pidettiin kokous johon osallistuivat Pro-Polvijärvi ry, Polvijärven kunta, Kylylahti Copper Oy, Sotkuman kalaveden osakaskunta ja Pohjois-Karjalan ympäristökeskus. Kokouksessa päätettiin että Polvijärvelle laaditaan kunnostussuunnitelma. Rahoituksesta vastaavat Polvijärven kunta, Pro-Polvijärvi ry, Kylylahti Copper Oy, Mondo Minerals Oy ja Pohjois-Karjalan ympäristökeskus. Pohjois-Karjalan ympäristökeskus tilasi Polvijärven yleissuunnitelman Vesi-Eko Oy Water-Eco Ltd:ltä, jonka alikonsulttina toimi Savo-Karjalan ympäristötutkimus Oy. Pääkonsultti Vesi-Eko Oy Water-Eco Ltd teki ainetasetarkastelut ja vastasi suunnitelman laatimisesta. Savo-Karjalan Ympäristötutkimus Oy kartoitti järven vesikasvillisuuden ja sen poistotarpeen. Kalastoselvitys toteutettiin Pohjois-Karjalan ammattikorkeakoulun ympäristöteknologian koulutusohjelman oppilastyönä. Suunnitelmassa hyödynnettiin myös valuma-alueen asukkaille jaetun kyselylomakkeen vastauksia. Lomakkeen avulla kartoitettiin järveen kohdistuvaa hajakuormitusta, sekä asukkaiden mielipidettä järven tilasta ja virkistyskäytölle aiheutuvista ongelmista. Kyselylomakkeen jakamisesta vastasi Markku Mutanen Pro-Polvijärvi ry:stä. Kyselykirjeen tulosten perusteella Polvijärven tilan kannalta ongelmallisiksi koettiin veden epäesteettisyys (veden väri, haju ja limaisuus), umpeenkasvu ja mataloituminen, kalojen makuvirheet, veden pinnankorkeuden suuret vaihtelut, alhainen kesäaikainen veden pinnankorkeus ja virkistyskäyttöä ajatellen huono kalakanta. Polvijärven kunnostuksen ohjausryhmän kokouksessa 2.6.2008 tuotiin esiin myös muita ongelmia; rapujen katoaminen järvestä ja joidenkin kalalajien, kuten mateen, vähentyminen. Polvijärven kunnostamiselle asetettiin tavoitteeksi vesistön vedenlaadun ja virkistyskäyttöedellytysten, erityisesti uimakelpoisuuden ja virkistyskalastusmahdollisuuden parantuminen. Suunnitelman laativat: Erkki Saarijärvi, limnologi Eeva Kauppinen, geologi Petteri Kontila, iktyonomi Jorma Ronkainen, limnologi Anna Sipilä, ympäristöinsinööri Vesi-Eko Oy Water-Eco Ltd Vesi-Eko Oy Water-Eco Ltd Vesi-Eko Oy Water-Eco Ltd Savo-Karjalan Ympäristötutkimus Oy Savo-Karjalan Ympäristötutkimus Oy 4

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Perustiedot I POLVIJÄRVEN TILA 1. POLVIJÄRVEN PERUSTIEDOT 1.1 Järven ja valuma-alueen perustiedot Polvijärvi sijaitsee Polvijärven kunnassa, keskustan tuntumassa. Polvijärven kuuluu Viinijoen valuma-alueeseen (04.356). Polvijärveen laskee idästä Mertajärvestä alkava Kirkkojoki ja lisäksi joitakin pienempiä ojia. Polvijärvestä vedet laskevat Viinijokea pitkin Viinijärveen (liite 1). Polvijärvi on matala, syvimmillään noin 8 m. Järven pääsyvänne sijaitsee järven pohjoisosassa, kohdassa jossa Kirkkojoki laskee Polvijärveen (kuva 1). Taulukossa 1 on esitetty Polvijärven perustiedot. Polvijärvi, Kirkkojoki ja Viinijoki muodostivat ennen Höytiäisen laskua (v. 1859) Höytiäisen purku-uoman Viinijärveen. Laskupäätös tehtiin viljelymaan lisäämiseksi. Lisäksi Polvijärven vedenpintaa on laskettu 30-luvulla noin 0,6 m perkaamalla Polvikoskea. Polvijärven vedenpinnan arvellaan laskeneen toimenpiteiden takia tasolta 93,5-94,0 m mpy nykyiselle tasolle N60 + 91,15-91,25 m mpy, eli noin 2,3-2,7 m. Polvijärven valuma-alue on nykyisin pääasiassa metsätalouskäytössä. Alueella sijaitsee joitakin, pääosin ojitettuja soita ja vähäisessä määrin maatalousalueita. Vuonna 2008 Maanmittauslaitoksen sähköisen karttapalvelimen (www.karttapaikka.fi) peruskartassa (1:16 000) näkyvistä pelloista noin puolet oli todellisuudessa viljelyksessä (Mutanen 2008). Valuma-alueella on myös kaksi nautakarjatilaa (Mutanen 2008). Polvijärven valuma-alueella sijaitsee vanha Vasarakankaan kaivospiiri, jonka 1982 käytöstä poistetut avolouhokset on täytetty vedellä (liite 2). Vasarakankaan kaivostoiminnan uudelleenaloittaminen on vireillä ympäristölupavirastossa. Kylylahden alueelle suunniteltu kupari- ja kobolttikaivos on sen sijaan saanut jo ympäristöluvan joulukuussa 2007. Muita kuormittajia ovat Polvijärven kunnan jätevedenpuhdistamo ja Polvijärven Koivukummun alueella sijaitsee vanha kaatopaikka joka ei ole enää toiminnassa. Kaatopaikka on perustettu vuonna 1963 ja sinne tuotiin normaalia yhdyskuntajätettä, sekä suotonauhakuivattua puhdistamolietettä vuoden 1996 loppuun asti. Taulukko 1. Polvijärven tilavuus-, viipymä- ja pinta-alatiedot (kuva 1 ja 2). Suure Arvo Maksimisyvyys (m) 8-8,5 Keskisyvyys (m) 1,3 Pinta-ala (ha) 22 Tilavuus (m 3 *1000) 280 Teoreettinen keskiviipymä (d) 11 5

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Perustiedot Kuva 1. Polvijärven syvyysvyöhykkeet (Hakala 2007). Maanmittauslaitos lupa nro 340/MML/08. Polvijärvi Pinta-ala (ha) 0 5 10 15 20 25 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 50 100 Polvijärvi Tilavuus (m 3 *1000) 150 200 Kuva 2. Polvijärven pinta-ala- ja tilavuussuhteet, N60+91,3 m. Syv (m) 250 300 350 Taulukoissa 2 ja 3 on esitetty Polvijärven valuma-alueen tietoja. Valuma-alue jaettiin jatkotarkasteluja varten seuraaviin osavaluma-alueisiin (liite 1): Kirkkojoen valuma-alue (sis. Mertajärven valuma-alueen), Jyrkänpuronkanavan valuma-alue (puro laskee Kirkkojokeen), Sepänpuron valuma-alue (laskee Polvijärveen idästä) Polvijärven lähivaluma-alue Valuma-alueen maankäyttö määritettiin Maanmittauslaitoksen sähköisestä karttapalvelimesta saadun peruskartan (1:16 000) avulla (taulukko 2 ja 3). Peruskartan aineisto perustuu Maanmittauslaitoksen maastotietokantaan. Maastotietokannan tietojen ylläpito on jatkuvaa. Maastotietokanta pidetään ajan tasalla mm. tiestön osalta vuosittain. Perusteellinen tietojen päivitys tehdään noin 5 vuoden välein. 400 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Syv (m) 6

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Perustiedot Taulukko 2. Polvijärven valuma-alue. (F = valuma-alueen koko, L = järvisyys, Fpel (%) = valuma-alueen peltojen osuus). F(km 2 ) Järven pinta ala, L (%) Fpel (%) (km 2 ) Polvijärven valuma alue 30,1 0,22 2,6 8,4 (ei sis. Polvijärveä) (Polvijärvi) Kirkkojoen 12,2 _ 1,2 7 kaukovaluma alue (sis. Mertajärven va:n) Jyrkänpuronkanavan 4,45 _ 0,3 7 kaukovaluma alue Sepänpuron 11,7 _ 1 6 kaukovaluma alue Polvijärven lähivaluma alue 1,74 (ei sis. Polvijärveä) _ 0 18,6 Taulukko 3. Polvijärven valuma-alueen maankäyttö. Valumaalueet valuma alueen ala km 2 (ei sis. vesistöjä) % os. va:sta peltoa, km 2 pelto % Polvijärven valuma alue 1 Lähivalumaalue 2 Mertajärven valuma alue 3 Kirkkojoen valuma alue 4 Jyrkänpuron valuma alue 5 Sepänpuron valuma alue metsät, km 2 suot, km 2 asutus (pientalot), km 2 Taajama teoll. alueet, km 2 Taajama Julkiset rak., km 2 Taajama 30,1 100 2,5 8,4 23,4 2,3 0,79 0,1 0,1 1,7 6 0,3 18,3 1,4 0,05 0,02 8,7 29 1,0 11,6 7,4 0,3 _ 2,9 10 0,2 7,3 1,8 0,2 0,68 4,4 15 0,3 6,9 3,4 0,4 0,09 0,1 0,1 11,7 39 0,7 5,9 9,5 1,4 _ Karkeasti erotellen Polvijärven valuma-alueen pinta-alasta noin 78 % on metsää, 8 % peltoalueita, 8 % suoalueita, taajama-alue (sis. pientaloalueet, teoll. al. ja julk. rak.) noin 3 % ja vesistöjä noin 3 % (kuva 3). Maankäytössä ei eroteltu vanhan Vasarakankaan kaivoksen alueita, vaan täytetyt vanhat avolouhokset on luettu mukaan vesipinta-alaan ja loppuosa (mm. täyttöalueet) on määritelty metsäalueiksi. POLVIJÄRVEN VALUMA ALUEEN MAANKÄYTTÖ 78 % 8 % 3,5 % 6,1 % 8 % 2,6% Pellot Metsät Suot Taajama Vesistöt Kuva 3. Polvijärven valuma-alueen maankäyttömuodot ja niiden osuudet. 7

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Perustiedot 1.2 Polvijärven valuma-alueen geologia Polvijärven valuma-alueen maaperä on pääasiassa moreenia, Vasarakankaan kaivosalueen alueella mm. kumpumoreenia. Kartalla soistuneiksi merkityt alueet ovat sara- tai rahkaturvetta. Jyrkänpuronkanavan alueella maaperä koostuu hienorakeisista maaaineksista: hiesusta, hienosta hiedasta ja hiedasta. Kirkkojoki mutkittelee Lierilammen jälkeen hieta-, hiesu- ja hiekka-alueilla. Polvijärven pohjoisranta on moreenia, länsiranta lähes kokonaan soraa ja osin hiesua. Polvijärven länsirannalla kulkeekin soramuodostuma (harju), joka jatkuu pohjoiseen Kylylammen itärannalle. (Geologian tutkimuskeskus, Geokartta). 1.3 Analyysit ja aineisto Polvijärven vedenlaadusta on olemassa vedenlaatutietoa vuodesta 1973 lähtien (näytepiste Polvijärvi 72) ympäristöhallinnon Hertta-tietokannassa. Lisäksi kesällä 2008 otettiin tähän suunnitelmaan liittyen lisävesinäytteitä kesä-heinäkuussa. Lisänäytteiden avulla pyrittiin selvittämään erityisesti järven avovesikauden aikaista happitilannetta ja hapenkulumisnopeutta. Polvijärvestä on aiemmin otettu avovesikauden aikaisia vesinäytteitä pääasiassa vain toukokuussa ja elokuussa. Lisävesinäytteet otettiin havaintopaikalta Polvijärvi 72, joka sijaitsee järven syvännealueella. Vesinäytteiden otosta ja analysoinnista vastasi Savo-Karjalan Ympäristötutkimus Oy. Lisävesinäytteistä analysoitiin liukoinen happi, kokonaisfosfori ja kokonaistyppi. Lisävesinäytteiden otto yhdistettiin Polvijärvellä kesällä 2008 tehtyyn yhteistarkkailuohjelmaan (Viinijärven pohjoisosan yhteistarkkailu). Yhteistarkkailuohjelmaan liittyi kesällä 2008 myös klorofyllin intensiivitarkkailu. Yhteistarkkailun toteuttaa Savo- Karjalan Ympäristötutkimus Oy. Vesinäytteiden lisäksi Polvijärven syvännealueella (Polvijärvi 72) mitattiin sedimentaationopeutta ainetaselaskelmia varten. Sedimentaatiokeräimet asennettiin 4.6.2008 syvännepisteelle Polvijärvi 72 syvyydelle 3 m ja p-1 m (noin 6,5 m). Sedimentaatiokeräimet tyhjennettiin 18.6., 15.7. ja x.x.2008. Näytteistä analysoitiin kiintoaine, kokonaisfosforipitoisuus (hehkutushäviö). Näytteenoton ja näytteiden analysoinnin suoritti Savo- Karjalan Ympäristötutkimus Oy. Polvijärveen laskevista puroista otettiin vesinäytteitä huhtikuussa 2008 tilaajan toimesta. Näytteiden avulla pyrittiin selvittämään valuma-alueelta tulevan kuormituksen määrää. Ojavesinäytteitä otettiin havaintopaikoista Jyrkänpuronkanava 70, Kirkkojoki 185 ja Sepänpuro 385 (liite 2, kartta). Kesän 2008 aikana kartoitettiin Polvijärven vesikasvillisuus ja kalaston koostumus. Vesikasvillisuuskartoituksen teki Savo-Karjalan Ympäristötutkimus Oy ja kalastoselvityksen Pohjois-Karjalan Ammattikorkeakoulun ympäristöteknologian koulutusohjelman opiskelijat. Ammattikorkeakoulun opiskelijatyönä tehtiin myös maalis-huhtikuussa suoritettu Polvijärven pohjasedimentti- ja pohjaeläintutkimus. 8

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Perustiedot 1.4 Tulovirtaama ja viipymä vuosina 2000-2008 Polvijärven tulovirtaamat laskettiin valuma-alueen 04.356 (Viinijoen valuma-alue) vuosien 2000-2008 valunta-aineiston perusteella. Aineisto tilattiin Suomen ympäristökeskuksen hydrologian yksiköltä. Kuvassa 4 on esitetty Polvijärven vuosien 2000-2007 keskiarvoiset kuukausivirtaamat. Kuvassa 5 on esitetty Polvijärven viipymä kuukausikeskiarvona, sekä havaittu minimiviipymä. Valunta-aineiston perusteella Polvijärven viipymän keskiarvo on 44 vuorokautta (00-08). Polvijärven viipymä on pisimmillään maalis- ja syyskuussa tulovirtaaman ollessa pienimmillään. Lyhyimmillään viipymä on huhti-kesäkuussa sulamisvesien nostaessa virtaamaa. Keväällä viipymä voi olla vain joitakin päiviä (huhtikuu: ka. 18 d, mediaani 30 d, min 1 d). Keskikesällä (heinä-elokuussa) viipymä pitenee tulovirtaaman pienentyessä (ka. 40 d, mediaani 30 d, min 2 d). 1,20 1,00 Virtaama m 3 /s 0,80 0,60 0,40 0,20 Keskivirtaama0,299 m 3 /s 0,00 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 kk Kuva 4. Polvijärven tulovirtaamat (m 3 /s), vuosien 2000-2007 kuukausikeskiarvoina tarkasteltuna. Viipymä, d 80 70 60 50 40 30 20 10 0 min (havaittu) kuukausikeskiarvo 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 kk Kuva 5. Polvijärven viipymä (d) vuosina 2000-2008, laskennallinen minimi ja kuukausikeskiarvot. 9

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Vedenlaatu 2. POLVIJÄRVEN VEDENLAATU 2.1 Vedenlaatu Polvijärven vedenlaatua tarkasteltiin pääsyvänteessä sijaitsevan havaintopaikka Polvijärvi 72 tulosten perusteella. Vesinäytteitä on ottanut pääasiassa Savo-Karjalan Ympäristötutkimus Oy (Viinijärven pohjoisosan yhteistarkkailu) ja ajoittain Pohjois-Karjalan ympäristökeskus. Vedenlaatutarkastelu tehtiin vuosien 2000-2008 aineiston perusteella, verraten viimeisten kahdeksan vuoden tilannetta aiempiin vuosiin muutosten havaitsemiseksi. 2.1.1 Lämpötila, happi- ja ravinnepitoisuudet Polvijärvi kerrostuu kesäisin ja talvisin. Kesällä harppauskerros on noin 2-3 metrin syvyydessä. Happipitoisuus Talviaikaista Polvijärven pohjanläheisen veden happipitoisuutta on mitattu vuodesta 1993 lähtien, pääasiassa maaliskuussa. Päällysveden happipitoisuutta on mitattu vuodesta 1977 lähtien. Tulosten mukaan lopputalven aikainen pohjanläheisen veden happitilanne on ollut huono koko mittausjakson 1993 2008 (kuva 6). Viime vuosina keskiarvoinen maaliskuun aikainen happipitoisuus on ollut pohjanläheisessä vedessä 0,1 mg l -1 (00-08). Kolmen metrin (3 m) syvyydeltä mitattu happipitoisuus on vaihdellut lopputalvisin välillä 0,1-3,3 mg l -1 (ka. 1,7 mg l -1 ). Päällysveden happipitoisuus on vaihdellut välillä 3,1-10,3 mg l -1 (ka. 7,3 mg l -1 ). Vuonna 1996 päällysveden happipitoisuus oli vain 0,85 mg l -1. Talviaikainen kalakuolemien vaara Polvijärvellä on siis olemassa järven mataluuden takia, erityisesti kuivina vuosina vedenpinnan laskiessa alas. Polvijärven kesäaikaista pohjanläheisen veden happipitoisuutta on mitattu vuodesta 1992 lähtien, pääasiassa toukokuussa ja elokuussa. Toukokuussa happea on ollut pohjan lähellä keskimäärin 6,2 mg l -1 (1992-2008), paitsi vuonna 1997, jolloin happipitoisuus oli pohjan lähellä 0,2 mg l -1. Loppukesän (heinä-elokuu) aikainen pohjanläheisen veden happipitoisuus on ollut huono koko mittausjakson 1992-2008, keskiarvoisen happipitoisuuden ollessa 0,28 mg l -1 (kuva 6). Vuosien 2000-2008 mittaustulosten perusteella pohjanläheisen veden happipitoisuus laskee lähelle 0 mg l -1 jo heinäkuun alkupuolella. Happipitoisuus on loppukesäisin (heinä-elokuu) heikko myös 3-4 m syvyydeltä otettujen näytteiden perusteella. Heinäkuun aikainen happipitoisuuden keskiarvo on ollut 3-4 m syvyydessä 0,2 mg l -1 (vaihteluväli 0,1-0,42 mg l -1 ) ja elokuussa 1,8 mg l -1 (vaihteluväli 0-3,7 mg l -1 ). Heikko happitilanne koskee siis loppukesällä koko alusvettä (3-8 m). Polvijärven pohjanläheisen veden kesäaikaista hapenkulumisnopeutta voidaan arvioida vuoden 2008 havaintotulosten perusteella. Polvijärven pohjanläheisen veden happipitoisuus oli kevätkierron jälkeen (26.5.2008) 5,1 mg l -1 ja kesäkuun puolivälissä (18.6.2008) 3,1 mg l -1. Hapenkulumisnopeus oli siis alkukesällä noin 0,096 mg l -1 d -1. Keskikesällä hapenkulutus oli luokkaa 0,199 mg l -1 d -1 (18.6.2008: 5,8 mg l -1 15.7.2008: 0,42 mg l -1 ) (kuva 7). Talviaikaista hapenkulumisnopeutta ei voida arvioida, sillä tuloksia on vain lopputalven ajalta. 10

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Vedenlaatu Liukoinen happi, mg/l 12 10 8 6 4 2 TALVI 1 m 3 m p 1 m 0 Liukoinen happi, mg/l 12/1988 12/1989 12/1990 12/1991 12/1992 12/1993 12/1994 12/1995 12/1996 12/1997 12/1998 12/1999 12/2000 12/2001 12/2002 12/2003 12/2004 12/2005 12/2006 12/2007 12/2008 12 10 8 6 4 2 KESÄ 1 m 3 4 m p 1 m 0 06.12.99 05.06.00 05.12.00 05.06.01 05.12.01 05.06.02 05.12.02 05.06.03 05.12.03 04.06.04 04.12.04 04.06.05 04.12.05 04.06.06 04.12.06 04.06.07 04.12.07 03.06.08 03.12.08 03.06.09 Kuva 6. Polvijärvi 72, veden happipitoisuus. Liukoinen happi, mg/l 12 10 8 6 4 2 KESÄ (00 08) 1 m p 1 m 3 4 m 0 21.04 05.05 19.05 02.06 16.06 30.06 14.07 28.07 Aika (pp.kk) 11.08 25.08 08.09 22.09 Kuva 7. Polvijärvi 72, kesäaikainen veden hapenkulumisnopeus. 11

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Vedenlaatu Kokonaisravinteet Kokonaisfosfori: Polvijärven päällysveden (1 m) kokonaisfosforipitoisuutta on tarkkailtu vuodesta 1973 ja pohjanläheisen veden vuodesta 1992. Vuosien 2000-2008 keskiarvoinen avovesikauden (touko-syyskuu) aikainen päällysveden kokonaisfosforipitoisuus on 84 µg l -1 (vaihteluväli 36-200 µg l -1 ) ja pohjanläheisen veden 94 µg l -1 (36-290 µg l -1 ). Päällysveden fosforipitoisuus nousee toukokuulta loppukesää kohden (kuva 8). Fosforipitoisuuden vuosikeskiarvo on noin 76 µg l -1 (00-08). Talvella (00-08) päällysveden kokonaisfosforipitoisuuden keskiarvo on 59 µg l -1 (vaihteluväli 35-110 µg l -1, 00-08) ja pohjanläheisen veden 216 µg l -1 (69-520 µg l -1, 00-08) (kuva 8). Polvijärvi voidaan luokitella kesäaikaisen päällysveden (1 m) kokonaisfosforipitoisuuden keskiarvon (84 µg l -1, 00-08) perusteella erittäin reheväksi. Elokuussa järvi on ajoittain luokiteltavissa ylireheväksi. Tarkkailutulosten perusteella voidaan todeta, että Polvijärven rehevyystaso ei ole muuttunut merkittävästi tarkkailuvuosien 1973-2008 aikana. Kokonaisfosfori, µg/l 700 600 500 400 300 200 100 28.8.1996: 920 µg/l KESÄ 1 m p 1 m 0 12.1991 12.1992 12.1993 12.1994 12.1995 12.1996 12.1997 12.1998 12.1999 12.2000 Kokonaisfosfori, µg/l 12.2001 12.2002 12.2003 12.2004 12.2005 12.2006 12.2007 12.2008 12.2009 700 600 500 400 300 200 100 0 TALVI 1 m p 1 m 12.1999 12.2000 12.2001 12.2002 12.2003 12.2004 12.2005 12.2006 12.2007 12.2008 Kuva 8. Polvijärvi 72, päällysveden (1m) ja pohjanläheisen veden (p-1 m) kokonaisfosforipitoisuus avovesikaudella ja talvella. 12

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Vedenlaatu Kokonaistyppi ja ammoniumtyppi: Polvijärven kokonaistyppipitoisuudet ovat talvisin korkeita. Päällysveden pitoisuus vaihtelee välillä 1 300-8 200 µg l -1 (ka. 3 580 µg l -1, 2000-2008). Pohjanläheisen veden pitoisuudet vaihtelevat välillä 1 700-8 300 (ka. 3 290 µg l -1 ). Kokonaistypen pitoisuudet ovat korkeita, johtuen vähäisestä kasviplanktontuotannosta ja jätevesien mukana tulevasta ammoniumtypestä (NH 4 -N). Ajoittain pääosa, ka. 64 %, Polvijärven alusveden typestä onkin ammoniumtyppimuodossa (NH 4 -N). Talvella ammoniumtypen pitoisuus on alusvedessä ka. 2 408 µg l -1 (00-08, mediaani 1 950 µg l -1, vaihteluväli 8-7 100 µg l -1 ). Runsas, yli 1 000 µg l -1 ammoniumtyppipitoisuus viittaa yleensä jätevesipäästöihin. Kesäaikainen päällysveden kokonaistyppipitoisuus vaihtelee välillä 1 200-3 000 µg l -1 l, keskiarvon ollessa 1 708 µg l -1 (00-08), päällysveden ammoniumtyppipitoisuuden ollessa 8-720 µg l -1, ka. 211 µg l -1. Pohjanläheisen veden kokonaistyppipitoisuus on kesällä luokkaa 1 100 3 000 µg l -1 (ka. 1 942 µg l -1 ), pohjanläheisen veden ammoniumtyppipitoisuuden ollessa 71-2 300 µg l -1, ka. 959,2 µg l -, mediaani 1 100 µg l -1. Kesällä valuma-alueelta tuleva ammoniumtyppi hapettuu yleensä tehokkaasti jo päällysvedessä. Pohjanläheisen veden ammoniumtyppi voi silti olla korkea, johtuen pääosin hapettomasta sedimentistä vapautuvasta ammoniumista. Kesällä Polvijärvellä onkin kyse enemminkin sedimentin hapettomuudesta kuin jätevesikuormituksesta. 2.1.2 Klorofylli-a ja veden ph Polvijärveltä on otettu klorofyllinäytteitä pääasiassa toukokuussa ja elokuussa, vuodesta 1980 lähtien. Polvijärven klorofylliarvot ovat olleet erittäin korkeita limalevän (Gonyostomum semen) runsaan esiintymisen takia. Limalevä sisältää paljon lehtivihreää (klorofylli), vääristäen siten klorofylli-a arvoa. Vuosina 2000-2008 Polvijärven toukokuun aikainen klorofyllipitoisuus on ollut keskimäärin 22,3 µg l -1 (8,3-36 µg l -1 ). Elokuussa pitoisuus on ollut keskimäärin 322,5 µg l -1 (85-730 µg l -1 ). Polvijärven kesäaikaiset päällysveden (0-2 m) klorofylli-a -pitoisuudet ovat rehevän järven tasoa. Elokuussa pitoisuudet ovat ylirehevän järven tasoa. Järvi voidaan luokitella reheväksi, kun veden klorofylli-a pitoisuus on 10-20 µg l -1 ja erittäin reheväksi kun pitoisuus on 20-50 µg l -1. Ylirehevän järven klorofylli-a:n arvot ovat >50 µg l -1. Avovesikauden aikaista päällysveden ph:ta on mitattu Polvijärvellä vuodesta 1977 lähtien. Vuosina 2000-2008 päällysveden avovesikauden aikainen ph vaihteli välillä 6,14-7,5, ollen lähes sama kuin aiempinakin vuosina. 2.1.3 Näkösyvyys, veden väriluku ja sameus Polvijärven näkösyvyyttä on mitattu vuodesta 1977 lähtien. Avovesikauden aikainen näkösyvyys on vaihdellut välillä 0,1-1,6 m (1977-2008), keskiarvon ollessa 0,9 m. Näkösyvyys on pysynyt koko havaintojakson lähes samoissa rajoissa. Talviaikainen näkösyvyys ei eroa merkittävästi kesäaikaisesta. Talvella näkösyvyys on vaihdellut välillä 0,5-1,4 m, keskiarvon ollessa 0,84 m (1977-2008). 13

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Vedenlaatu Polvijärven päällysveden värilukua on mitattu vuodesta 1973 ja pohjanläheisen veden värilukua vuodesta 1992 lähtien. Päällysveden keskiarvoisen väriluvun 173 mg Pt/l (1973-2008, vaihteluväli 26-320 mg Pt/l) perusteella Polvijärvi on luokiteltavissa erittäin humusleimaiseksi. Päällysveden väriluvussa ei ole havaittavissa merkittävää muutosta koko havaintojaksolla 1973-2008. Syvännealueen pohjanläheisen veden väriluku nousee kohti loppukesää, johtuen pohjanläheisen veden hapettomuudesta ja raudan, sekä muiden hapettomissa olosuhteissa pelkistyvien aineiden (mm. mangaani) liukenemisesta veteen. Polvijärvellä ei ole mitattu pohjanläheisen veden rautapitoisuutta. Polvijärven veden sameutta on mitattu pääasiassa vain 2000-luvulla, avovesiaikaan. Päällysveden sameusluku on vaihdellut välillä 3,9-7,7 FNU (ka. 6) ja pohjanläheisen veden välillä 5,1-47 (ka. 20, mediaani 17,5). Kirkkaan veden sameus on pienempi kuin 1,0, lievästi samean veden sameus taas 1-5. Tuolloin sameus ei kuitenkaan ole vielä selvästi silminnähtävää. Arvot 1-5 ovat tyypillisiä lievästi reheville vesille. Syvänteiden pohjalla saattaa kirkkaissakin vesissä esiintyä sameuden nousua (sameus 5-10) 2.1.4 Veden hygieeninen laatu fekaaliset kolibakteerit Polvijärven veden hygieenistä laatua tarkkaillaan Viinijärven pohjoisosan yhteistarkkailun yhteydessä (näytepiste 72). Näytteitä on otettu vuosittain maalis-, touko- ja elokuussa. Vuosien 2000-2008 tulosten perusteella veden hygieeninen laatu on huonoimmillaan lopputalvella ja keväällä. Maaliskuussa suolistoperäisten, fekaalisten kolibakteerien määrä on vaihdellut Polvijärven päällysvedessä välillä 10-1000 kpl/100 ml, keskiarvon ollessa 414,5 kpl/100 ml. Keskiarvoisen pitoisuuden perusteella Polvijärven vesi on ollut talvella luokiteltavissa laadultaan välttäväksi (Ympäristöhallinto, vedenlaatuluokituksen luokkarajat). Puhdistamolta tulevat jätevedet heikentävät siis järven vedenlaatua talvisin, sekoitusolosuhteiden ollessa kesää heikommat. Kesällä Polvijärvessä ei ole todettu uimavesiluokituksen hyvän raja-arvon (500 kpl/100 ml) ylittäviä bakteeripitoisuuksia. Heinä-elokuussa fekaalisten kolibakteerien määrä on ollut keskiarvoisesti 7,7 kpl/100 ml (maksimihavainto 46 kpl/100 ml). Luokkarajat hygienian indikaattoribakteereille: <10 kpl/100 ml erinomainen, < 50 kpl hyvä, <100 kpl tyydyttävä, < 1000 välttävä, >1000 huono. Sosiaali- ja terveysministeriön asettama hyvän uimaveden raja-arvo on fekaalisten kolibakteereiden osalta 500 kpl/100 ml. 2.1.5 N/P-suhde Ainetaselaskelmia tehtäessä miniravinnekysymys on tärkeä, jotta huomio voitaisiin kiinnittää juuri oikean suureen mittaamiseen ja tarkasteluun. Polvijärven päällysveden kokonaisravinteiden (typpi/fosfori) suhteen keskiarvo on 23 (2000-2008: vaihteluväli 14-38). Kokonaisravinteiden suhteen ollessa yli 15, voidaan fosforia pitää minimiravinteena. Typen merkitys kasvaa vasta suhteen laskiessa alle 8 (Forsberg ym. 1978). Polvijärvi on siis fosforirajoitteinen. Miniravinnekysymys vaikuttaa myös järvien sinileväkukintariskiin. Typen ollessa miniravinteena, sinileväkukintojen riski on suurempi kuin fosforirajoitteisessa systeemissä. Sinilevät ottavat tarvitsemansa typen veteen liuenneesta ilman molekulaarisesta typestä, 14

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Vedenlaatu kun taas viherlevät pystyvät hyödyntämään vain orgaanisia typen yhdisteitä tai epäorgaanisia typen suoloja. Muille leville käyttökelpoisen typen määrän vähentyessä sinilevien tuotanto kasvaa. 2.1.6 Bruttosedimentaatio Polvijärven pääsyvänteeseen (havaintopaikka Polvijärvi 72) asennettiin bruttosedimentaatiokeräin 4.6.2008. Keräin tyhjennettiin ensimmäisen kerran 18.6.2008 (keräysaika 14 vrk) ja toisen kerran 15.7.2008 (keräysaika 27 vrk). Kolmas sedimentaatiokoe epäonnistui näytteenottimeen kohdistuneen ilkivallan takia. Bruttosedimentaationäytteistä analysoitiin kokonaisfosfori- ja kiintoainepitoisuus. Bruttosedimentaationopeus laskettiin VE Limno-ohjelmalla ulapan fosforipitoisuuden (elokuussa 129,4 µg l -1, ka. 2000-2008) ja samalla havaitun fosforin sedimentaationopeuden (3,6 mg m -2 d -1 ) perusteella kalibroidulla sedimentaatiomallilla. Malli laskee kunkin kuukauden havaittuihin ulapan fosforipitoisuuksiin perustuen kuukausittaiset bruttosedimentaationopeudet. Laskennassa käytettävät sedimentaationopeudet kuvaavat helposti käyttökelpoisen fosforin osuutta. Mitatut bruttosedimentaationopeudet sekä mallin avulla lasketut, laskennassa käytetyt bruttosedimentaationopeudet ovat taulukossa 5. Sedimentaatioarvoja korjattiin painottamalla havaittuja tuloksia orgaanisen aineen osuudella. Koska laskeutuvan aineen orgaanisen aineen osuutta ei määritetty analysoinnin yhteydessä, käytettiin lähtöaineistona Kylylahden kaivoksen YVA selvityksen sedimenttitutkimuksen tuloksia havaintopaikalta Polvijärvi 72. Tulokset kuvaavat sedimentin pintaosan koostumusta (hehkutusjäännös 67 mg l -1, orgaanisen aineen osuus 24,7 %). Taulukko 4. Polvijärven laskennalliset bruttosedimentaationopeudet mg m -2 d -1. 11/05 12/05 1/06 2/06 3/06 4/06 5/06 6/06 7/06 8/06 9/06 10/06 Limnolaskenta (BS malli) 0,29 0,15 0,08 0,08 0,09 0,96 0,96 1,12 2,13 3,54 2,51 0,89 15

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Vedenlaatu 2.2 Veden pinnankorkeuden vaihtelu Polvijärven veden pinnankorkeuden vaihtelua on tarkkailtu vuosina 1977-2004 harvakseltaan (kuva 9). Kesällä 2008, heinä-elokuussa, pinnankorkeutta tarkkailtiin noin kerran viikossa. Mittaustulosten perusteella keskiarvoinen vedenkorkeus on N60 + 91,18 m, vaihteluvälin ollessa N60 + 90,85-91,99 m. Veden pinnankorkeus voi siis maksimissaan nousta 1,14 m edellä esitettyjen pinnankorkeuden vaihtelurajojen välillä. Peruskartan mukainen keskivesi on 91,3 m. m mpy (+ N60) 92,2 92 91,8 91,6 91,4 91,2 91 90,8 90,6 Havainnot 1977 2008 kk keskiarvo Keskivesi 91,18 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 kk Kuva 9. Polvijärven veden pinnankorkeushavainnot vuosina 1977-2008 (n=40), sekä kuukausikohtaiset keskiarvot. 16

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Kuormitus 3. KUORMITUS JA FOSFORITASEET Polvijärven valuma-alueella syntyvä ulkoinen kuormitus koostuu haja-asutuksen jätevesikuormituksesta, hajakuormituksesta (metsät, pellot, taajama-alue) ja pistemäisestä kuormituksesta (jätevedenpuhdistamo). Polvijärven valuma-alueella sijaitsee lisäksi Mondo Minerals Oy:n Vasarakankaan kaivospiiri, jonka kaivostoiminta ei ole nyt käynnissä. Kaivoksen uudelleen käyttöönotosta on laadittu YVA -selostus vuonna 2006. Hankkeeseen liittyvä lupahakemus on käsiteltävänä Itä-Suomen ympäristölupavirastossa. Lisäksi valuma-alueelle on suunnitteilla Kylylahti Copper Oy:n Kylylahden kaivos, jonka vaikutuksista on tehty YVA -selostus 2006. Ympäristölupa kaivoksen perustamiselle on myönnetty joulukuussa 2007. Polvijärven valuma-alueella sijaitsee myös Polvijärven vanha kaatopaikka (Koivukumpu) jolle on kasattu kotitalouksista tulevaa yhdyskuntajätettä sekä suotonauhakuivattua puhdistamolietettä vuoden 1996 loppuun asti. Täyttöalue on maisemoitu toiminnan loppumisen jälkeen. Kaatopaikkavesien tarkkailu tehdään Pohjois-Viinijärven yhteistarkkailun yhteydessä. Polvijärveen tuleva kuormitus on muuttumassa suunnitteilla olevien hankkeiden takia. Mm. jätevedenpuhdistamon pistemäinen kuormitus tullee poistumaan lähivuosina Polvijärvi-Joensuu siirtoviemärihankkeen toteutuessa. Kuormitusta taas voivat lisätä suunnitteilla olevat kaivoshankkeet, joiden toteutusaikataulu ei ole tiedossa. Kuormituslaskelmissa keskityttiin kokonaisfosforiin, sillä fosfori on Polvijärven minimiravinne, rajoittaen siten järvessä tapahtuvaa tuotantoa. Kuormitus laskettiin kaksiosaisesti. Ainetaselaskelmien pohjalta saatiin arvio kuormituksen määrästä (Polvijärveen tulevasta). Hajakuormituksen kuormituslähteiden osuudet laskettiin ominaiskuormitustarkastelun avulla (liite 3). 3.1 Ulkoinen kuormitus Ulkoinen kuormitus laskettiin seuraaville kaukovaluma-alueille (liite 1): Mertajärvi, Kirkkojoki, Jyrkänpuronkanava, Sepänpuron. Ulkoinen kuormitus laskettiin myös Polvijärven lähivaluma-alueelle. 3.1.1 Pistemäinen kuormitus Polvijärven kunnan jätevedenpuhdistamolta Polvijärveen tuleva pistemäinen ravinnekuormitus on peräisin Polvijärven kunnan jätevedenpuhdistamolta. Puhdistamo on otettu käyttöön 1975. Laitosta on saneerattu 1990- luvulla. Puhdistamo on tyypiltään aktiivilietemenetelmään perustuva, jälkisaostuksella täydennetty rinnakkaissaostuslaitos. Rinnakkaissaostuksessa käytetään saostuskemikaalina ferrosulfaattia ja jälkisaostuksessa alumiinipohjaisia saostuskemikaaleja. Puhdistamo purkaa puhdistetut jätevedet avo-ojaa pitkin Jyrkänpuronkanavaan ja edelleen Kirkkojokea pitkin Polvijärveen. Puhdistamon vaikutusta alapuoliseen vesistöön tarkkaillaan Pohjois-Viinijärven yhteistarkkailun yhteydessä (puhdistamon alapuolinen piste Jyrkänpuronkanava 70). Puhdistamo on saavuttanut sille asetetut puhdistusvaatimukset. 17

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Kuormitus Polvijärven ja Joensuun välille on suunnitteilla siirtoviemäri. Hankkeen toteutuessa taajama-alueella syntyvien yhdyskuntajätevesien aiheuttama pistekuormitus poistuu. Vuonna 2007 puhdistamolta kohdistui vesistöön 31 kg a -1 kokonaisfosforikuormitus, kokonaistypen osalta kuormitus oli 4 561 kg a -1. Jätevedenpuhdistamon vuoden 2007 puhdistusteho oli kokonaisfosforin osalta 97,6 % ja kokonaistypen osalta 32,4 % (Hartikainen ja Sipilä 2008). Vuosina 2000-2007 puhdistamolta vesistöön kohdistunut kuormitus on vaihdellut fosforin osalta välillä 31-67,5 kg a -1, keskiarvon ollessa 45,6 kg a -1. Puhdistusprosentti on ollut välillä 94,1-97,6 %, lupaehtojen mukaisen puhdistusvaatimuksen ollessa fosforin osalta vähintään 93 % (Oiva, Vahti ympäristösuojelun tietojärjestelmä). 3.1.2 Haja-asutuksen kuormitus Polvijärven valuma-alueen haja-asutuksen (vakituinen ja vapaa-ajan asutus) jätevesistä aiheutuvaa kuormitusta selvitettiin haja-asutusalueen kiinteistöjen vesihuoltoa kartoittavan kirjeen ja karttatarkastelun perusteella, kunnan viemäröintitietoja hyödyntäen. Kiinteistöjen vesihuoltoa käsitteleviä kyselykirjeitä jaettiin yhteensä noin 123 kpl, joista palautettiin 12 kpl. Palautusprosentti oli siis vain 10. Vastanneista 9 oli vakituisesti asuttuja kiinteistöjä. Vapaa-ajan kiinteistöjen osalta tiedot jätevesien käsittelyjärjestelmistä saatiin kolmelta kiinteistöltä. Vastanneista vakituisesti asutuista kiinteistöistä kahden kiinteistön kaikki jätevedet johdetaan kunnalliseen viemäriverkkoon. Kolmella kiinteistöistä on käytössä umpisäiliö jätevesiä varten (yhden osalta harmaat vedet johdetaan saostuskaivon ja imeytyskentän yhdistelmään). Kolmen kiinteistön osalta kaikki jäteveden johdettaan saostuskaivoihin ja yhden kiinteistön osalta saostuskaivon ja imeytyskentän yhdistelmään. Käytössä olevista saostuskaivoista uusimmat oli rakennettu vuonna 2003 ja 1995. Vanhimmat saostuskaivot olivat 1940- ja 1960-luvuilta. Heikon vastausprosentin takia kyselykirjeen tuloksia ei voitu käyttää haja-asutuksen kuormituksen arvioimiseen, vaan haja-asutuksen kuormituksen osuus Polvijärveen kohdistuvasta kuormituksesta laskettiin karttatarkastelun perusteella. Karttatarkastelussa Polvijärven valuma-alueesta rajattiin pois viemäröinnin piiriin kuuluvat alueet ja jäljelle jäävältä alueelta laskettiin kiinteistöjen lukumäärä. Haja-asutuksen kuormitus laskettiin olettaen että haja-asutusalueen kiinteistöissä asuu 2 henkilöä/kiinteistö. Fosforin kuormitusarvona käytettiin arvoa 1,8 g/hlö/d (Paavilainen 2003, Kaakkois-Suomen ympäristökeskus 2005). Jätevesien käsittely- ja vesistöönjohtamistapa vaikuttavat suuresti siihen, mikä osuus potentiaalisesta kuormituksesta lopulta kulkeutuu vesistöihin. Kaikki asutuksen aiheuttama laskennallinen kuormitus ei päädy vesistöön. Mm. asutuksen etäisyys vesistöstä vähentää vesistökuormitusta. Taulukossa 5. on esitetty arvio haja-asutusalueelta tulevasta fosforikuormituksesta ja sen jakautumisesta Polvijärven osavaluma-alueiden kesken. Kiinteistöjen etäisyyttä vesistöstä, sekä kiinteistökohtaisia puhdistusjärjestelmiä ei ole huomioitu kuormituslaskelmassa. 18

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Kuormitus Taulukko 5. Polvijärven valuma-alueen haja-asutuksen aiheuttama kuormitus. Mertajärven Kirkkojoen Jyrkänpuronkanavan Sepänpuron Lähivaluma YHT. va. va. va. va. alue Kiinteistöt, kpl 66 23 52 74 29 244 Asukkaita/kiinteistö 2 2 2 2 2 Asukkaita yhteensä 132 46 104 148 58 488 P g/d 237,6 82,8 187,2 266,4 104,4 N g/d 1 584,0 552,0 1 248,0 1 776,0 696,0 P kg/a 86,7 30,2 68,3 97,2 38,1 320,6 3.1.3 Hajakuormitus (pellot, metsät ja taajama-alue) Eri maankäyttömuotojen osuudet valuma-alueen pinta-alasta määritettiin peruskartan avulla. Eri maankäyttömuotojen ominaiskuormitusarvoina käytettiin seuraavia lukuja fosforin osalta (Melanen 1981, Kortelainen & Saukkonen 1998, Tikkanen ym. 1985 ja Bhanduri ym. 2000): pelto, 110 kg P km -2 a -1 metsä ja suo, 9 kg P km -2 a -1 pientalo- ja kerrostaloasutus, 30 kg P km -2 a -1 teollisuusalueet, 86 kg P km -2 a -1 yleiset palvelualueet (virastorakennukset, koulut jne.), 42 kg P km -2 a -1. Maankäyttöön perustuva ominaiskuormituslaskelma kertoo valuma-alueella potentiaalisesti syntyvän kuormituksen. Kaikki valuma-alueella syntyvä kuormitus ei kuitenkaan päädy Polvijärveen, vaan osa pidättyy matkalla 1 (liite 3). Polvijärven kunnalta saatujen tietojen (Mutanen 2008) mukaan Polvijärven valumaalueen pelloista noin puolet on tällä hetkellä viljelyksessä. Valuma-alueilta tulevasta kuormituksesta vähennettiin siten 30 % peltojen osalta. Mertajärven valuma-alueelta tulevasta kuormituksesta vähennettiin Mertajärveen pidättyvä osuus (76 %). Jotta ominaiskuormituslaskelma saatiin vastaamaan ainetaselaskelman mukaista ulkoisen kuormituksen määrää, vähennettiin kaukovaluma-alueiden kuormituksesta vielä 23 % (liite 3). 1 Kuormituksesta osa pidättyy valuma-alueelle, mm. yläpuolisiin järviin ja maaperään. Polvijärven yläpuoliseen Mertajärveen pidättyvä ravinteiden määrä laskettiin seuraavasti: R (kg a -1 ) = K (kg a -1 ) ((Q (m 3 s -1 ) * Kok-P (µg l -1 ) * 0,0864) * 365) R = retentio (kg a -1 ) K = ominaiskuormitus (kg a -1 ) Q = virtaama (m 3 s -1 ) Valunta-arvoina käytettiin Viinijoen valuma-alueelle (04.356) vuosille 2000-2007 mallinnettuja valuntaarvoja. Mertajärven virtaama (m 3 s -1 ) laskettiin vuosien 2000-2007 keskiarvoisen valunnan (mm d -1 ) ja Mertajärven valuma-alueen pinta-alan tulona. Mertajärven virtaamaan lisättiin myös järvialtaaseen kertyvän vesimäärän (sadanta-haihdunta*järven pinta-ala) aiheuttama virtaama. Veden fosforipitoisuutena käytettiin näytepisteen Mertajärvi 20 vuosien 2004, 2007 ja 2008 havaintojen (n=3) keskiarvoista päällysveden fosforipitoisuutta 20,3 µg/l. Mertajärveen tuleva kuormitus on 234,5 kg a -1. Alapuoliseen järveen siirtyy 56,1 kg a -1, joten retentio on 76,1 %. 19

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Kuormitus Polvijärven valuma-alueella syntyvä ulkoinen kuormitus on esitetty taulukossa 7. Taulukossa ei ole otettu huomioon fosforin pidättymistä valuma-alueella. Taulukko 6. Polvijärven valuma-alueella syntyvä fosforikuormitus. Osavaluma alue km 2 Valuma alueella syntyvä kuormitus, kg P/a Mertajärven va. 8,7 268 Kirkkojoen va. 2,9 91 Sepänpuron va. 11,7 271 Jyrkänpuronkanavan va. 4,4 156 Lähivaluma alue 1,7 86 JÄTEVEDENPUHDISTAMO 31 YHTEENSÄ 903 3.1.4 Laskentatulokset Polvijärven valuma-alueella syntyvä, maankäyttöön ja ominaiskuormitusarvoihin perustuva ulkoinen kuormitus on jätevedenpuhdistamo mukaan lukien 903 kg P a -1. 3.2 Fosforitase Ominaiskuormitustarkastelun lisäksi Polvijärvelle tehtiin ainetaselaskelma VE-Limno ohjelman avulla. Ainetaselaskelma tehtiin fosforille, joka on Polvijärven minimiravinne. Laskennan pohjana käytettiin Polvijärven hydrologiaan ja havaittuihin ainepitoisuuksiin liittyviä tietoja. Valunta-aineisto ainetaselaskelmaa varten tilattiin Suomen ympäristökeskuksen (SY- KE) hydrologian yksiköltä. Valunta laskettiin ajalle 1.1.2000-31.12.2007. Valunta on laskettu valuma-alueelle 04.356 (Viinijoen valuma-alue). Käytetyt virtaamat perustuvat tietokonemallinnukseen, jossa laskentaväli on yksi päivä. Kuormituslaskentaa varten päivittäisistä havainnoista laskettiin kuukausikeskiarvot. Kaukovaluma-alueiden kuormitus laskettiin virtaaman ja havaittujen fosforipitoisuuksien tulona (näytepisteet on esitetty liitteessä 2): Kaukovaluma-alueiden fosforin kuukausikohtaisina pitoisuusarvoina käytettiin Polvijärveen laskevista ojista vuosina 2000-2007 havaittuja pitoisuuksia (kuva 10). Puuttuvilta osin uomakohtainen kuukausikeskiarvo arvioitiin olemassa olevien havaintojen perusteella. Havaintopaikat on esitetty liitteessä 2. Kaukovaluma-alueet (liite 1, kartta): o Kirkkojoen valuma-alue (sis. Mertajärven alueen). Kuormitus laskettiin havaintopaikan Kirkkojoki 185 pitoisuuksien perusteella (kuva 10). o Jyrkänpuronkanavan valuma-alue. Kuormitus laskettiin havaintopaikan Jyrkänpuro 79 havaittujen pitoisuuksien perusteella (kuva 10). Jyrkänpuron kautta tulevaan kuormitukseen ei siis sisällytetty jätevedenpuhdistamon kautta tulevaa kuormitusta. 20

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Kuormitus o Sepänpuron valuma-alue. Koska havaintopaikasta Sepänpuro 385 on vain yksi havainto, laskettiin Sepänpuron kautta tulevien vesien fosforipitoisuus jakamalla valuma-alueelta tuleva ulkoinen kuormitus (ominaiskuormitus + haja-asutuksen kuormitus) tulovirtaamalla. Pitoisuudeksi saatiin 68,4 µg/l. ((248 P kg a -1 /365)/ (0,115 m 3 /s*86400))*1000000=68,4 µg/l Kok.P µg/l 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Kirkkojoki 185 2000 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 kk 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 ka. 00 07 (ainetase) Kok.P µg/l 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Jyrkänpuro 2000 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 kk 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 ka. 00 07 (ainetase) Kuva 10. Polvijärveen laskevien ojien havaitut kokonaisfosforipitoisuudet, sekä ainetaselaskennassa käytetyt arvot. Jyrkänpuron osalta ei ole huomioitu maksimipitoisuuksia (katkoviivalla ympyröidyt havainnot). Lähivaluma-alueen kuormitus laskettiin valuman ja pelto-osuuden mukaisen pitoisuuden tulona: Valuman aineistona käytettiin samoja hydrologiatietoja kuin kaukovalumaalueillakin. Lähivaluma-alueelta tuleva ainemäärä arvioitiin Rekolaisen (1989) tutkimusten mukaisesti (kuormitus lisääntyy pelto-osuuden kasvaessa), metsäisen valumaalueen kuormituksen ollessa 10 kg km -2 a -1. Sadannan havaintoaineistona käytettiin SYKE:n toimittamia sadannan aluearvoja Viinijoen valuma-alueelle 04.356 ajalta 1.1.2000-31.12.2007. Haihdunnan havaintoaineistona käytettiin Suomen ympäristökeskuksen hydrologian yksikön valuma-alueelle 04.356 laskemia haihdunta-arvoja (mm d -1 ). 21

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Kuormitus Ainelaskeuman havaintoaineistona käytettiin Ilomantsin Naarvan vuoden 1990 arvoja. Ulappapitoisuudet sekä muut lähtötiedot: Ulappapitoisuuden havaintoaineistona käytettiin Polvijärven vuosien 2000-2008 vedenlaatuanalyysituloksia (näytepiste Polvijärvi 72). Mittaustulokset sovitettiin ulappapitoisuuden vuodenaikaisrytmiin (kuva 11). Polvijärvi 72 200 Havaittu Malli 2007 2006 Kokonaisfosfori µg/l 150 100 50 0 1.11 1.12 31.12 31.01 1.03 1.04 1.05 31.05 1.07 31.07 31.08 30.09 30.10 Kuva 11. Polvijärven vedenlaatumittauksissa havaitut pitoisuudet, sekä ainetaselaskennassa käytetyt kokonaisfosforipitoisuudet. Kalastuksen kautta järvestä poistuvaa ainemäärää (kg d -1 ) ei huomioitu, sillä Polvijärveen kohdistuva kalastuspaine on nykyisellään vähäinen. Pohjavesien määräksi arvioitiin 5 % lähivaluma-alueelle tulevasta sadannasta. 3.2.1 Fosforitaseen laskentaperusteita Ravinnetaseen peruslähtökohtana on yhtälö, jossa on huomioitu viisi perustekijää. Yhtälö on esitetty mm. Järvien kunnostuksen ja hoidon perusteet -kirjassa (Lappalainen ja Matinvesi 1990), joten tässä esitetään vain laskennan perusperiaatteet. Lisäksi laskentatapaa on esitelty Vesitalous-lehden numeroissa 1-3 vuonna 1999. Taseyhtälö on: 1) UK + SK = LP + BS + dm/dt jossa UK = ulkoinen kuormitus SK = sisäinen kuormitus LP = luusuasta poistuva ainevirta BS = bruttosedimentaatio dm/dt = vesimassan ainesisällön muutos Tällöin sisäinen kuormitus voidaan laskea jäännöstekijänä edellisen perusteella: 22

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Kuormitus 2) SK = LP + BS + dm/dt - UK Laskenta tehtiin VE-Limno -ohjelman avulla. Ohjelmassa kukin ainetaseen tekijä käsitellään yksityiskohtaisesti. Syöttötietojen avulla ohjelma laskee kuukausittaiset arvot ainevirroille, jotka muodostuvat sekä ulkoisista että sisäisistä tekijöistä. 3.2.2 Tulokset ja tulosten tarkastelu Polvijärveen kohdistuva kokonaisfosforikuormitus muodostuu sisäisestä ja ulkoisesta kuormituksesta, sekä pistemäisestä jätevesikuormituksesta. Polvijärven fosforitase on esitetty liitteessä 4. Ainetaselaskelmien mukaan Polvijärveen kohdistuva kokonaiskuormitus on 628 kg P a -1, josta ulkoisen fosforikuormituksen osuus on 529 kg P a -1 (avovesikaudella touko-lokakuussa 1,22 kg d -1 ja talvella marras-huhtikuussa 1,68 kg d -1 ) ja sisäisen kuormituksen osuus 98,5 kg P a -1 (avovesikaudella 0,67 kg d -1 ). Ulkoisen kuormituksen osuus kokonaiskuormituksesta on 84 % ja sisäisen 16 % (vuosikeskiarvosta). Polvijärveen kohdistuva ulkoinen kuormitus on suurimmillaan keväällä, huhti- ja toukokuussa (kuva 12), kun valuma-alueelta kulkeutuu sulamisvesien kuljettamana ravinteita. Kesällä viipymän pidentyessä ja järven kerrostuessa, alusveden happitilanteen heikentyessä sisäisen kuormituksen osuus kasvaa. Avovesikaudella sisäisen kuormituksen osuus on 36 % päiväkohtaisesta kokonaiskuormituksesta (1,88 kg P d -1 ). 25 Sisäinen kuormitus Ulkoinen kuormitus 20 mg m -2 d -1 15 10 5 0-5 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Kuukaudet Kuva 12. Polvijärven kokonaiskuormituksen jakautuminen ulkoiseen ja sisäiseen kuormitukseen. Vollenweiderin ulkoisen kuormituksen sietorajamallinnuksen perusteella Polvijärveen nykyisin tuleva ainetaselaskelman mukainen ulkoinen kuormitus ylittää järven sietokyvyn (kuva 13). Polvijärveen tuleva ulkoinen kuormitus on siis nykyisellään liian suurta. Ulkoisen kuormituksen (529 kg P a -1 ) aiheuttama fosforin sekoituspitoisuus Polvijärvessä on 56 µg l -1, vuoden keskiarvoisen virtaaman ollessa 0,299 m 3 s -1. Sekoituspitoisuus on erittäin rehevän järven tasoa. 23

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Kuormitus 10,0 Kriittiset kuormitukset Vollenweiderin (1975) mukaan Ulk. kuorm. kriittinen raja Lc g m -2 a -1 P 1,0 0,1 Nykytilanne A (-50 %) B (-75 %) C (+100 %) D (-80 %) 0,0 0,1 1 10 100 1000 Q/A, m s -1 (Hydraulinen pintakuorma) Kuva 13. Polvijärveen kohdistuva ulkoinen kuormitus (529 kg a -1 ) järven sietokykyyn nähden, virtaaman ollessa 0,299 m 3 s -1 (vuosien 00-08 keskivirtaama). Ulkoisen kuormituksen kuormituslähteiden osuudet on esitetty kuvassa 14. Hajaasutuksen jätevesien kuormitusosuus ulkoisesta kuormituksesta on 39 %. Seuraavaksi suurin kuormituslähde ovat metsäalueet (24 %) ja pellot (22 %). Polvijärven kunnan jätevedenpuhdistamon osuus on noin 6 % ulkoisesta kuormituksesta. Polvijärven kuormituslähteiden osuudet kokonaiskuormituksesta (529 kg a 1 ) 3 % Maatalous 6 % 6 % 24 % 22 % 39 % Haja asutus Taajama (asutus, teoll. Yms.) Jv puhdistamo Metsät Suot Kuva 14. Polvijärveen kohdistuvan ulkoisen fosforikuormituksen kuormituslähteiden osuudet (kuormitus 529 kg a -1 ). Kuvassa 15 on eritelty ulkoisen kuormituksen jakautuminen eri osavaluma-alueille. 24

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Kuormitus Kuva 15. Polvijärven osavaluma-alueilta tuleva kuormitus (kg a -1 ) ja ominaiskuormitus (kg a -1 km -2 ), sekä kuormituksen jakautuminen kuormituslähteittäin eri osavalumaalueilla. Luonnon taustakuormituksen vaikutus Polvijärven tilaan on pieni, sillä verrattaessa luonnon taustakuormaa (6-7 kg km -2 a -1 ) Polvijärven lähivaluma-alueelta tulevaan kuormitukseen, on lähivaluma-alueen vuosittainen ominaiskuormitus on 5 kertaa luonnonkuormitusta suurempi (kuva 16). Osavaluma-alueet voidaan asettaa ns. prioriteettijärjestykseen alueelta tulevan kuormituksen perusteella (kuva 16). Laskelmien mukaan Polvijärven lähivaluma-alueelta tuleva kuormitus on prioriteettijärjestyksessä ensimmäinen, jos valuma-alueella mietitään ulkoisen kuormituksen vähentämistä. Lähivaluma-alueen ja Sepänpuron osalta tulos ei ole yhtä tarkka kuin Jyrkänpuronkanavan ja Kirkkojoen osalta, joissa tulokset perustuvat havaittuihin ja mallinnettuihin pitoisuuksiin ja virtaamiin. Lähivaluma-alueen ominaiskuormituslaskelma perustuu Rekolaisen (1989) kuormituksen laskentamalliin. Sepänpuron kautta tulevien vesien fosforipitoisuus laskettiin virtaaman ja ominaiskuormituksen avulla. 25

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Kuormitus Ominaiskuormitus kg km -2 a -1 40 35 30 25 20 15 10 5 0 1. prior. Luonnontila 6-7 kg km -2 a -1 0 50 100 150 200 250 300 Kuormitus kg / vuosi Kirkkojoki Sepänpuro Lähivaluma-alue Jyrkänpuronkanava Kuva 16. Polvijärven eri osavaluma-alueilta tulevan ulkoisen kuormituksen vertailu luonnon taustahuuhtoumaan. 3.2.3 Johtopäätökset ravinnetaselaskelmasta Polvijärveen tuleva ulkoinen kuormitus ylittää nykyisin järven kuormitussietokyvyn. Ulkoinen kuormitus on Polvijärven rehevyysongelmien taustalla. Ainetaselaskelmien mukaan Polvijärven ulkoisen fosforikuormituksen vuosikeskiarvo on 529 kg a -1 (avovesikaudella 1,22 kg d -1 ja talvella 1,68 kg d -1 ), josta ihmistoiminnan osuus on noin 80 %. Sisäisen kuormituksen vuosikeskiarvo on 98,6 kg a -1, eli 16 % vuosittaisesta kokonaiskuormituksesta (628 kg a -1 ). Polvijärven ulkoinen kuormitus on suurimmillaan keväällä, huhti- ja toukokuussa, kun valuma-alueelta kulkeutuu sulamisvesien mukana ravinteita. Kesällä viipymän pidentyessä ja järven kerrostuessa sisäisen kuormituksen osuus kasvaa. Polvijärven kunnostusta suunniteltaessa huomio tulisi ensisijaisesti kiinnittää ulkoisen kuormituksen vähentämiseen. Ulkoista kuormitusta tulisi vähentää erityisesti lähivaluma-alueelta ja Sepänpuron kaukovaluma-alueelta, sillä niiltä tulevan kuormituksen määrä on suurin osavaluma-alueen pinta-alaa kohti laskettuna. Kuormitusvähennykset tulisi kohdistaa haja-asutuksesta, maataloudesta ja metsätaloudesta peräisin olevaan kuormitukseen, koska niiden kuormitusosuudet ovat suurimmat eri osavalumaalueilla. Mertajärven valuma-alueella tehtävien kuormitusvähennysten vaikutukset tulevat olemaan Polvijärven kannalta vähäiset, sillä Mertajärvi toimii tehokkaana ravinteiden pidättäjänä. Mertajärveen tulevasta kuormituksesta vain 24 % siirtyy alapuoliseen vesistöön, Polvijärveen. 26

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Kuormitus 3.2.4 Virhetarkastelu Esitettyjen laskelmien tarkkuuteen vaikuttavat useat tekijät. Esimerkiksi hydrologiset tiedot eivät ole täysin tarkkoja, sillä Suomen ympäristökeskuksen vesistömallin avulla saatavat laskelmat eivät perustu tutkimusalueella havaittuun aineistoon, vaan valtakunnallisen havaintoverkon tuloksiin. Polvijärven valunta-aineistona käytettiin Suomen ympäristökeskuksen vesistömallin Viinijoen valuma-alueelle (04.356) laskemia päiväarvoja vuosille 2000-2007. Päiväarvoista laskettiin kuukausikohtaiset keskiarvot. Ainetaselaskelmassa ulkoisen kuormituksen osalta suurin epävarmuus sisältyy hajakuormituksen määrän arvioimiseen. Rekolaisen (1989) tulokset taustahuuhtoumista ovat jo kahden kymmenen vuoden takaa, mutta kuitenkin käyttökelpoisia vielä tällä hetkelläkin. Polvijärven valuma-alueesta ominaisarvojen perusteella jouduttiin laskemaan lähivaluma-alueen (noin 6 % valuma-alueen pinta-alasta) kuormitus. Ominaiskuormituslaskelmien osalta haja-asutuksen kuormituksen arviointi ei ollut kovin tarkka, sillä kunnan viemäriverkoston ulkopuolelle jäävien kiinteistöjen lukumäärä laskettiin kartalta. Tarkkojen kiinteistökohtaisten tietojen puuttuessa laskelmissa ei voitu huomioida käytössä olevien kiinteistökohtaisten jätevesien puhdistusjärjestelmien vaikutusta kuormitukseen. Laskelmissa ei myöskään huomioitu, oliko kyseessä kesäasunto vai ympärivuotisesti asuttu kiinteistö, tai kuinka kaukana kiinteistö oli vesistöstä. Laskelmissa käytettiin kiinteistökohtaisena asukaslukumääränä arvoa 2 ja asutuksen potentiaalisen kuormituksen arvona 1,8 g P d -1 asukasta kohden. Ominaiskuormituslaskelmissa virhettä syntyi todennäköisesti myös maatalouden kuormituksen osalta. Laskelmat eivät ole tarkkoja, sillä tiedossa ei ollut valuma-alueen peltojen tarkkoja viljelymuotoja tai valuma-alueella mahdollisesti toteutettuja maatalouden vesiensuojelutoimenpiteitä (suojavyöhykkeet yms.). Virhettä korjattiin kuitenkin vähentämällä maatalouden kuormituksesta 30 %, koska Polvijärven kunnalta saatujen tietojen mukaan alueen pelloista nykyisin vain noin 50 % oli viljelyksessä vuonna 2008. Sisäisen kuormituksen arvioimiseen vaikuttaa merkittävästi bruttosedimentaatiomittausten onnistuminen. Polvijärvellä bruttosedimentaatiomittauksien avulla ei saatu niin täsmällistä tietoa kuin oli tarkoitus, näytteiden analysoinnissa tapahtuneen informaatiokatkoksen takia. Näytteistä jäi analysoimatta kuiva-aineen hehkutushäviö. Hehkutushäviön puuttuessa sedimentaationopeuksia ei voitu painottaa havaitulla orgaanisen aineen osuudella. Mitatun tiedon puuttuessa orgaanisen aineen osuutena käytettiin Kylylahden kaivoksen YVA selvitykseen liittyvän Polvijärven sedimenttitutkimuksen tuloksia havaintopaikalta Polvijärvi 72. 3.3 Ulkoinen kuormitus tulevaisuudessa Skenaario 1: Polvijärven jätevedenpuhdistamon yhdistäminen Joensuun puhdistamon siirtoviemäriin Polvijärven kunnan jätevedenpuhdistamon yhdistäminen Joensuun puhdistamon siirtoviemäriin poistaisi tulevaisuudessa puhdistamolta Polvijärveen kohdistuvan fosfori- ja typpikuormituksen. Puhdistamon liittämistä siirtoviemäriin on kaavailtu vuodelle 2014. 27

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Kuormitus Puhdistamolta kohdistuu alapuoliseen vesistöön fosforin ja typen lisäksi myös muuta kuormitusta, kuten orgaanista ainesta (BOD 7-ATU ) ja kiintoainesta. Polvijärven rehevyyden kannalta fosfori on kuitenkin merkityksellisin. Puhdistamolta tulevien vesien vaikutus Polvijärven tulovirtaamaan ja sitä kautta viipymään on hyvin pieni. Puhdistamolta tulevien vesien virtaama on vain noin 0,005 m 3 s -1, eli 3 % vuosien 00-07 keskiarvoisesta kesäaikaisesta tulovirtaamasta (0,17 m 3 s -1 ) ja 1,7 % vuosien 00-07 keskiarvoisesta tulovirtaamasta (0,299 m 3 s -1 ). Puhdistamon kuormituksen (v. 2007: 31 kg P a -1, 00-07 ka. 45,6 kg P a -1 ) poistuessa Polvijärven vuosittainen ulkoinen fosforikuormitus pienenee noin 6-9 %. Sekoituspitoisuuden muutoksen perusteella järven fosforipitoisuuden voidaan olettaa laskevan noin 4-6 µg l -1. Tällöin Polvijärven fosforipitoisuuden vuosikeskiarvo olisi noin 62-64 µg l -1. Kesäaikaisessa kuormitustilanteessa (445 kg P a -1 ) puhdistamon poistuminen merkitsisi 7-10 % kuormitusvähennystä, jolloin fosforipitoisuus laskisi arvoon 78-81 µg l -1. Puhdistamon poistuessa Polvijärvi olisi edelleen luokiteltavissa fosforipitoisuuden perusteella erittäin reheväksi. Fosforipitoisuuden muutosta on tarkasteltu myös toimenpidesuositukset osiossa, kappaleessa 3. Vollenweiderin (1975) ulkoisen kuormituksen sietorajatarkastelun perusteella puhdistamolta tulevan kuormituksen poistuessa ulkoinen kuormitus ylittäisi edelleen Polvijärven kuormitussietokyvyn. Siirtoviemärin toteutuessa myös puhdistamolta tuleva typpikuormitus poistuisi. Käytännössä typpikuormituksen vähenemisellä olisi suurin vaikutus talviaikaiseen vedenlaatuun. Talviaikana jätevesien mukana Polvijärveen tulevasta typpikuormituksesta suurin osa on ammoniumtyppeä, joka nitraattitypeksi hapettuessaan kuluttaa järven happivarantoa. Ammoniumtypen aiheuttaman hapenkulumisen poistuessa talviaikaiset happiongelmat saattavat pienentyä. Siirtoviemärin toteutumisella olisi myös positiivisia vaikutuksia järven hygieeniseen laatuun. Skenaario 2: kaivoshankkeiden toteutuminen Polvijärven valuma-alueelle on suunnitteilla kaksi kaivoshanketta, joista toiselle on jo myönnetty ympäristölupa toiminnan aloittamista varten. a) Kylylahden kaivos (ympäristölupa myönnetty 19.12.2007, Dnro ISY-2006- Y-236) Kylylahden kaivospiirin alueelta vedet laskevat nykyisin Polvijärveen kolmea eri reittiä. Alueen pohjoisosasta (Kunttisuo) vedet kulkevat Jyrkänpuron kanavaa pitkin Kirkkojokeen ja edelleen Polvijärveen. Alueen keskiosista (Purnulammet ja Ruoholammet) vedet laskevat nykyisin Kylylampeen ja edelleen Polvijärveen. Alueen länsiosista virtaa pieni määrä vesiä ojaa pitkin Sepänpuroon ja edelleen Polvijärveen. Suunnitteilla oleva kaivosalue sijaitsee siis kokonaan Polvijärven valuma-alueella. Toteutuessaan kaivoksen arvioitu elinkaari on noin 13-14 vuotta. Suunnitelmien mukaan kaivoksen toiminnassa tarvittavat prosessivedet tullaan ottamaan maanalaisen kaivoksen kuivanapitovesistä (kaivokseen purkautuva kalliopohjavesi), sekä ajoittain Polvijärven valuma-alueella olevasta Vasarakankaan avolouhoksesta. Prosessivesiä ei tullaa ottamaan Polvijärvestä, Jyrkänpuronkanavasta tai Kirkkojoesta. Kaivostoiminnan aikana purkuvedet tullaan johtamaan putkea pitkin Polvijärveen. Purkuvesien määrä 28

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Kuormitus tulee olemaan enimmillään noin 3 630 m 3 d -1 (0,042 m 3 s -1 ) ja keskimäärin noin 2 980 m 3 d -1 (0,034 m 3 s -1 ). Jos purkuvedet todella lisäävät Polvijärveen valuma-alueelta tulevien vesien määrää, lisääntyisi Polvijärveen tulovirtaama kesäajan keskiarvoisessa virtaamatilanteessa noin 20 % ja vuoden keskiarvoisessa virtaamatilanteessa noin 11 %. Taulukossa 7. on esitetty virtaaman lisääntymisen vaikutus Polvijärven fosforipitoisuuteen sekoituspitoisuuden muutoksen perusteella arvioituna. Kuormitusarvona on käytetty ulkoisen kuormituksen vuosikeskiarvoa 529 kg a -1 ja kesäajan kuormituskeskiarvoa 445 kg a -1. Taulukko 7. Kylylahden kaivoksen purkuvesien vaikutus Polvijärven viipymään ja fosforipitoisuuteen 2000 2007 Kuormitus, kg a 1 Nykyinen virtaama, Uusi virtaama Nykyinen viipymä, Uusi viipymä, Sek. pit. muutos Kok.P µg P l 1 m 3 s 1 m 3 s 1 d d % Kesäaikana 445 0,17 0,204 19 16 17 87 72 Vuositasolla 529 0,299 0,333 11 10 10 68 61 Kaivosalueelta tulevien purkuvesien fosforipitoisuudesta ei ole tietoa ja täten niiden vaikutusta ulkoisen kuormituksen määrään ja Polvijärven päällysveden fosforipitoisuuteen ei voida arvioida. Merkittävin kaivoksen kuormittava haitta-aine tulee olemaan nikkeli (Ni), sekä kaivosvesille tunnusomainen kohonnut kiintoaine- ja sulfaattipitoisuus, sekä alhainen ph. Kaivostoiminnan aikana vesistöön purettavan veden nikkelipitoisuuden arvioidaan olevan 0,05-0,1 mg l -1, ajoittainen maksimipitoisuus voi olla luokkaa 0,5 mg/l. Keskimääräinen kiintoainepitoisuus tulee arvion mukaan olemaan 1-5 mg l -1. Huippuarvot voivat olla vuodenajasta riippuen luokkaa 10 mg l -1. Vesistöön purettavien vesien ph:n arvioidaan vaihtelevan välillä 6-8. Sulfaattipitoisuus taas tulee olemaan luokkaa 100-300 mg l -1. Räjähdysaineiden käyttö kaivoksen louhintatöissä aiheuttaa kaivoksen kuivatusveteen edellä mainittujen lisäksi myös nitraattipäästöjä (NO 3 ), joista suurin osa on peräisin räjähtämättä jääneestä räjähdysaineesta (Suomen IP-Tekniikka Oy). Vasarakankaan louhoksen typpipäästöä voitaneen arvioida yhtiön Horsmanahon louhoksen päästöjen perusteella. Horsmanahossa typpikuorma vesistöön on ollut vuonna 2007: 1784 kg a -1, 2006: 879 kg a -1, 2005: 1253 kg a -1, 2003: 855 kg a -1. Nitraatti ja ammonium ovat leville käyttökelpoisia ravinteita. Suunnitteilla olevien kaivosten nitraattityppikuormituksen ei todennäköisesti tulisi kuitenkaan olemaan merkitystä Polvijärven rehevyyden kannalta, fosforin ollessa tuotantoa rajoittava minimiravinne. Näin on havaittu mm. Ala-Jalkajärven ja Peräjärven tapauksessa, typpikuormituksen lisääntyessä kaivostoiminnan aloittamisen seurauksena. Kummankaan järven rehevyystaso ei noussut typpikuormituksen seurauksena (Oravainen 2005). Voimakkaalla typpikuormituksella ei myöskään ollut vaikutusta Tampere-Pirkkalan lentoaseman läheisyydessä olevan Hahmonjärven tilaan. Vaikka alusvesi oli hapeton, järvessä ei havaittu rehevyysongelmia. Lentokentän liukkauden torjunnassa käytetyn urean (sisältää typpeä) käytön loppuessa typpipitoisuudet alenivat järvessä radikaalisti ja järven tila heikkeni. Aiemminkin hapeton alusvesi muuttui typpikuormituksen loppuessa pelkistyneeseen tilaan, vapauttaen pohjasta ravinteita (Oravainen 2005). Urean sisältämä nitraatti (NO 3 ) toimi esimerkkitapauksissa hapetus-pelkistysreaktioissa hapen lähteenä, kun veteen liuennut happikaasu (O 2 ) oli jo käytetty loppuun. Nitraatti esti siis sisäisen 29

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Kuormitus kuormituksen, eli pelkistävien olosuhteiden aiheuttaman ravinteiden vapautumisen sedimentistä. b) Vasarakankaan kaivos (lupavaiheessa) Vasarakankaan kaivos on ympäristölupavaiheessa. Kaivoksen ympäristövaikutusten arviointiselostus on laadittu vuonna 2006 (Suomen IP-Tekniikka Oy 24.3.2006). Vasarakankaan vanha avolouhos sijaitsee pääosin Jyrkänpuronkanavan valuma-alueella, joka laskee Polvijärveen. Pieni osa kaivospiirin lounaisosasta kuuluu Kylylammen valumaalueeseen. Kaivospiirin pohjois- ja koillisosan pintavedet laskevat koilliseen Kuikkalammen kautta Vihtapuroon ja edelleen Höytiäiseen. Vasarakankaan louhoksiin kertyviä pinta- ja pohjavesiä, sekä läjitysalueiden suotovesiä arvioidaan purettavan enimmillään noin 5500 m 3 d -1 (0,064 m 3 s -1 ) Jyrkänpuronkanavaan kaivoksen toiminnan aikana (Itä-Suomen ympäristölupaviraston kuulutus 12.2.2008, Dnro ISY-2007-Y207). Kaivoksen purkuvedet lisäisivät Polvijärven tulovirtaamaa vuositasolla noin 21,4 % ja kesäajan virtaaman keskiarvoon verrattuna 37,6 % (taulukko 8). Jyrkänpuronkanavasta vedet virtaavat Kirkkojokeen ja edelleen Polvijärveen. Taulukossa 8. on esitetty virtaaman lisääntymisen vaikutus Polvijärven fosforipitoisuuteen sekoituspitoisuuden muutoksen perusteella arvioituna, fosforikuormituksen vuosikeskiarvon ollessa 529 kg P a -1 ja kesäajan keskiarvon 445 kg a -1. Taulukko 8. Vasarakankaan kaivoksen purkuvesien vaikutus Polvijärven viipymään ja fosforin sekoituspitoisuuteen. 2000 2007 Kuormitus, kg a 1 Nykyinen virtaama, m 3 s 1 Uusi virtaama m 3 s 1 Nykyinen viipymä, d Uusi viipymä, d Sek. pit. muutos % Kok.P µg P l 1 Kesäaikana 445 0,17 0,234 19 14 28 87 63 Vuositasolla 529 0,299 0,363 11 9 18 68 56 Polvijärven tulovirtaaman lisääntyessä ilmoitetun mukaisesti, Polvijärven viipymä lyhenee hieman ja järven fosforipitoisuus alenee noin 18-28 %. Fosforipitoisuus pysynee kuitenkin edelleen erittäin rehevien järvien tasolla, ollen tosin lähellä rehevien järvien raja-arvoa. Vasarakankaan kaivosalueelta tulevien purkuvesien mahdollisesta fosforipitoisuudesta ei ole tietoa, joten kaivoksen vaikutusta Polvijärven ulkoisen kuormituksen määrään ja päällysveden fosforipitoisuuteen ei voida arvioida tarkasti. Merkittävin kaivoksen kuormittava haitta-aine tulee olemaan nikkeli (Ni) ja arseeni (As), sekä kaivosvesille tunnusomainen kohonnut kiintoainepitoisuus. 30

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Kuormitus 3.4 Yhteenveto ominaiskuormitus- ja ainetaselaskelmasta ulkoisen kuormituksen osalta Maankäytön, haja-asutuksen jätevesikuormituksen ja jätevedenpuhdistamon kuormituksen perusteella valuma-alueella syntyvä ulkoinen kuormitus on nykyisin 903 kg a -1. Valuma-alueella tapahtuva retentio huomioiden Polvijärveen kohdistuva kuormitus on 529 kg P a -1. Ulkoinen kuormitus (529 kg P a -1 ) ylittää Vollenweiderin (1975) mallin perusteella Polvijärven kuormitussietokyvyn. Lisäksi järven viipymä on erittäin lyhyt. Kunnostustoimet tulisikin kohdentaa ulkoisen kuormituksen vähentämiseen, jotta järven rehevyystasoa ja rehevyydestä aiheutuvia haittoja voidaan vähentää. Kylylahden ja Vasarakankaan kaivoshankkeiden toteutuessa, niistä alapuoliseen vesistöön johdettavat purkuvedet lyhentäisivät hieman alapuolisen Polvijärven viipymään. Viipymän lyhentyessä ja virtaaman lisääntyessä järven fosforipitoisuus voi laskea. Kaivoshankkeiden todellista vaikutusta Polvijärven fosforipitoisuuteen ei kuitenkaan voida arvioida ainoastaan virtaaman lisääntymisen perusteella, sillä suotovesien fosforipitoisuudesta ei ole tietoa. Kaivoshankkeiden myötä Polvijärveen kohdistuva typpikuormitus voi lisääntyä, erityisesti nitraattitypen. Vaikka nitraattityppi onkin leville käyttökelpoinen ravinne, sen määrän lisääntyminen ei todennäköisesti tule aiheuttamaan rehevyyden lisääntymistä, koska fosfori on Polvijärven tuotantoa rajoittava minimiravinne. Nitraattityppi voi myös toimia syvännealueella hapettimena, liukoisen hapen loppuessa, estäen siten sisäisen kuormituksen aiheuttaman ravinteiden vapautumisen sedimentistä. Kaivoshankkeiden toteutuminen tulee lisäämään Polvijärveen kohdistuvaa kiintoaine- ja raskasmetallikuormitusta. 31

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA Sedimentti 4. POLVIJÄRVEN SEDIMENTIN LAATU 4.1 Johdanto Polvijärveen kerrostuneen sedimentin avulla pyrittiin tulkitsemaan Polvijärven tilaa, mm. hapettomien alueiden laajuutta ja hapettomien kausien ajallista kestoa. Sedimentin sisältämän fosforin avulla pyrittiin arvioimaan hapettomissa olosuhteissa potentiaalisesti vapautuvan fosforin määrää ja sedimentin kykyä sitoa ravinteita. 4.2 Aineisto Aineistona on käytettiin Pohjois-Karjalan Ammattikorkeakoulun ympäristöteknologian opiskelijoiden 18.3. - 4.4.2008 Polvijärvestä ottamia sedimenttinäytteitä. Näytteitä otettiin 16 paikasta eri puolilta järveä (Tossavainen ym. 2008). Näytepisteet on esitetty kuvassa 17. Lisäksi aineistona käytettiin Kylylahden kaivoshankkeeseen liittyvän YVA selvityksen sedimentin raskasmetallipitoisuuksia tarkastelevan osaselvityksen tuloksia. Raskasmetalliselvityksen on laatinut Kylylahti Copper Oy:lle Savo-Karjalan Ympäristötutkimus Oy. Raskasmetalliselvitystä varten Polvijärvestä otettiin pintasedimenttinäytteitä seitsemästä eri havaintopaikasta. Näytteet edustavat sedimentin pintaosan (0-10 cm) tilaa. Kuvassa 17 on esitetty raskasmetalliselvityksen näytepisteet. Kuva 17. Polvijärven pohjasedimentin näytteenottopisteet. Pohjois-Karjalan AMK (mustat pisteet 1-16) ja Savo-Karjalan Ympäristötutkimus Oy( punaiset pisteet, 1-5). 32

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Sedimentti 4.3 Analyysit Pohjois-Karjalan ammattikorkeakoulun Mora-sedimenttikairalla ja viipaloivalla Limnos -sedimenttinoutimella ottamista näytteistä mitattiin näytteenoton yhteydessä pintasedimentin redox -potentiaali. Näytteistä analysoitiin Pirkanmaan ympäristökeskuksen laboratoriossa vesipitoisuus, kuiva-aine, hehkutusjäännös, kokonaisfosfori- ja kokonaistyppipitoisuus (Tossavainen ym. 2008). Edellä mainittujen analyysien lisäksi osanäytteistä 6 (0-20 cm) ja 7 (50-70 cm) määritettiin myöhemmin Savo-Karjalan Ympäristötutkimus Oy:n laboratoriossa sedimentin sisältämä kokonaisraudan (Fe) määrä ja fosforin eri fraktioiden osuudet ns. uuttomenetelmällä (NH 4 Cl, NH 4 F, NaOH ja H 2 SO 4 -uutot). Sedimentin rauta-fosfori-moolisuhteen perusteella voidaan tehdä päätelmiä sedimentin kyvystä pidättää fosforia. Jensenin ym. (1992) mukaan makean veden pintasedimentin rauta-fosfori-moolisuhteen (Fe:P) ollessa yli 8,5 on sedimentissä riittävästi vapaata, pidätyskykyistä rautaa sitomaan fosforia hapellisissa oloissa rautayhdisteisiin. Suhteen laskiessa pidätyskykyisten rautayhdisteiden määrä vähenee, jolloin myös sedimentin fosforinpidätyskyky laskee. Kokonaisfosforin eri fraktioiden suhteet kertovat veden ja sedimentin välillä tapahtuneesta ravinteiden vaihdosta, happiolosuhteista kerrostumisajankohtana ja sisäisen kuormituksen potentiaalista. Fraktioinnilla voidaan erottaa mm. rautaan ja alumiiniin sitoutuneen fosforin osuudet. Rautaan sitoutunut fosfori vapautuu pelkistävissä olosuhteissa, eli hapen loppuessa pohjanläheisestä vedestä. Alumiiniin sitoutunut fosfori ei sen sijaan reagoi veden happipitoisuuteen, vaan alumiini pidättää ravinteita tehokkaasti myös pelkistävissä olosuhteissa. Sedimentin raskasmetallitutkimuksen yhteydessä otetuista näytteistä analysoitiin mm. seuraavia suureita: arseeni (As), koboltti (Co), mangaani (Mn), rauta (Fe), kupari (Cu), nikkeli (Ni), sinkki (Zn) ja kromi (Cr). 4.4 Sedimentin ulkonäkö ja sedimentin koostumuksen alueellinen vaihtelu Polvijärven sedimenttikartoituksen yhteydessä tehtyjen kenttähavaintojen perusteella (Tossavainen ym. 2008) voidaan todeta, että Polvijärvellä on havaittavissa hapettomia pohja-alueita Jyrkänniemen edustan syvänteessä (havaintopiste 6) ja Kanisaaren eteläpuolella (havaintopiste 16). Sedimentin pintaosa oli näissä havaintopisteissä väriltään mustaa, aines oli siis sulfidiliejua. Havaintopaikassa 6 pelkistyneessä tilassa olevaa sulfidien mustaksi värjäämää liejua oli ainakin 70 cm (näytteenotin ei riittänyt). Havaintopaikalla huonokuntoisen sedimentin paksuus oli noin 23 cm. Muiden näytepisteiden sedimentin on kuvailtu olevan väriltään tummanruskeaa ja siten pääasiassa hapellisissa olosuhteissa kerrostunutta. Sedimentin pintaosan (0-2 cm) hapetus-pelkistyspotentiaali oli pääosalla havaintopisteitä pienempi kuin +200 mv. Rauta pelkistyy (Fe Fe 2+ ) hapetus- 3+ pelkistyspotentiaalin ollessa alle +200 mv. jolloin siihen sitoutunut fosfori vapautuu veteen. Hapetus-pelkistyspotentiaalin mittaustulosten perusteella pääosalla Polvijärven havaintopaikoista esiintyi sisäistä kuormitusta (Tossavainen ym. 2008). 33

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Sedimentti 4.5 Sedimenttianalyysien tulokset ja tulosten tulkinta Pirkanmaan ympäristökeskuksessa analysoitujen näytteiden kuiva-aineen hehkutusjäännöksen osuus vaihteli sedimentin pintaosassa (noin 0-20 cm) välillä 71-89 %. Mineraaliaineksen osuus oli siis suhteellisen korkea ja sedimentin pintaosan sisältämä orgaanisen aineen määrä vähäinen 11-29 % (Tossavainen ym. 2008). Mineraaliaineksen suuri osuus kertoo valuma-alueen eroosioherkkyydestä. Sedimentin pintaosan näytteiden kokonaisfosforipitoisuus vaihteli välillä 0,8-3,1 g/kg kuiva-ainetta. Korkein fosforipitoisuus havaittiin havaintopisteellä 6, joka sijaitsee Jyrkänniemen edustalla, lähellä kohtaa jossa Kirkkojoki laskee Polvijärveen. Sedimentin pintaosan fosforipitoisuudet ovat pienehköjä ja voivat selittyä Polvijärven erittäin lyhyellä viipymällä, jolloin fosforin nettosedimentoituminen on vähäistä kokonaiskuormitukseen nähden (Tossavainen ym. 2008). Ilmeisesti ajoittain merkittävä sisäinen kuormitus pienentää myös pohjalle sedimentoituvan fosforin määrää (Tossavainen ym. 2008). Sedimentin hiilen ja typen suhde laskettiin seuraavasti C/N= (hehkutushäviö g kg -1 kuiva-ainetta/2)/n g kg -1 kuiva-ainetta Polvijärven sedimentin pintaosan hiili-typpi suhde on keskimäärin 14,9 (vaihteluväli 11,9-16,7). Elävän solun C/N suhde on 7,6. C/N suhteen ollessa luokkaa 20-70 aines on humuspitoista ja hiilen osuus korostunut. Hiilen osuuden korostuessa aines on pidemmälle hajonnutta. Polvijärveen kerrostunut aines on siis melko tuoretta, eli vähemmän hajonnutta. Raskasmetalliselvityksen perusteella alhaisimmat metallipitoisuudet pohjasedimentissä esiintyivät Polvijärven pohjoisosassa Kylylahdessa, joka oli matalin tutkituista havaintopaikoista (1.). Suurimmat metallipitoisuudet havaittiin Kielosaaren syvänteessä (havaintopaikka nro 3, syv. 4,3 m). Polvijärven sedimentin arseenipitoisuudet olivat lievästi koholla. Suomen järvisedimenttien keskimääräisen luontaisen pitoisuuden on arvioitu olevan 8 mg kg -1 (Mäkinen 2004), mikä ylittyy muilla kuin Kylylahden havaintopaikalla (1.). Pirttisalon & Räisäsen (1988) mukaan Itä-Suomen alueen järvisedimenttien luonnontilainen pitoisuustaso on eri metalleilla seuraava: sinkki (Zn) 50 mg kg -1 kuiva-ainetta, kupari (Cu) 14 mg kg -1 ka, nikkeli (Ni) 20 mg kg -1 ka, mangaani (Mn) 0,5 mg kg -1 ka ja rauta (Fe) 15 mg kg -1 ka. Näistä mangaania lukuun ottamatta muiden metallien pitoisuudet olivat Polvijärven sedimentissä selvästi luonnontilaista tasoa korkeampia. Liitteessä 5. on esitetty sedimenttinäytteiden analyysitulokset. 34

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA Pohjaeläimet 5. POHJAELÄIMET 5.1 Johdanto Polvijärven pohjaeläimistön avulla pyrittiin selvittämään Polvijärven ekologista tilaa ja vesistön kuntoa. Pohjaeläimistön määrä ja lajisto indikoi hyvin elinympäristön tilaa. Etuna pohjaeläinten käytössä ns. vesistön tilan indikaattorina on, että suuri osa pohjaeläimistöstä elää hyvin pienellä alueella ja ne ovat pitkäikäisiä. Näin tietyn havaintopaikan lajiston muutos kuvaa todellista reagointia esim. vedenlaadun muutoksiin, eivätkä lajistomuutokset johdu esim. pohjaeläinten vaelluksesta uudelle alueelle. 5.2 Aineisto Aineistona käytettiin Pohjois-Karjalan Ammattikorkeakoulun ympäristöteknologian opiskelijoiden 18.3.-4.4.2008 Polvijärvestä ottamia pohjaeläinnäytteitä. Näytteet otettiin Ekman-merkkisellä noutimella 16 eri näytepisteestä eri puolilta järveä. Ekmannoutimen näytepinta-ala on 296 cm 2 (0,0296 m 2 ). Näytepisteet on esitetty kuvassa 17. 5.3 Tulokset ja tulkinta Polvijärven pohjaeläinnäytteiden perusteella Polvijärven pohjaeläimistö koostuu seitsemästä eri lajista (kuva 18). Valtalajina esiintyivät surviaissääsken toukka (Chironomidae) sekä harvasukasmato (Oligochaeta). Muita yleisiä lajeja olivat polttiainen (Ceratopogonidae) ja sulkasääsken toukka (Chaoburus spp.) Kaikki löydetyt lajit indikoivat rehevyyttä, paitsi vesiperhosen toukka (Trichoptera), joka ilmentää oligotrofiaa. Pohjamudassa elävät surviaissääsken toukat kykenevät sietämään hapettomia olosuhteita, joka antaa niille suuren kilpailuedun olosuhteissa, joissa veden happipitoisuus on alhainen. Surviaissääsken runsas esiintyminen indikoi veden laadun heikkenemistä ja mahdollista hapettomuutta. Harvasukasmadot ovat vesistöissämme erittäin yleisiä ja esiintyvät olosuhteista riippuen joskus suurina massoina. Harvasukasmadot ovat divergenttejä, eli niiden elinympäristö on vaihteleva. Ne sietävät heikkohappisia olosuhteita ja eloperäistä kuormitusta (pehmeitä mutapohjia) Lajistosuhteiden ja lajirunsauden perusteella heikoin tilanne oli havaintopaikalla 4 (syv. 1,4 m). jonka pohjaeläimistö koostui pelkästään surviaissääsken toukista. Muilla havaintopaikoilla lajisto koostui vähintään kahdesta eri lajista. Runsain lajisto esiintyi havaintopaikalla 9, jossa vesisyvyys oli 0,9 m. Lajit olivat kuitenkin kaikki rehevyyttä indikoivia. Pisteellä 15 löydettiin oligotrofiaa ilmentäviä vesiperhosen toukkia. 35

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA - Pohjaeläimet kpl/m 2 20 000 18 000 16 000 14 000 12 000 10 000 8 000 6 000 4 000 2 000 0 Kuva 18. Polvijärven pohjaeläimistö (kpl m -2 ). 6. KALASTO Polvijärven kalaston rakennetta ja sen eri kalalajien runsaussuhteita selvitettiin koeverkkokalastuksella syyskuussa 2008. Koekalastuksen tekivät Pohjois-Karjalan Ammattikorkeakoulun ympäristöteknologian opiskelijat. Tulosten perusteella arvioitiin tarvetta järven kalakannan vähentämiseen tai kalaston rakenteen oikaisuun Polvijärven kunnostussuunnitelmaan liittyen. 6.1. Menetelmät Polvijärvellä suoritettiin koekalastukset kalaston tilan selvittämiseksi viikolla 37, (8. - 11.9.2008). Tällöin järvessä vallitsi vielä löyhä kesäkerrosteisuus (pintavesi 14,0 o C ja p- 1 10,0 o C), jolloin olosuhteet kalojen käyttäytymisen kannalta olivat suhteellisen vakaat. Verkkoja pidettiin vedessä noin vuorokausi ja yhteensä kolme pyyntikertaa (3 vrk). Pyyntivuorokauden aikana käytettiin yhteensä viittä (5 kpl) Nordic - yleiskatsausverkkoa. Nordic-verkossa yhteen 1,5 metriä korkeaan ja 30 metriä pitkään verkkoon sisältyy 12 eri solmuväliä, jotka perustuvat geometriseen sarjaan. Verkossa ovat käytössä satunnaisessa järjestyksessä seuraavat solmuvälit: 5,00 6,25; 8,00; 10,00; 12,50; 15,50; 19,50; 24,00; 29,00; 35,00; 43,00 ja 55,00 mm. Yleensä kaikkein pienimpiä kaloja ei kuitenkaan saada saaliiksi, koska koekalastusverkotkin ovat valikoivia kalan koon suhteen (Kurkilahti & Rask 1999). Verkkovuorokausia koekalastuksessa kertyi yhteensä 15. Koekalastus suoritettiin Riistaja kalataloudentutkimuslaitoksen (RKTL) ohjeistuksen mukaan (Kurkilahti & Rask 1999). Pyyntipaikkojen valintaan käytettiin satunnaisotantaa. Pyyntipaikoilla syvyys vaihteli välillä 1,8-5,5 m. Järven koosta (22 ha) ja syvyyssuhteista (matala, keskisyvyys 1,3 m, syvänne hyvin pienialainen) johtuen pyyntipaikkojen välillä ei ollut havaittavissa suuria eroja, jotka olisivat voineet vaikuttaa koekalastus saaliin määrään tai laatuun. Koekalastushetkellä 8. - 11.9 oli kuitenkin poikkeuksellisen kova tuuli (syystäyskierron alkaminen), mikä osaltaan on voinut vaikuttaa kalojen käyttäytymiseen ja liikkumiseen. 36

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA Kalasto Koekalastussaalis käsitti kaikkiaan 25,7 kg (400 kpl) kalaa, jotka saatiin 3 vrk:n koekalastusjakson aikana. Saaliista otettiin satunnaisotokset kalojen (särki & ahven) iänmääritystä ja kasvutietojen tutkimista varten. Suhteellisen suppeaan aineistoon sisältyi tiedot 21 ahvenesta ja 26 särjestä. Kalat määritettiin lajilleen kappaleittain ja punnittiin. 6.2. Koekalastustulokset ja tulosten tarkastelu Polvijärven koekalastuksessa saatiin saaliiksi seuraavia kalalajeja: ahven (Perca fluviatilis), hauki (Esox lucius), kiiski (Gymnocephalus cernuus), lahna (Abramis brama), särki (Rutilus rutilus) ja suutari (Tinca tinca). Polvijärven koekalasuksen kokonaisyksikkösaalis oli 1,76 kg/verkko/koentakerta ja yksilömääränä 26,7 yksilöä/verkko/koentakerta. Yksilömäärältään runsaslukuisin laji oli särki (21 kpl/verkko) (taulukko 9, kuva 19). Vastaavasti kalabiomassaltaan (g/verkko) valtalajiston muodostivat hauki ja lahna (taulukko 9, kuva 20). Saaliissa oli myös suhteellisen harvoin esiintyvänä lajina yksi suutari (á 1130 g). Muut lajit olivat kiiski ja ahven. Taulukossa 9 on esitetty koekalastuksen tulokset yksikkösaaliin massoina ja yksilömäärinä kalalajeittain, sekä massaprosentteina ja yksilömääräprosentteina kalalajeittain. Lajikohtaiset yksikkösaaliit on esitetty kuvassa 19. Taulukko 9. Polvijärven koekalastusten yksikkösaaliit massoina ja yksilömäärinä kalalajeittain sekä massaprosentteina ja yksilömääräprosentteina kalalajeittain. Särki Lahna Suutari Kiiski Ahven Hauki Yht. g / verkko 349,5 534,0 75,3 9,3 202,3 546,0 1716,5 yksilöä/ verkko 20,9 1,9 0,1 0,3 3,3 0,2 26,7 massa % 20,4 31,1 4,4 0,5 11,8 31,8 100 yksilö % 78,5 7,3 0,3 1,0 12,3 0,8 100 kokonaismäärä, kpl kokonaismassa, g 314 29 1 4 49 3 400 5243 8010 1130 140 3035 8190 25 748 kpl/verkko 25 20 15 10 5 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 kg/verkko kpl kg 0 Särki Lahna Suutari Kiiski Ahven Hauki 0,00 Kuva 19. Lajikohtaiset yksikkösaaliit (kg/verkko & kpl/verkko) Polvijärvessä 8. - 11.9.2008 37

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA Kasvillisuus Yksilömäärä % 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Särki Lahna Suutari Kiiski Ahven Hauki 35 30 25 20 15 10 5 0 Massa % yksilö % massa % Kuva 20. Särkikalojen, särjen ahvenkalojen ja hauen prosenttiosuudet yksikkösaaliin massasta (%) ja yksikkösaaliin yksilömäärästä (%) Polvijärvessä vuonna 2008. Koekalastussaaliiden perusteella Polvijärven kalastossa biomassan osalta särkikalat (särki ja lahna) muodostavat enemmistön (kuva 20). Särkikalojen osuus yksikkösaaliin massasta oli 51,5 % (särki 20,4 % ja lahna 31,1 %). Myös petokalojen (hauki ja ahven) osuus yksikkösaaliin massasta oli suuri, 43,6 % (hauki 31,8 %, ahven 11,8 %). Ahvenkalojen (ahven, kiiski) osuus yksikkösaaliin massasta oli suhteellisen vähäinen, vain 12,3 %. Yksilömäärältään särkikalojen osuus oli suurin 85,8 % osuudella, josta särjen osuus oli 78,5 % (kuva 20). Vastaavasti yksilömäärän perusteella petokalojen osuus oli selvästi pienempi 13,1 % (kuva 20 ja taulukko 9). Ahvenkalojen osuus yksilömäärästä oli vain 12,6 %. Verkkokoekalastusten perusteella särjen vallitseva kokoluokka on 9-15 cm (ka. 13 cm). Ahvenen keskipituus oli 14 cm. Iältään särjet ja ahvenet olivat pääosin 4-5 + - vuotiaita, muutama vanhempikin havaittiin. Ikänsä ja kokonsa puolesta Polvijärven särjet käyttävät ravinnokseen eläinplanktonia ja ilmeisesti osin pohjaeläimiä. Kokoonsa nähden särjet olivat suhteellisen iäkkäitä ja ilmeisen hidaskasvuisia, mikä viittaa pariin kolmeen voimakkaaseen vuonna 2002-2004 syntyneeseen vuosiluokkaan. Ahventen suhteellisen iso koko (keskipaino 61,9 g) ja keskipituus (14 cm) viittaa oletettavasti siihen, että ahvenista suuri osa on selvästi petoutunut ja käyttää pääosin kalaravintoa. Ahventen suhteellisen pieni osuus (11,8 %) koko kalabiomassasta (kuva 20) viittaa siihen, että kookkaaksi kasvaneet ahvenet verottavat myös omaa jälkeläistuotantoaan (kannibalismi) ja näin säätelevät oman populaationsa kokoa sisäisesti. Myös saaliiksi saadut hauet (n= 3) olivat kookkaita (kuva 21). 38

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA Kasvillisuus 350 300 314 3000 2500 Kpl 250 200 150 100 50 0 49 3 29 4 1 2000 1500 1000 500 0 g Ahven Hauki Lahna Särki Kiiski Suutari Kpl Keskipaino (g) Kuva 21. Koekalastussaaliin lajikohtainen keskipaino / kappale jakauma Polvijärvessä v. 2008. Swinglen (1950) petokalaindeksi lasketaan kaavalla: Petokalaindeksi = Saaliskalojen _ massa Petokalojen _ massa Polvijärven petokalaindeksi = (14,5/11,2) kg = 1,29 Toivottavin saalis- ja petokalojen suhteen arvo on 3-6. Petokalaindeksin arvon ollessa välillä 0,0-2,7 petokaloja on liikaa. Polvijärven tapauksessa näyttää siltä, että järvessä on petokaloja liian paljon suhteessa saaliskaloihin. 6.3. Tulosten tulkinta Polvijärvessä särjen ja särkikalojen (särki & lahna) osuus oli huomattavan suuri niin yksilömäärinä kuin biomassana koekalastussaaliin perusteella. Polvijärven kokonaisyksikkösaalis oli 1 716 g. Saaliin määrä oli tyypillinen vesialueelle, jossa veden fosforipitoisuus on noin 20 µg l -1 (Tammi ym. 2006). Tammen ym. (2006) mukaan vedenlaadultaan hyvien vertailujärvien biomassajakaumien keskiluku on 910 g. Kuormitetuille järville sama luku on 1 940 g. Yksikkösaaliin yksilömäärän keskiluku on vedenlaadultaan hyvissä vertailujärvissä 37 kpl/verkko ja kuormitetuissa järvissä 107 kpl/verkko. Polvijärvessä yksikkösaaliin yksilömäärä oli 26,7 kpl/verkko. Polvijärven kalamäärät eivät siten olleet erityisen suuria. Tammen ym. (2006) mukaan särkikalojen osuus biomassasta on vedenlaadulta hyvissä vertailujärvissä 46,1 % ja kuormitetuissa järvissä 61,8 %. Polvijärvessä särkikalojen biomassaosuus oli 51,5 %. Särkikalojen osuus yksilömäärästä on Tammen ym. (2006) mukaan vertailujärvissä 34,7 % ja kuormitetuissa järvissä 60,6 %. Polvijärvessä tämä luku on 85,8 %. Myös nämä luvut kertovat selvästi sen, että Polvijärven kalakannan rakenne edustaa tyypillistä kuormitetun järven kalakantaa. 39

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA Kasvillisuus Polvijärven petokalaindeksin (1,29) perusteella järven hoitokeinoksi ei tule valita petokala istutuksia, sillä järvessä on jo nyt suhteellisen suuri petokalojen määrä. Koekalastuksissa saatujen haukien suhteellisen suuri yksilökoko viittaa siihen, että hauki säätelee myös omaa populaatiokokoaan (kannibalismi) ja hauet kasvavat näin kookkaiksi. Hauen osuus koekalastuksissa vaihtelee satunnaisesti. Hauki on pääsääntöisesti paikoillaan pysyttelevä petokala, kun esimerkiksi kuha liikkuu enemmän saaliin perässä. Suppea koeverkkokalastus ei siten anna oikeaa kuvaa haukikannan koosta. Myös lahnojen osuus saaliissa jää todellista pienemmäksi, koska kookkaampia lahnoja ei Nordicverkkoihin juurikaan jää. Tässä aineistossa hauen ja lahnan osuus on jo nyt kovin suuri, joten todellisten lajistosuhteiden osalta on tuloksia on tulkittava varovaisesti. 6.4. Johtopäätökset Polvijärven kalastosta Polvijärven koekalastusten mukaan järven kalasto on särkikalavaltaista, mutta kokonaisbiomassa on pieni järven rehevyyteen verrattuna. Petokalojen osuus koekalastussaaliista oli suuri. Vaikka määräarvioon sisältyy virhetekijöitä, siitä huolimatta Polvijärven petokalakanta vaikuttaa kohtalaiselta. Myös paikallisten kalastajien havainnot tukevat käsitystä. Suositellut hoitotoimet. Tulosten perusteella Polvijärven kalastoa voidaan muokata hoitokalastuksilla särkikalojen osalta, mutta petokalojen istutus ei ole tarpeen. Särkikaloista varsinkin lahna pöllyttää pohjasedimenttiä etsiessään ravintoa, lisäten siten ravinteiden liukenemista pohjasta veteen levien ravinnoksi. Särkikalojen määrän vähentäminen voi siis vaikuttaa positiivisesti Polvijärven veden ravinnepitoisuuksiin ja näkösyvyyteen. Tämän aineiston pohjalta ei voida tehdä tarkkoja määrällisiä arvioita kalamääristä tai hoitotoimenpiteiden vaikutuksista. Ns. perinteinen ravintoketjutarkastelu (Kok.P/klorofylli tarkastelu) ei myöskään toimi Polvijärven tapauksessa limalevän esiintymisen takia. Polvijärven kalojen käyttö ravinnoksi on vähäistä, mm. kaloissa ilmenevien maku- ja hajuhaittojen vuoksi. Polvijärven järven kalat saattavat myös sisältää korkeita elohopeapitoisuuksia, sekä muita haitta-aineita, mikä on humusvesille tyypillistä. Mitattua tietoa asiasta ei kai kuitenkaan ole. 40

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA Kasvillisuus 7. VESIKASVILLISUUS 7.1 Yleistä Savo-Karjalan Ympäristötutkimus Oy:n kesällä 2008 suorittamat Polvijärven kasvillisuuskartoitus perustui 30.4.2008 laaditun alustavan työohjelman sisältämään yleissuunnitelmaan. Yleissuunnitelmassa Polvijärven nykytilaa käsittelevässä kohdassa 5 Vesikasvillisuus todetaan mm. seuraavaa: Polvijärvellä suositellaan tehtäväksi karkea vesikasvillisuusselvitys, koska järven vesipinta-alasta merkittävä osa on vesikasvillisuuden peitossa ja kasvillisuudesta on haittaa järven virkistyskäytölle. Kasvillisuusselvityksen avulla kartoitetaan kasvillisuuden alueellisuus- ja laajuus, ongelmakohdat ja mahdolliset kasvillisuudet poistoalueet. Koska kasvillisuudella ja sen sijainnilla on merkitystä mm. kalojen poikastuotantoalueena sekä laskuojien suualueen ravinteiden sekä kiintoaineen sitojana, on kasvillisuus kartoitettava ennen kunnostussuositusten laadintaa. Selvitys tehdään kartoittamalla maastossa vesi- ja ranta-alueiden makrokasvillisuus. Tuloksista laaditaan kartta, jossa kuvataan kasvillisuuden esiintyminen eri alueilla. Selvityksen perusteella arvioidaan tarvetta kasvillisuuteen kohdistuvista kunnostustoimenpiteistä. Kasvillisuusselvityksen perusteella voidaan arvioida myös muiden kunnostusmenetelmien vaikuttavuutta järven kasvillisuusvyöhykkeisiin (esim. alivedenpinnan nosto). Kasvillisuusselvityksen kenttäosuus tehdään heinä-elokuussa. Vesistöjen kasvillisuuskartoituksen suoritti 24.7.2008 Savo-Karjalan Ympäristötutkimus Oy:n limnologi Jorma Ronkainen ja biologi Matias Viitasalo. Karkea kasvillisuuskartoitus tehtiin kulkemalla Polvijärven rantavyöhykettä soutuveneellä. Kasvillisuudesta tunnistettiin lajitasolla kasvillisuuskuviot, jotka merkittiin karttaan. Tarkoituksena oli kartoittaa kasvillisuuden pää- ja erityispiirteet sekä pinnanmyötäiset kasvillisuusalueet. Aineiston tallentamisessa käytettiin apuna digitaalista kameraa. Kasvillisuuden haraamiseen käytettiin mitta-asteikolla varustettua puutarhaharaa. Polvijärven kasvillisuusvyöhykkeitä esittävä kartta on liitteenä 6. Polvijärven kasvillisuus on käsitelty jakamalla järvi pohjois- ja eteläosaan. Jakolinja sijaitsee Mattisensaaren eteläpuolisessa kapeikossa. On oletettu, että tilavuudeltaan monta kertaa suuremmassa pohjoisosassa veden moninkertainen viipymä ja suurempi ravinteisuus heijastuvat myös vesikasvillisuudessa. Kasvillisuuteen vaikuttavista tekijöistä todetaan suunnitteluohjelmassa mm. Polvijärveen laskee idässä Mertajärvestä alkava Kirkkojoki. Polvijärveen ja Kirkkojokeen laskee lisäksi joitakin pieniä purovesistöjä ja kuivatusalueilta johdettavia vesiä. Järven vedet laskevat Viinijokea pitkin Viinijärveen. Polvijärven vedenpintaa on tiettävästi laskettu 1930-luvulla noin 1,6 metriä. Järvi on varsin matala, syvimmillään 8,5 m. Keskisyvyyden arvioidaan olevan 1,0-1,5 m. Rantaviivan pituus on noin 6,4 km. 41

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA Kasvillisuus 7.2 Kasvillisuuskartoitus ja tulokset Polvijärven rantaprofiilille oli ominaista rantakasvillisuuden työntyminen järvelle päin eli pinnanmyötäinen kasvu. Eri puolilla järveä eniten pohjoispään Kylylahdessa - pintakasvustot muodostivat paikoin lähes pieniä erillisiä rantakasvien peittämiä kelluvia saarekkeita. Tämän ilmiön seurauksena Polvijärven vesikasvillisuudesta puuttuivat lähes tyystin yleensä rantamatalalle tyypilliset ruokokasvit: järviruoko ja järvikorte. Yleisimpänä ruokokasvina esiintyi leveäosmankäämi. Ohessa kasvillisuutta on tarkasteltu erikseen järven pohjois- ja eteläosien osalta. Pohjoisosassa rantaprofiili veteen ulottuneen kasvillisuuden jälkeen oli enimmäkseen melko loiva ja pohja pehmeä, minkä vuoksi vesikasvillisuudesta arviolta noin 50 % oli kelluslehtisiä, pääasiassa ulpukkaa, joukossa myös uistinvitaa ja suomenlummetta. Ulpukka kasvoi syvimmillään 1,7 metrissä. Järven rehevyydestä kertoi irtokellujien kilpukan ja pikkulimaskan kohtalainen yleisyys. Uposkasveja esiintyi vähän, pohjalehtisiä ei lainkaan. Kelluslehtisten ohella rantavyöhykkeen kasvillisuus oli keskeinen: näkyvimpänä lajina usein vesirajassa kasvoi leveäosmankäämi muodostaen laajimman kasvuston Kylylahden perukassa. Muista ilmaversoisista voidaan mainita rantapalpakko, järviruoko, kurjenmiekka, terttualpi ja mutaluikka. Rantakasveista saroja runsaampana esiintyivät kurjenjalka, myrkkykeiso ja vehka. Järviruokoa kasvoi eniten Kylylahden perukassa ja Kirkkojoen suualueen eteläreunassa, järvikortetta vain satunnaisesti. Pullosara oli sarojen valtalaji ja laajimmat kasvustot tavattiin Kylylahden perukassa. Polvijärvelle tyypillistä - monin paikoin rehevää - rantamaisemaa esittävät seuraavat neljä kuvaa. Kuva 22. Kirkkojoen vastapäätä olevan niemen (venepaikan) rantakasvillisuutta: vedessä ulpukka, rantapalpakko, uposkasvina vesiherne; rantakasveina mm. pullosara, kurjenjalka, leveäosmankäämi, ranta-alpi, vehka. Lähes samanlaisena kasvillisuus jatkui myös etelään päin. 42

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA Kasvillisuus Kuva 23. Yleiskuva Kylylahden pikkusaaren rannasta etelään kohti venepaikan niemeä. Kasvillisuudesta vapaata vesipintaa peitti harvakseltaan ulpukka ja uistinvita. Kuva 24. Kylylahden perukan kasvillisuutta: vedessä ulpukka ja uistinvita, uposlajeina vesiherne ja tylppälehtivita, rantakasveina mm. osmankäämi, pullosara, kurjenjalka, järviruokoa paikoin. 43

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA Kasvillisuus Kuva 25. Kirkkojoen suualueen yleisnäkymä: molemmilla sivuilla kapea ulpukkavyöhyke. Eteläreunan rantakasvillisuus runsaampi: pullosara, järviruoko, myrkkykeiso, vehka, kurjenjalka, ulompana osmankäämi. Polvijärven itärannalla ennen sen laskua on ollut kaksi suurehkoa saarta, Kielosaari ja Mattisensaari, jotka laskun jälkeen ovat muuttuneet niemiksi. Kielosaaren ja sen länsipuolella olevan sähkölinjansaaren välialue oli pääosin pullosaraikkoa, joukossa mm. pajua, osmankäämiä, kurjenjalkaa, vehkaa, myrkkykeisoa. Mattisensaaren pohjoisreunaa kiersi ilmaversoiskasvillisuus, valtalajeina pullosara, osmankäämi, myrkkykeiso, kurjenjalka ja vehka. Mattisensaaren jälkeinen vesialue on tässä tarkastelussa nimetty Polvijärven eteläosaksi. Kuva 26 esittää kapeikon kasvillisuustilannetta kesällä 2008. Kuva 26. Mattisensaaren eteläpuolinen kapeikko kuvattuna kaakon suunnasta. Voimakkaan virtauksen ja jään aiheuttaman eroosion vuoksi vain ulpukka muodosti vähäisen vesikasvillisuuden. Rannoilla kasvoi pullo-saraa, itärannalla myös järviruokoa. Mattisensaaren itäpuolinen vesialue oli rannoiltaan saravaltainen ja melko avoin. Kapeat kannakset yhdistivät saaren mantereeseen; veden virtaus oli mahdollistettu rumpuputkituksella. Polvijärven eteläosassa kasvillisuus lajiston osalta poikkesi vain vähän pohjoisosan lajimäärästä. Ero ilmeni lajirunsauksissa, selvimmin rehevyyttä ilmentävien lajien koh- 44

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA Kasvillisuus dalla: kilpukkaa ja pikkulimaskaa tavattiin vain satunnaisesti, leveäosmankäämiä vähän. Veden rehevyydestä kertovaa uposkasvia vesihernettä esiintyi hyvin vähän. Myös eteläosassa hallitsevin vesikasvi oli ulpukka, rannoilla pullosara, kurjenjalka, myrkkykeiso, rantapalpakko ja vehka. Vaikka eteläosa oli niukkakasvuisempi, pohjalehtisiä ei havaittu. Eteläosan niukin kasvillisuus oli sisäänpäin kaarevalla itärannalla, johtuen todennäköisesti kapeikossa ilmenevästä jääeroosiosta ja kapeikon syvyydestä. Alueen kasvillisuutta esittää kuva 27. Myös luusuaa esittävästä kuvasta 28 ilmenee eteläosan kasvillisuuden luonne. Tavanomaista runsaampi kasvillisuus rajoittui keskiosan saaren eteläosan ympärille (kuva 29). Kuva 27. Polvijärven eteläosan yleisilme itärannalla: vesikasvillisuus rajoittui harvakasvuiseen ulpukkaan. Puusto ulottui lähes vesirajaan. Kuva 28. Polvijärven luusua oli järven puolella avoin; majava oli rakentanut padon joen puolelle. Taustalla Kanisaaren saravaltainen eteläreuna. 45

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA Kasvillisuus Kuva 29. Runsain kasvillisuus eteläosassa sijaitsi keskisaaren eteläosassa. Pullo- ja vesisara muodostivat yhtenäisen kasvuston, joukossa mm. kurjenmiekka, kurjenjalka, myrkky-keiso, vehka. Runsaimpina esiintyneistä Polvijärven vesikasveista voidaan todeta seuraavaa: Kurjenjalka (Potentilla palustris) on koko Suomessa yleinen alkuperäiskasvi, jonka kasvupaikkoina ovat vetiset nevat, letot, luhdat, korvet sekä lampien ja lätäköiden rannat. Se viihtyy parhaiten tulvarannoilla ja liikkuvien pintavesien vaikutuspiirissä olevilla paikoilla. Matalilla rannoilla se voi aivan kuin kellua juurakkonsa varassa ja se onkin tärkeä lampien umpeenkasvun edistäjä. Juurakkonsa avulla se myös lisääntyy ja levittäytyy kasvullisesti. Leveäosmankäämi (Typha latifolia) on viime vuosikymmeninä suuresti ihmistoiminnan tuloksena lisääntynyt. Tyypillinen kasvupaikka on seisovavetinen lammikko tai savipohjaisen järven matala suojainen ruovikkolahti. Kasvupaikkojen vesi on yleensä lievästi emäksinen tai neutraali. Osmankäämiä pidetään rehevöitymisen ja yleensäkin luonnontilan muutosten osoittajana. Kun yksi pamppu tuottaa kymmeniä tuhansia tuulen mukana leviäviä pähkylöitä, lajin kaukoleviäminen on tehokas. Kerran uuteen paikkaan ilmestyttyään, se saattaa lisätä kasvualaansa räjähdysmäisesti. Tässä sitä auttaa lehtien sisältämät fenoliyhdisteet, jota vapautuvat lehtien hajotessa ja estävät muiden kasvien kasvua tai taimien itämistä. Leveäosmankäämi oli Polvijärven yleisin suurkasvi, mutta vain pohjoisosassa. Myrkkykeiso (Cicuta virosa) on harvoja todella myrkyllisiä kasvejamme ja vesi- ja rantakasveista myrkyllisin. Se onkin aiheuttanut myrkytyksiä rantaniityillä laidunnetulle karjalle. Myrkkykeiso on alkuperäinen luonnonkasvi jokseenkin koko Suomessa. Sen kasvupaikat ovat yleensä pehmeähköjä rantoja, joilla se kasvaa joko matalassa vedessä tai tulvavaikutteisilla niityillä. Runsaimmillaan myrkkykeiso kasvaa rehevä-kasvuisissa vesissä seuralaiskasveina mm. osmankäämit ja yleensä paikoissa, joissa ruovikko on vaurioitunut. Vaateliaan kasvupaikkavaatimuksen vuoksi se onkin monin paikoin runsastunut rehevöityneiden vesien rannoilla. Pullosara (Carex rostrata) oli myrkkykeison kanssa Polvijärven eteläosan yleisin rantakasvi. Laji on kautta Suomen hyvin yleinen alkuperäiskasvi. Suokasvupaikkojen ohella pullosara on jokseenkin yhtä runsas kaikenlaisilla sekä karuilla ja kovapohjaisilla että rehevillä ja pehmeillä rannoilla, usein laajoina kasvustoina rantaviivan tuntumassa ja matalassa rantavedessä. 46

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA Kasvillisuus Rantapalpakko (Sparganium emersum) kasvaa matalassa rantavedessä tai märällä rannalla pystyversoisena ilmalehtisenä. Syvässä vedessä se on kelluslehtinen ja virtapaikoissa pelkästään uposlehtinen. Kasvumuotojen moninaisuuden ja kasvualustan laajan ravinteisuuden vuoksi laji on yleinen. Se tosin suosii pehmeäpohjaisia, ravinteikkaita kasvupaikkoja ja hyötyy rantojen laidunnuksesta ja rannoilla liikkumisesta. Toisaalta laji on heikonlainen kilpailija sulkeutuneessa rantakasvillisuudessa, ja kasvipeitteen rikkoutuminen on sille eduksi. Ulpukka (Nuphar lutea) on kasvualustan ja ravinnevaatimusten suhteen erittäin laajaalainen, minkä vuoksi sitä tavataan lähes kaikissa järvissä. Sen kasvustot tihenevät ja laajenevat vesistön rehevöityessä ja pohjan liejuuntuessa. Vankan maavarren ansiosta laji kestää hyvin myös kuivuutta. Ruovikon ulkopuolella ja aukkopaikoissa kasvaa myös lumme (Nyphaea), joka tosin suosii ulpukkaa enemmän suojaisia mieluiten pehmeitä, liejuisia pohjia. Polvijärvellä kasvoi ainoastaan hentokasvuinen suomenlumme (Nymphaea tetragona), joka kasvaa suojaisissa, matalahkoissa, pehmeä-pohjaisissa, pienehköissä lammissa tai lahdissa sekä myös heikosti virtaavassa vedessä. Runsaimmat kasvupaikat sijaitsevat Järvi-Suomessa. Uistinvita (Potamogeton natans) viihtyy ravinnesuhteiltaan kaikentyyppisissä vesissä, runsaimmillaan se kasvaa suojaisissa hiesupohjaisissa lahdissa 0,5-1,5 m syvyydessä. Elintilakilpailussa se menestyy hyvin seuralaistensa ulpukan, lumpeen, vesitatarin, keiholehden, rihma- ja rantapalpakon kanssa. Laji viihtyy sekä karuissa että rehevissä vesissä. Polvijärvellä laji oli yleisempi järven pohjoisosassa. Vehka (Calla palustris) kuluu Suomen alkuperäislajistoon ja on yleisin Järvi-Suomessa. Laji kasvaa kohtalaisen mm. ravinteikkailla soilla, suo-ojissa sekä lampien ja järvien mutarannoilla. Vehka muodostaa usein kelluvaversoisia kasvustoja (lauttoja) paksun, valossa vihertyvän juurakkonsa avulla. Juurakko toimii myös kasvullisena leviäimenä, sillä se katkeaa helposti ja juurtuu rantauduttuaan. Taulukkoon 10 on koottu Polvijärvessä havaitut kasvumuodot ja niiden lajisto sekä lajien suhtautuminen veden likaantumiseen ja lajien ravinteisuusvaatimukset. 47

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA Kasvillisuus Taulukko 10. Kasvillisuuden lajiluettelo. Kasvien ravinteisuusvaatimukset ja suhtautuminen veden likaantumiseen. 28 lajia, joista varsinaisia vesikasveja 19 kpl. Selitykset: 1) + = suosii jätevesiä, 0= ei vaikutusta, - = ei tietoa. 2) o = karun veden laji, e = rehevän veden laji, m = keskirehevän veden laji, i = veden ravinteisuudella ei vaikutusta RUOHOMAISET JA RUOKOMAISET ILMAVERSOISET Suhtautuminen veden likaantumiseen Ravinteisuusvaatimukset 1) 2) Ratamosarpio Alisma plantago aquatica 0 m e Rantapuntarpää Alopecurus aequalis 0 m Mutaluikka Eleocharis mamillata 0 i Järvikorte Equisetum fluviatile 0 i Järviruoko Phragmites australis 0 i Kurjenmiekka Iris pseudacorus + m e Rantapalpakko Sparganium emersum + i Haarapalpakko S. erectum + e Leveäosmankäämi Typha latifolia + m e Viiltosara Carex acuta 0 m e Pullosara C. rostrara 0 i Luhtasara C. vesicaria 0 m e Vehka Calla palustris 0 i Myrkkykeiso Cicuta virosa + m Jouhivihvilä Juncus filiformis 0 Konnanvihvilä J. bufonius 0 Kurjenjalka Potentilla palustris 0 i Suohorsma Epilobium palustre 0 i Ranta alpi Lysmachia vulgaris 0 i Terttualpi L. thyrsiflora 0 i Ratamosarpio Alisma plantago aquatica 0 m e Rantapuntarpää Alopecurus aequalis 0 m Mutaluikka Eleocharis mamillata 0 i Järvikorte Equisetum fluviatile 0 i Järviruoko Phragmites australis 0 i Kurjenmiekka Iris pseudacorus + m e Rantapalpakko Sparganium emersum + i Haarapalpakko S. erectum + e Leveäosmankäämi Typha latifolia + m e Viiltosara Carex acuta 0 m e Pullosara C. rostrara 0 i 48

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA Kasvillisuus Taulukko 10 jatkuu. RUOHOMAISET JA RUOKOMAISET ILMAVERSOISET Suhtautuminen veden likaantumiseen Ravinteisuusvaatimukset 1) 2) Luhtasara C. vesicaria 0 m e Vehka Calla palustris 0 i Myrkkykeiso Cicuta virosa + m Jouhivihvilä Juncus filiformis 0 Konnanvihvilä J. bufonius 0 Kurjenjalka Potentilla palustris 0 i Suohorsma Epilobium palustre 0 i Ranta alpi Lysmachia vulgaris 0 i Terttualpi L. thyrsiflora 0 i KELLUSLEHTISET Ulpukka Nuphar lutea + i Suomenlumme Nymphaea tetragona + o m Uistinvita Potamogeton natans 0 i Siimapalpakko Sparganium gramineum 0 m UPOSLEHTISET Ahvenvita Potamogeton perfoliatus + m Heinävita P.gramineus + m Pitkälehtivita P. praelongus + m e Tylppälehtivita P. obtusifolius + m e Pikkuvesitähti Callitriche palustris m IRTOKELLUJAT Kilpukka Hydrocharis morsus ranae + e Pikkulimaska Lemna minor + e VESISAMMALET Isonäkinsammal Fontinalis antipyretica o m Elomuodot olivat hyvin edustettuja, vain pohjalehtiset ja näkinpartaiset puuttuivat. Polvijärvestä havaittujen vesikasvien kasvillisuuskuviot on esitetty liitekartassa 6. Ranta- ja vesikasvien yleisyys ja peittävyysprosentit on esitetty liitteessä 7. 49

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA Kasvillisuus 7.3 Kasvillisuuden erityispiirteiden syitä Polvijärveltä puuttuivat pehmeän pohjan ja sameahkon veden johdosta pohjalehtiset. Järven rehevyyttä osoitti irtokellujien, kilpukan ja pikkulimaskan esiintyminen. Irtokellujat ottavat tarvitsemansa ravinteet suoraan vedestä. Sammalia tavattiin satunnaisesti. Sammalien laajemman levittäytymisen estää veden neutraali ph. Polvijärvessä uposkasvillisuus oli kelluslehtisten voimakkaamman kasvun vuoksi vähäinen ja kasvusyvyys oli paikoin rajoittunut. Myöskään veden sameus ei suosi uposlehtisiä, jotka yleensä kasvavat kelluslehtisten ulkopuolella. Kelluslehtisten valtalajina esiintyi ulpukka, seuralaislajina usein uistinvita; erikoista oli, että lummekasveja edusti vain hentokasvuinen suomenlumme. Polvijärven vesikasvillisuus käsitti lähinnä vain pohjalehtisiä lukuun ottamatta muut elomuodot, siten lajisto oli kaikkiaan varsin monipuolinen. Valtalajit olivat pääasiassa hyväkuntoisia ja kasvualoiltaan melko laajoja, estäen siten kilpailevien lajien levittäytymisen samoille kasvualustoille. Polvijärven erikoispiirteenä oli perinteisten ruokokasvien järviruo on ja varsinkin järvikortteen huomattavan vähäinen esiintyminen. Suurkasveista näyttävin oli leveäosmankäämi. Valtalajit olivat rantakasveja ja niistä runsaimmat kaikkialla tavatut kurjenjalka, vehka ja myrkkykeiso, jotka muodostivat pinnanmyötäistä kasvustoa ja siten toimivat tehokkaina järven umpeenkasvun edistäjinä. Tällaisista kasvustoista irtoaa ajoittain kasvillisuuslauttoja, jotka saattavat ajelehtia virtausten mukaan. Polvijärvessä ei tavattu uhanalaisia lajeja. Polvijärven pääasiallinen vesikasvillisuus ja lajisto osoittivat kasvualueet pehmeäpohjaisiksi ja veden melko reheväksi. Järvessä havaittiin myös muutamia rehevyyden indikaattorilajeja, mm kilpukka, pikkulimaska ja haarapalpakko. Selvityksen yhteydessä havaittiin järven laajemman pohjoisosan kasvillisuus runsaammaksi ja sisältävän yleisesti rehevää vettä indikoivia lajeja toisin kuin niukkakasvuisempi eteläosa. 50

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: I POLVIJÄRVEN TILA Johtopäätökset 8. JOHTOPÄÄTÖKSET POLVIJÄRVEN TILASTA Matalan ja lyhytviipymäisen Polvijärven vesi on humuspitoista ja veden ravinnepitoisuuden perusteella luokiteltavissa erittäin reheväksi. Loppukesän aikaiset erittäin korkeat kasviplanktonin klorofylli-a:n arvot johtuvat limalevän (Gonyostomum semen) massakasvusta. Polvijärven vedenlaadussa ei ole havaittavissa selkeää muutosta seurantajaksolla 1990-2008. Polvijärven ongelmana on suuri ulkoinen kuormitus, joka aiheuttaa rehevyyshaittoja järvessä. Ulkoinen kuormitus on voimakkaimmillaan keväällä, sulamisvesien tuodessa ravinteita valuma-alueelta. Viipymän kasvaessa lopputalvella ja loppukesällä, myös sisäisen kuormituksen merkitys lisääntyy ravinteiden vapautuessa sedimentistä syvännealueen heikon happitilanteen seurauksena. Sisäisen kuormituksen osuus vuosittaisesta kokonaisfosforikuormituksesta on 16 %. Kesällä sisäisen kuormituksen osuus on 36 % ainetaselaskelmien mukaisesta päiväkohtaisesta kokonaiskuormituksesta. Polvijärven syvännealueen alusveden heikon happitilanteen taustalla on jätevedenpuhdistamolta tuleva happea kuluttava kuormitus (BOD, NH 4 -N), sekä järven rehevyyden ja tuotannon seurauksena pohjalle kertyvän eloperäisen aineksen aiheuttama hapenkulutus. Tilannetta heikentää myös syvänteen pieni pinta-ala ja tilavuus. Pohjaeläinselvityksen perusteella Polvijärvi on rehevöitynyt, hapettomia olosuhteita sietävän surviaissääsken toukkien (Chironomidae) ollessa valtalajina. Polvijärven kalasto on särkikalavaltainen (särki ja lahna) ja edustaa tyypillistä kuormitettujen järvien kalakantaa. Koekalastuksen yksilömääräisesti runsain laji oli särki. Kalabiomassaltaan valtalajiston muodostivat hauki ja lahna. Petokalojen (hauki ja ahven) osuus saaliista oli yksilömääräisesti pieni, mutta yksilöjen koko oli vastaavasti suuri. Koekalastussaaliin perusteella särjet olivat pieniä ja niitä oli runsaasti, lahnat olivat kooltaan suuria ja niiden osuus saaliista suuri. Pienten särkien ravinto koostuu pääosin eläinplanktonista ja osin pohjaeläimistä. Eläinplanktonin vähentyessä kasviplanktoniin kohdistuva laidunnus vähenee ja leväkukinnat ovat mahdollisia. Lahnat taas pöllyttävät pohjaa ravintoa etsiessään, aiheuttaen samennusta ja ravinteiden vapautumista pohjasta. Todennäköisesti lahnoihin kohdistuva saalistuspaine on pieni lahnojen suuren yksilökoon takia. Lahnojen suuri yksilökoko ja särkikaloille otolliset lisääntymisolosuhteet kasvattavat todennäköisesti Polvijärven särkikalakantaa. Polvijärven petokalakanta (hauki ja ahven) koostuu todennäköisesti hyväkasvuisista ja kookkaista yksilöistä, jotka säätelevät omaa kantaansa poikaskannibalismin kautta. Suurten yksilöiden ollessa valtalajina, niiden saalistuspaine kohdentuu suurempikokoiseen saaliskalaan, jolloin pienten särkien kannat pääsevät kasvamaan. Polvijärven vesikasvillisuus ilmentää veden sameutta, pehmeää pohjaa ja rehevyyttä. Pohjalehtiset kasvit puuttuivat pehmeän pohjan ja sameahkon veden johdosta. Järven rehevyyttä osoitti irtokellujien, kilpukan ja pikkulimaskan esiintyminen. Selvityksen yhteydessä havaittiin järven laajemman pohjoisosan kasvillisuus runsaammaksi ja sisältävän yleisesti rehevää vettä indikoivia lajeja toisin kuin niukkakasvuisempi eteläosa. Polvijärven tilan kannalta järveen kohdistuvan ulkoisen kuormituksen vähentäminen on ensiarvoisen tärkeää. 51

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT 1. JOHDANTO Seuraavassa esitellään toimenpidevaihtoehtoja joita voidaan soveltaa Polvijärvellä. Lisäksi käsitellään toimenpidevaihtoehtoja, joiden soveltaminen on poisluettu Polvijärven tapauksessa. Toimenpidevaihtoehdot on jaettu kolmeen ryhmään, ulkoisen ja sisäisen kuormituksen vähentämiseen pyrkiviin toimenpiteisiin, sekä virkistyskäyttöarvoa lisääviin toimenpiteisiin. Kuormitusvähennysten vaikuttavuutta arvioitiin fosforin sekoituspitoisuuden muutoksen avulla, sillä Polvijärven ajoittain erittäin lyhyt viipymä rajoitti monimutkaisempien mallien käyttöä. Mallien avulla ei saada luotettavia tuloksia. Sekoituspitoisuus laskettiin kaavalla: C = (K/365)/((Q*86 400))*1 000 000 jossa C = fosforin sekoituspitoisuus (µg l -1 ) K = fosforikuormitus (kg a -1 ) Q = virtaama (m 3 s -1 ) Lähtöaineistona käytettiin Suomen ympäristökeskuksen hydrologian yksikön Viinijoen valuma-alueelle laskemia valunta-arvoja. Vuosien 2000-2007 keskiarvoinen valuma on 9,8 l s -1 km -2. Vaikuttavuutta arvioitiin Polvijärven tulevan kesäaikaisen virtaaman (0,17 m 3 s -1 ) ja keskiarvoisen vuosivirtaaman (0,299 m 3 s -1 ) avulla. Ulkoisen kuormituksen lähtöarvoina käytettiin VE-Limnon ainetaselaskelmien mukaisia kuormitusarvoja. Keskimääräinen vuosikuormitus on nykyisin 529 kg a -1 ja avovesikauden (touko-marraskuu) keskimääräinen kuormitus 445 kg a -1. Kuormitusvähennysten vaikutusta Polvijärven veden fosforipitoisuuteen arvioitiin laskemalla sekoituspitoisuuden muutos (%). Muutosta verrattiin Polvijärven fosforipitoisuuden vuosikeskiarvoon ja kesäaikaiseen fosforipitoisuuden keskiarvoon. Lähtöarvoina käytettiin VE-Limno laskelmien mukaista ulappapitoisuuden vuosikeskiarvoa 68 µg l -1. Kesäajan (kesä-elokuu) osalta lähtöpitoisuutena käytettiin arvoa 87 µg l -1. 52

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT 2. ARVIO POTENTIAALISTEN KUNNOSTUSMENETELMIEN YHTEISVAI- KUTUKSESTA POLVIJÄRVEN TILAAN Kappaleessa on tarkasteltu ulkoisen kuormituksen eri vähennyskeinojen ja lisävesien johtamisen yhteisvaikutusta Polvijärven rehevyystasoon. Ulkoista kuormitusta voidaan realistisesti vähentää toteuttamalla Polvijärvi-Joensuu siirtoviemäri, vähentämällä maatalouden kuormitusta -20 % suojavyöhykkeiden ja muiden maatalouden vesiensuojelutoimenpiteiden avulla, sekä vähentämällä haja-asutuksen kuormitusta nykyisestä -30 %. Tällöin ulkoinen kuormitus vähenisi vuositasolla 117 kg a -1 (-22 %) ja kesäaikana 102 kg a -1 (-23 %) (taulukko 11). Valuma-alueelta tulevan fosforikuormituksen määrä olisi sen jälkeen vuodessa keskimäärin 412 kg P a -1 (1,29 kg P d -1 ) ja kesällä 343 kg P a -1 (0,94 kg d -1 ). Vollenweiderin ulkoisen kuormituksen sietorajamallin perusteella 412 kg vuosittainen fosforikuormitus (virtaama 0,299 m 3 s -1 ) olisi edelleen suurempi kuin mitä Polvijärven sietokyky kestäisi (kuva 30, -22 %). Vähentämällä edelleen noin 40 % (-165 kg a -1 ), tultaisiin tilanteeseen jolloin ulkoinen kuormitus olisi järven sietokykyyn nähden järkevällä tasolla. Ulkoinen kuormitus alittaisi tällöin ulkoisen kuormituksen kriittisen sietorajan. Tällöin järven tilaan voitaisiin vaikuttaa merkittävästi myös järven sisäisten prosessien kautta (hoitokalastus, ilmastus). 10,0 Kriittiset kuormitukset Vollenweiderin (1975) mukaan Ulk. kuorm. kriittinen raja 1,0-22 % (1,87 g/m2/a) Lc g m -2 a -1 P A -40 % (1,12 g/m2/a) B -50 % (0,94 g/m2/a) 0,1 C (-60 %) 0,0 0,1 1 10 100 1000 Q/A, m s -1 (Hydraulinen pintakuorma) Kuva 30. Ulkoisen kuormituksen vähentämisen merkitys Polvijärven ulkoisen kuormituksen sietokyvyn kannalta. Kuvassa ylin punainen viiva kuvaa ns. kriittistä rajaa, jonka ylittyessä ulkoinen kuormitus on järven kuormitussietokykyä suurempi. Rajan alittuessa ollaan tilanteessa jolloin myös sisäiseen kuormitukseen kohdistuvilla toimenpiteillä voidaan vaikuttaa järven rehevyystasoon. 53

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT Taulukko 11. Ulkoisen kuormituksen (UK) vähennyskeinojen yhteisvaikutus ulkoisen kuormituksen määrään. UK vuosikeskiarvo (529 kg a 1 ) Nykyinen, kg a 1 Vähennys, % Vähennys, kg a 1 Vähennyksen osuus nykyisestä UK:sta, % JV puhdistamo 31 100 31 6 Maatalous 114 20 23 4 Haja asutus 209 30 63 12 YHT. 117 22 Uusi UK 412 UK kesäajan keskiarvo (445 kg a 1 ) Nykyinen, Vähennys, % Vähennys, kg a 1 kg a 1 JV puhdistamo 31 100 31 7 Maatalous 96 20 19 4 Haja asutus 173,5 30 52 12 YHT. 102 23 Uusi UK 343 Vähennyksen osuus nykyisestä UK:sta, % Taulukoissa 12 ja 13. on tarkasteltu kuormitusvähennyksen vaikutusta Polvijärven fosforipitoisuuteen vuositasolla ja kesäaikana. Fosforipitoisuuden muutos laskettiin sekoituspitoisuuden muutoksen perusteella. Huom! Fosforipitoisuuden muutos on arvio, eikä se perustu mallinnukseen. Arviossa ei ole otettu huomioon mm. järven sisäisten prosessien vaikutusta (ravinteiden pidättyminen tai ravinteiden vapautuminen pohjasedimentistä). Taulukko 12. Polvijärven veden fosforipitoisuuden muutos vuositasolla ulkoisen kuormituksen vähentämistoimenpiteiden jälkeen. Virtaama 0,299 m 3 s -1 (vuosien 00-07 keskiarvo), viipymä 0,03 a. Nykykuormitus, kg a 1 (vuositasolla) Kuormitusvähennys, kg a 1 Lähtötilanne: fosforipitoisuus, µg l 1 Uusi fosforipitoisuus, µg l 1 Vähennys, µg l 1 (%) 529 117 68 53 15,1 (22) Taulukko 13. Polvijärven kesäaikainen veden fosforipitoisuuden muutos ulkoisen kuormituksen vähentämistoimenpiteiden jälkeen. Virtaama 0,17 m 3 s -1 (kesäajan keskiarvo, 00-07), viipymä 0,05 a. Nykykuormitus, kg a 1 (kesäaikana) Kuormitusvähennys, kg a 1 Lähtötilanne: fosforipitoisuus, µg l 1 Uusi fosforipitoisuus, µg l 1 Vähennys, µg l 1 (%) 445 102 87 67 20 (23) Ulkoisen kuormituksen vähentyessä noin 22-23 %:lla, laskisi veden fosforipitoisuus vuositasolla ja kesäaikana noin 22 23 %. Molemmissa tapauksissa veden fosforipitoisuus pienenisi merkittävästi. Fosforipitoisuus olisi kuitenkin edelleen erittäin reheväksi luokiteltavien vesistöjen tasolla, kuitenkin aivan luokkarajan alapäässä, lähempänä reheväksi luokiteltavia vesistöjä. 54

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT Fosforin kuormitusvähennysten ja fosforipitoisuuden laskun vaikutusta kasviplanktonia kuvaavan klorofylli-a:n määrään ei voida Polvijärven tapauksessa tarkastella, sillä Polvijärvessä esiintyvä limalevä (Gonyostomum semen) vääristää analysoituja klorofylli-a tuloksia. Fosforipitoisuuden merkittävän laskun voidaan kuitenkin olettaa vaikuttavan negatiivisesti levien kasvuun, sekä vähentävän leväkukintojen riskiä. Lisävesien johtaminen Höytiäisestä lyhentäisi Polvijärven viipymää ja pienentäisi edelleen fosforipitoisuutta. Taulukossa 14. on tarkasteltu lisävesien vaikutusta fosforipitoisuuteen tilanteessa, jolloin ulkoista kuormitusta on jo vähennetty edellä esitetyn mukaisesti. Johtamalla Höytiäisestä Polvijärveen lisävesiä 0,1-0,5 m 3 s -1 virtaamalla, voidaan fosforin sekoituspitoisuutta laskea edelleen ulkoisen kuormituksen vähentämisen jälkeen noin 18-45 % (vuositasolla tarkasteltuna). Kesätilanteessa lisävesien johtaminen alentaisi fosforin sekoituspitoisuutta 30-61 %. Oletettavasti jo 0,1 m 3 s -1 virtaaman lisäys nykyisiin keskiarvovirtaamiin alentaisi veden fosforipitoisuutta rehevien järvien tasolle. Virtaaman lisäyksen ollessa 0,3-0,4 m 3 s -1, lähestytään tilannetta jolloin vaikutukset veden fosforipitoisuuteen olisivat jo niin merkittävät, että virkistyskäyttöä haittaavan limalevän määrä voisi vähentyä huomattavasti. Taulukko 14. Lisävesien vaikutus Polvijärven viipymään ja fosforin sekoituspitoisuuteen, lisävesien määrän ollessa 100, 200, 300 tai 500 l s -1. Vuoden keskiarvoinen kuormitustilanne Kuormitus, kg a 1 Virtaama, m 3 s 1 Sekoituspitoisuuden muutos, % Lähtötilanne: fosforipitoisuus, µg l 1 Uusi fosforipitoisuus, µg l 1 Viipymä, d Vuoden keskiarvoinen kuormitustilanne Lähtötilanne UK:n vähennyksen 412 0,299 53 11 jälkeen Lisävesiä Höytiäisestä 0,1 m 3 s 1 453 0,399 18 53 43 8 0,2 m 3 s 1 491 0,499 29 53 38 6 0,3 m 3 s 1 528 0,599 36 53 34 5 0,4 m 3 s 1 566 0,699 42 53 31 5 0,5 m 3 s 1 604 0,799 45 53 29 4 Kesäajan keskiarvoinen kuormitustilanne Lähtötilanne UK:n vähennyksen 343 0,17 67 19 jälkeen Lisävesiä Höytiäisestä 381 0,27 30 67 47 12 0,1 m 3 s 1 0,2 m 3 s 1 419 0,37 44 67 38 9 0,3 m 3 s 1 456 0,47 52 67 32 7 0,4 m 3 s 1 494 0,57 57 67 29 6 0,5 m 3 s 1 532 0,67 61 67 26 5 55

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT 3. ULKOISEN KUORMITUKSEN VÄHENTÄMINEN 3.1 Polvijärvi-Joensuu siirtoviemärin rakentaminen Polvijärven kunnan jätevedenpuhdistamon yhdistäminen Joensuun puhdistamon siirtoviemäriin poistaisi tulevaisuudessa puhdistamolta Polvijärveen kohdistuvan kuormituksen. Vuonna 2007 puhdistamolta vesistöön kohdistuva kokonaisfosforikuormitus oli 31 kg vuodessa (00-07 ka. 45,6 kg a -1 ). Puhdistamon fosforinpoistoteho on ollut viime vuosina keskimäärin 95,8 %. Puhdistamon liittämistä siirtoviemäriin on kaavailtu vuodelle 2014. Siirtoviemärin toteutuminen vähentäisi vesistöön kohdistuvaa ulkoista fosforikuormitusta vuositasolla noin 6 % vuoden 2007 kuormituksen perusteella laskettuna (529 kg a - 1 498 kg a -1 ) ja noin 9 % vuosien 2000-2007 keskiarvoisen kuormituksen perusteella (ka. 529 kg a -1 483,4 kg a -1 ). Kesällä kuormitusvähennys olisi 7-10 % ulkoisesta kuormituksesta (445 kg a -1 ). Taulukoissa 15 ja 16. on tarkasteltu kuormitusvähennyksen vaikutusta Polvijärven fosforin sekoituspitoisuuteen vuositasolla ja kesäaikana. Taulukko 15. Polvijärven fosforin sekoituspitoisuuden muutos vuosikeskiarvona laskettuna, puhdistamolta tulevan fosforikuormituksen poistuessa. Virtaama 0,299 m 3 s - 1 (vuosien 00-07 keskiarvo). Kuormitus, kg P a 1 (vuositasolla) Kuormitusvähennys, kg a 1 Muutos, % Lähtötilanne: fosforipitoisuus, µg l 1 Uusi fosforipitoisuus, µg l 1 529 31 6 68 64 45,6 9 68 62 Taulukko 16. Polvijärven kesäaikaisen fosforin sekoituspitoisuuden muutos puhdistamolta tulevan fosforikuormituksen poistuessa. Virtaama 0,17 m 3 s -1 (kesäajan keskiarvo, 00-07), viipymä 0,05 a. Kuormitus, kg P a 1 (kesäaikana) Kuormitusvähennys, kg a 1 Muutos, % Lähtötilanne: fosforipitoisuus, µg l 1 445 31 7 87 81 45,6 10 87 78 Uusi fosforipitoisuus, µg l 1 Vuosittaisen fosforikuormituksen vähentyessä puhdistamon poistuessa, voidaan veden fosforipitoisuuden olettaa laskevan noin 4-6 µg l -1. Tällöin Polvijärven fosforipitoisuuden vuosikeskiarvo olisi noin 62-64 µg l -1. Kesäaikaisessa kuormitustilanteessa puhdistamon poistuminen merkitsisi fosforipitoisuuden laskua 7-10 %, jolloin pitoisuus laskisi arvoon 78-81 µg l -1. Molemmissa tapauksissa veden fosforipitoisuus pysyisi kuitenkin edelleen erittäin rehevien vesistöjen tasolla. Siirtoviemärin toteutuessa, fosforikuormituksen vähenemistä merkittävämpi vaikutus tulee olemaan puhdistamolta tulevan muun kuormituksen (mm. hajuhaitat, bakteerit) poistumisella. Merkittävä vaikutus Polvijärven tilaan tulisi todennäköisesti olemaan ammoniumtyppikuormituksen (NH 4 -N) poistumisella. Ammoniumtyppikuormituksen poistuminen vaikuttaisi positiivisesti erityisesti talviaikaiseen happitilanteeseen. Kesäaikaiseen happitilanteeseen jätevesien poistumisella olisi vähäisempi merkitys, sillä 56

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT kesäaikainen alusveden kohonnut NH 4 -N pitoisuus johtuu ennemminkin hapettomuuden aiheuttamasta ammoniumtypen vapautumisesta sedimentistä, kuin jätevesistä. Seuraavat reaktioyhtälö kuvaa ammoniumtypen hapettumista nitraatiksi: 1. NH + 4 + 1½O 2 -----> NO - 2 + H 2 O + 2H + - 2. NO 2 - + ½O 2 -------> NO 3 Teoriassa yhden ammoniumtyppikilon hapettaminen vaatii noin 4,6 kg happea. Polvijärven puhdistamon NH 4 -N kuormitus on keskimäärin 10 kg d -1 (Hartikainen & Sipilä 2008), eli 3 650 kg a -1. Ammoniumtyppi aiheuttaa siis vuodessa noin 16 790 kilon hapenkulutuksen. Talviaikana järvissä reaktiot ovat oleellisesti optimiolosuhteita hitaampia. Kirjallisuudessa esitetään mm. että nitrifikaationopeus kasvaa noin 4,5 % / C (Nowak 2000, ref. Lehtniemi 2004). Tällöin tyypillisissä talvisissa 2-3 C lämpötiloissa nitrifikaationopeus on 20-25 % kesäisestä, joten merkittävä osa talvella järveen joutuneesta ammoniumista hapettuu vasta keväällä järven täyskierron aikana vesimassan lämmetessä. Puhdistamon talviaikainen (marras-maaliskuu, 152 vrk) ammoniumtypen kuormitus on 1 520 kg, jonka hapettamiseen optimioloissa kuluisi 6 992 kg happea. Talvella happea kuluu kuitenkin nitrifikaation hidastumisesta johtuen noin 1 398-1 748 kg (ka. 1 573 kg). Lisäksi puhdistamolta lähtevä vesi aiheuttaa noin 1,8 kg BOD 7ATU d -1 kuormituksellaan noin 274 kg hapenkulutuksen marras-maaliskuussa. Hapenkulutus on siis yhteensä noin 1847 kg, eli marras-maaliskuulle laskettuna noin 12-20 kg d -1. Puhdistamolta tulevan happea kuluttavan aineksen lisäksi myös Polvijärven sedimentti kuluttaa happea, sedimentoituneen orgaanisen aineen hajotessa. Liikanen ym. (2003) havaitsivat matalassa ja rehevöityneessä Kevättömän järvessä tehtyjen tutkimusten perusteella, että sedimentin hapenkulutus on talviaikana 1-4 m syvyysvyöhykkeillä hapellisissa olosuhteissa 170-180 mg O 2 m -2 d -1, noin 3-5 kertaa pienempi kuin kesäaikana. Polvijärven (22 ha) tapauksessa tämä tarkoittaisi noin 40 kg hapenkulutusta päivittäin. Jätevesien ja sedimentin aiheuttama hapenkulutus on siis yhteensä noin 60 kg d - 1. Polvijärven talviaikainen tulovirtaama on marras-maaliskuussa (00-08) ka. 0,23 m 3 s -1. Lopputalvesta virtaama on pienempi, mediaani 0,11 m 3 s -1 helmi-maaliskuussa (00-08). Jos tulevien vesien happipitoisuus on 8 mg l -1, tulee Polvijärveen noin 100 kg happitäydennys päivittäin. Koko Polvijärveen kohdistuvan tarkastelun perusteella voidaan todeta, että Polvijärven talviaikainen happitase on positiivinen. Järveen tulee enemmän happea kuin mitä jätevedet ja sedimentti kuluttavat. Erittäin kuivina vuosina happitilanne voi kuitenkin heikentyä tulovirtaaman ja järven tilavuuden pienentyessä. Jätevesikuormituksen poistuessa Polvijärven talviaikainen happitilanne tulee hieman paranemaan nykyisestä. Nykyisin päällysveden happipitoisuus on lopputalven havaintojen perusteella alimmillaan noin 2-3,5 mg l -1 (ka. 6,6 mg l -1 ) josta pitoisuus tulee hieman nousemaan. Vaikutus Polvijärven pääsyvänteen pohjanläheisen veden happitilanteeseen tulee todennäköisesti olemaan vähäinen. Pääsyvänne on erittäin pienialainen ja toimii järven akkumulaatioalueena, jonne valuma-alueelta tuleva ja järvessä syntyvä aines kertyy. Syvänteen pohjanläheisen veden hapenkulutusnopeus on Liikasen ym. (2003) tekemien tutkimusten perusteella kaksinkertainen verrattuna matalien vesialueiden hapenkulutukseen. 57

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT 3.2 Maatalouden vesiensuojelutoimet suojavyöhykkeet ja kosteikot Maatalouden osalta peltoalueilta vesistöön joutuvien ravinteiden ja kiintoaineen määrää voidaan vähentää pientareiden, suojakaistojen, suojavyöhykkeiden ja kosteikkojen avulla. Pientareet ja suojakaistat ovat maatalouden ympäristötuen pakollisia perustoimenpiteitä. Pientareet ovat valtaojien varsille sijaitseville peltolohkoille perustettavia 1 m leveitä monivuotisen kasvillisuuden peittämiä alueita. Suojakaistat ovat 3 m leveitä, valtaojaa suurempien vesiuomien (lammet, järvi, merenranta) ympärille tai rannalle perustettavia vyöhykkeitä. Suojavyöhykkeet ja kosteikot kuuluvat maatalouden ympäristötuen erityistuen piiriin. Sopimuksen tekemisen ehtona on että viljelijä on sitoutunut tai sitoutuu ympäristötukijärjestelmään. Erityistukihakemus toimitetaan TE-keskuksen maaseutuosastolle. Erityistukihakemukseen liitetään suunnitelma, jossa kuvataan mm. millainen, mihin ja miten suojavyöhyke tai kosteikko aiotaan perustaa ja kuinka sitä on tarkoitus hoitaa. Tärkeää on myös selostaa miksi suojavyöhyke tai kosteikko on tarpeen perustaa (Maa- ja metsätalousministeriö 2007). Suojavyöhyke on vähintään 15 metriä leveä monivuotisen kasvillisuuden peittämä hoidettu alue, joka on perustettu valtaojan tai vesistön varteen. Suojavyöhykkeen vähimmäiskoko on 30 aaria (Maa- ja metsätalousministeriö 2007). Suojavyöhykkeiden perustamista varten maanomistaja voi hakea Maa- ja metsätalousministeriöltä maatalouden ympäristötuen erikoistukea (kaudella 2007-2013 enintään 450 euroa/ha/vuosi). Tukea voi hakea joko 5 tai 10 vuodeksi ja se voi koskea myös vuokramaalle perustettavaa suojavyöhykettä ja sen hoitoa. Hyvin toimivalla suojavyöhykkeellä kasvaa monikerroksinen- ja vuotinen nurmiseos, sekä voimakasjuurisia pensaita, jotka pidättävät pintavalunnasta aineita fysikaalisten, kemiallisten ja biologisten prosessien avulla. Ne hidastavat veden virtausnopeutta pidättäen samalla veden mukana kulkevaa kiintoainetta. Hitaan pintavalunnan aikana vettä myös imeytyy suojavyöhykkeen maaperään, jolloin fosforin sitoutuminen on mahdollista. Suojavyöhykkeen kasvillisuus niitetään vuosittain ja kasvijäte korjataan pois, samalla poistuvat myös kasveihin sitoutuneet ravinteet. Maa- ja metsätalousministeriönympäristötuen erityistukien suojavyöhykkeiden oppaassa katsotaan, että alkuvaiheessa suojavyöhykettä tulisi niittää ja kuljettaa kasvimassa pois vyöhykkeeltä 2-3 kertaa vuodessa. Niitto tulisi tehdä kasvien kukintavaiheessa (Uusi-Kämppä ja Palojärvi 2006). Suojavyöhykkeelle, -kaistalle tai -pientareelle ei levitetä lannoitteita eikä kasvinsuojeluaineita. Suojavyöhyke kannattaa perustaa jyrkästi valtaojaan tai vesistöön viettäville pelloille, helposti sortuville rantapenkoille sekä toistuvasti tulva- tai vettymishaitoista kärsiville maille. Suojavyöhykkeiden perustaminen on hyödyllistä peltoalueille, joiden kaltevuus on yli 10 %. Eroosion määrä vaihtelee riippuen pellon maalajista, kaltevuudesta ja kasvipeitteisyydestä. Eroosio on voimakkainta hienoainespitoisilla mailla. Kosteikkojen pinta-alan tulee olla 2 % yläpuolisen valuma-alueen koosta, jotta ne poistaisivat tehokkaasti liuenneita ravinteita ja kiintoainetta. Kosteikot ovat suuren osan vuodesta veden peitossa olevia, vesi- ja kosteikkokasvillisuuden peittämiä alueita, joiden hoitoon voidaan hakea maatalouden erityistukea 5-10 vuodeksi. Ohjelmakaudella 58

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT 2007-2013 tuen suuruus on enimmillään 450 /ha/vuosi. Korvaus maksetaan siltä alalta, joka jää kosteikon alle, sekä reuna-alueelta jonka katsotaan olevan riittävä kosteikon hoidon kannalta. Erityistukea voivat saada vain sellaiset alueet, joilla peltoja on yli 20 %. Erityistukea maksetaan kosteikon hoitotoimenpiteistä aiheutuneiden kustannusten perusteella, tukea ei makseta kosteikon perustamisesta (Maa- ja metsätalousministeriö 2007). Kosteikkojen on tutkittu pidättävän noin 30 % kosteikkoon tulevasta fosforikuormasta ja 20 % typpikuormasta. Kosteikkojen pinta-alan ja viipymän lisääminen parantavat puhdistustehoa. Puhdistusteho perustuu vedessä elävien mikrobien kykyyn muuttaa vedessä ja pohja-aineksessa olevaa typpeä kaasumaiseen muotoon, jolloin se vapautuu ilmaan. Kosteikkokasvillisuus käyttää puolestaan kasvukaudella veteen liuenneita ravinteita. Veden virtausnopeuden hidastuessa myös kiintoainetta pidättyy, aineksen laskeutuessa kosteikon pohjalle. Kosteikkoon onkin hyödyllistä liittää avovesipintainen syvän veden alue, jossa virtausnopeus pienenee. Kosteikkojen parhaat sijoituspaikat ovat ojien ja purojen notkelmissa, valuma-alueilla joilla on paljon peltoja. Kosteikot tulisi pyrkiä perustamaan patoamalla, jolloin maansiirtotöistä aiheutuvat haitat vähenevät. Polvijärven valuma-alueen maatalouden nykyiset, ympäristötuen avulla toteutetut vesiensuojelutoimet eivät ole tiedossa. Suojavyöhykkeiden ja kosteikkojen perustaminen on tarpeen peltoalueilla, joista valumavedet kerääntyvät suoraan pelto-ojiin ja edelleen Polvijärveen, sekä pelloilla jotka ovat rantaviivan välittömässä läheisyydessä. Suojavyöhykkeitä ja kosteikkoja tulisi perustaa soveltuviin kohteisiin koko valuma-alueelle. Kosteikkojen ja suojavyöhykkeiden perustamiselle soveltuvien kohteiden löytämiseksi valuma-alueella tulisikin tehdä maastokartoitus, jonka perusteella laadittaisiin erillinen maatalouden vesiensuojelun yleissuunnitelma. Suunnitelmaa laadittaessa maanomistajat/viljelijät tulisi sitouttaa projektiin, jotta mahdollisia vesiensuojelutoimenpiteitä voitaisiin myös toteuttaa. Polvijärven valuma-alueesta peltojen osuus on 8,4 %. Peltoalueilta tuleva kuormitus on noin 22 % ainetaselaskelman mukaisesta ulkoisesta kuormituksesta, joka on vuosikeskiarvona 529 kg a -1 ja kesäajan keskiarvona 445 kg a -1. Saarijärven ym. (2002) Iisalmen reitille (vesistöalue 4.5) tekemien laskelmien mukaan maatalouden ympäristötuen erityistoimenpiteillä, kuten suojavyöhykkeillä ja kosteikoilla saataisiin aikaan noin 23 % kuormitusvähennys maatalouden osalta. Jos Polvijärveen kohdistuvasta peltokuormituksesta vähennettäisiin vuositasolla 20 % erilaisin maatalouden vesiensuojelutoimin, pienenisi nykyinen ulkoinen kuormitus noin 4 % (taulukko 17). Kuormitusvähennys laskisi fosforin sekoituspitoisuutta järvessä noin 4 %:lla. Fosforin sekoituspitoisuuden muutoksen avulla arvioiden, Polvijärven fosforipitoisuus olisi maatalouden kuormitusvähennyksen jälkeen edelleen erittäin rehevän järven tasolla. Maatalouteen kohdistuvien kuormitusvähennysten vaikuttavuutta tarkasteltaessa tulee huomioida, että peltomaan suuret fosforivarastot purkautuvat hitaasti, jolloin vesistössä havaittavat muutokset ilmenevät viiveellä (Rekolainen ym. 2006). 59

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT Taulukko 17. Maatalouden kuormitusvähennysten vaikutus ulkoiseen kuormitukseen ja fosforipitoisuuteen vuosikeskiarvona ja kesäajan keskiarvona laskettuna. Nykyinen ulkoinen kuormitus, kg P a 1 Nykyinen maatalouden kuormitus, kg a 1 Lähtötilanne: fosforipitoisuus, µg l 1 529 (vuosikeskiarvo) 445 (kesäajan ka.) Kuormitusväh. 20 % maatalouden osalta. Uusi maatalouden Uusi ulkoinen kuormitus, kg a 1 (muutos, %) kuormitus, kg a 1 114 91 506 ( 4) 68 65 ( 4) Uusi fosforipitoisuus, µg l 1 (muutos, %) 96 77 426 ( 4) 87 84 ( 4) 3.3 Kaivukatkot ja laskeutusaltaat Metsien voidaan ajatella suojaavan vesistöjä, koska ne tasaavat tulvia, ehkäisevät eroosiota sekä ravinteiden huuhtoutumista pinta- ja pohjavesiin. Päätehakkuun jälkeen puuston veden- ja ravinteidenotto loppuu, osa pintakasvillisuudesta kuolee ja ravinteita vapautuu hakkuutähteistä ja maaperästä. Päätehakkuuta seuraa maanmuokkaus ja se voimistaa näitä muutoksia sitä enemmän mitä voimakkaammasta maanmuokkauksesta on kysymys. Metsien vesistöjä suojaava vaikutus heikkenee ja eroosio sekä ravinteiden huuhtoutuminen lisääntyy. Muutos on kuitenkin vain väliaikainen. Ravinteiden huuhtoutuminen on yleensä suurimmillaan toisena ja kolmantena vuotena toimenpiteiden jälkeen, mutta se voi jatkua pitkään, jopa yli 10 vuotta. Valuntaa päätehakkuu lisää vain vähän. Täten tulvat eivät lisäänny, mutta paikallisesti pintavalunnan lisääntyminen voi aiheuttaa eroosiota. Eroosio johtaa vesistöjen madaltumiseen, liettymiseen ja sameutumiseen. Typpi- ja fosforiyhdisteiden huuhtoutuminen rehevöittää vesistöjä (Finer 2007). Kunnostusojitusten vaikutukset näkyvät Nurmes-tutkimuksen (Ahtiainen ja Huttunen 1995) mukaan vielä 12 vuoden kuluttua toimenpiteen suorittamisesta. Ojituksen aiheuttama kiintoaineskuormituksen huippu on välittömästi toimenpiteen jälkeen, minkä jälkeen kuormitus laskee lähelle luonnontilaista tasoa. Tilapäistä kiintoaineskuormituksen kasvua voidaan kuitenkin havaita vielä vuosikymmeniä tämän jälkeen voimakkaiden sateiden aiheuttaessa ojien syöpymistä. Ojituksilla voi olla hyvin pitkäaikaisia, lähes pysyviä vaikutuksia huuhtoumiin jo pelkästään hydrologisista syistä, koska tulvavedet purkautuvat nopeammin ojitetuilta alueilta. Myös soiden toiminnallinen muutos ravinteiden pidättäjästä niiden luovuttajaksi näkyy ojituksen jälkeen huuhtoumissa (Sallantaus 1995). Ahtiaisen ja Huttusen (1995) mukaan ojituksista ja kunnostusojituksista syntyvä fosforikuormitus on ensimmäisenä vuonna noin 400 g ha -1 a - 1, jonka jälkeen huuhtoutuvan fosforin määrä alkaa hiljalleen laskea. Pienten metsäisten, luonnontilaisten valuma-alueiden vuotuinen fosforihuuhtouma vaihtelee eri tutkimuksissa välillä 30-150 g ha -1 a -1 (Kenttämies 1998). Kortelaisen ym. (2003) mukaan luonnontilaisten metsäalueiden fosforihuuhtouma on Suomessa keskimäärin 50-54 g ha -1 a -1. Ojitettujen alueiden kuormitus on siis moninkertainen verrattuna luonnontilaiselta alueelta tulevaan fosforihuuhtoumaan. Laskeutusaltaat soveltuvat kiintoaineksen pidättäjinä mm. ojituksista aiheutuvien haittojen vähentämiseen. Laskeutusaltaat on tyhjennettävä lietteestä ajoittain, mielellään ker- 60

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT ran vuodessa. Parhaat laskeutusaltaan perustamispaikat ovat ojien ja purojen notkelmissa, jolloin vältytään suurilta maasiirtotöiltä. Kiintoaineen ja ravinteiden määrää voidaan vähentää jättämällä kunnostettaviin metsäojiin kaivukatkoja. Kaivukatkot ovat vähintään 20 metriä pitkiä metsäojan kaivamaton osa, joka estää ojan syöpymistä ja lietteen kulkeutumista purkuojaan. Valuma-alueella tehtävien metsä- ja suo-ojitusten yhteydessä tulisikin rakentaa kiintoainesta pidättäviä ja veden virtausta hidastavia kaivukatkoja ja laskeutusaltaita muokatulta alueelta tulevan kuormituksen vähentämiseksi. 3.4 Haja-asutuksen jätevesijärjestelmien tehostaminen Vuoden 2004 alusta voimaan tullut asetus tiukentaa kiinteistökohtaisia jätevesien käsittelyn vaatimuksia. Uusien kiinteistöjen jätevesijärjestelmien on oltava asetuksen mukaisia heti, mutta vanhoilla kiinteistöillä on 10 vuotta aikaa korjata jätevesien käsittely asetuksen vaatimalle tasolle (vuoteen 2014 mennessä) (Valtioneuvoston asetus talousjätevesien käsittelystä vesihuoltolaitosten viemäriverkostojen ulkopuolisilla alueilla, 542/2003). Jätevesien puhdistusmenetelmän riittävyyteen vaikuttavat monet asiat, kuten: kiinteistön sijainti (etäisyys kaivoista ja rannasta, pohjavesialueet) alueen kaavamääräykset ja kunnan ympäristönsuojelumääräykset varustetaso, käymälätyyppi ja vedenhankintamenetelmä tontin maaperä käyttäjämäärä Ennen jätevesijärjestelmän uudistamista kannattaa aina keskustella kunnan rakennus- ja ympäristönsuojeluviranomaisen kanssa riittävästä puhdistusmenetelmästä. Kunnan ympäristönsuojelumääräyksissä voidaan säätää asetuksessa annetut lievemmät käsittelyvaatimukset erikseen määritellyille alueille, jotka ovat kaukana vesistöistä, joita ei ole luokiteltu pohjavesialueiksi ja joilla kuormitus on tavallista vähäisempi. Kiinteistön haltija voi poikkeusluvalla saada viiden vuoden jatkoajan jätevesijärjestelmän kunnostamiseen vuoden 2014 jälkeenkin. Esimerkiksi vanhusten 1-2 hengen talouksissa tilanne voi olla ikääntymisestä johtuen kohtuuton. Lykkäystä voi hakea kunnan ympäristönsuojeluviranomaiselta vasta siirtymäajan loppuessa. (Kärkkäinen ym. 2008). Kiinteistön varustetaso vaikuttaa siihen, katsotaanko syntyvien jätevesien määrä niin vähäiseksi, ettei niitä tarvitse puhdistaa ennen maahan johtamista. Kiinteistöissä, joissa vesi kannetaan kaivosta eli jätevesiä syntyy hyvin vähän, talousvedet voidaan johtaa käsittelemättä maahan. Ne eivät saa aiheuttaa ympäristön pilaantumisen vaaraa eivätkä sisältää käymälävesiä. Talousjätevesiä, mm. saunomisvesiä, ei koskaan saa johtaa puhdistamattomana suoraan pintavesiin. (Kärkkäinen ym. 2008). Kunta voi myöntää talousjätevesiavustusta ympärivuotisessa asuinkäytössä olevien asuinrakennusten talousjätevesijärjestelmien parantamiseen. Alueellinen ympäristökeskus voi myöntää vesihuoltoavustusta rakennetun kiinteistön omistajalle tai haltijalle, kun kiinteistöä käytetään pysyvään asumiseen tai siihen vesihuolloltaan rinnastuvaan elinkeinotoimintaan. (Kärkkäinen ym. 2008). Uudet vaatimukset täyttävän jätevesijärjestelmän rakentaminen tai vanhan jätevesijärjestelmän uusiminen tavanomaiseen vakinaiseen asuntoon maksaa normaalisti 4 000-10 000 euroa. Varustelutasoltaan vastaavaan, ympärivuotiseen käyttöön tarkoitettuun va- 61

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT paa-ajan asuntoon kustannukset ovat samaa luokkaa. Jos vakituisen asunnon tai sitä varustelutasoltaan vastaavan vapaa-ajan asunnon käytössä olevaa hyväkuntoista jätevesijärjestelmää on tehostettava ja olemassa olevia rakenteita voidaan käyttää hyväksi, jätevesijärjestelmä voidaan yleensä toteuttaa vaatimukset täyttäväksi 1 000-8 000 eurolla. Suurimmalla osalla Suomen nykyisistä vapaa-ajan asunnoista on vaatimaton varustelutaso eikä vesikäymälää, jolloin jätevesimäärän ollessa vähäinen tehostamistarvetta ei ole. (Kärkkäinen ym. 2008). Nykyisin haja-asutuksen osuus Polvijärven ulkoisesta kuormituksesta on 39,5 % valuma-alueella tapahtuva retentio huomioiden. Jos Polvijärveen kohdistuvasta nykyisestä ulkoisesta fosforikuormituksesta pystyttäisiin vähentämään haja-asutuksen osalta 85 % Valtioneuvoston asetuksen 542/2003 (Valtioneuvoston asetus talousjätevesien käsittelystä vesihuoltolaitosten viemäriverkostojen ulkopuolisilla alueilla 542/2003) mukaisesti, vähenisi Polvijärven ulkoisen kuormitus noin 34 % (taulukko 18). Kuormitusvähennyksen myötä Polvijärven fosforipitoisuus laskisi sekoituspitoisuuden muutoksen (34 %) perusteella tasolle 45-57 µg l -1. Polvijärvi olisi fosforipitoisuuden vuosikeskiarvon ja kesäaikaisen keskiarvon perusteella luokiteltavissa reheväksi erittäin reheväksi. Fosforipitoisuuden muutos olisi kuitenkin merkittävä verrattuna alkuperäiseen fosforipitoisuuteen. Taulukko 18. Haja-asutuksen kuormitusvähennyksen vaikutus ulkoisen kuormituksen vähenemiseen ja fosforin sekoituspitoisuuteen vuosikeskiarvona ja kesäajan keskiarvona laskettuna.. Nykyinen ulkoinen kuormitus, kg P a 1 (vuositasolla) Kuormitus, kg P a 1 (kesäaikana) Polvijärveen kohdistuva hajaasutuksen kuormitus kg a 1 Kuormitusvähennys hajaasutuksen osalta, % Uusi ulkoinen kuormitus, kg P a 1 (muutos, %) Lähtötilanne: fosforipitoisuus, µg l 1 Uusi fosforipitoisuus, µg l 1 (muutos, %) 529 209 100 320 (39,5) 68 41 (40) 85 351 (34) 68 45 (34) 50 424,5 (20) 68 54 (20) 30 466 (12) 68 59 (13) Polvijärveen kohdistuva hajaasutuksen kuormitus kg a 1 Kuormitusvähennys hajaasutuksen osalta, % Uusi ulkoinen kuormitus, kg P a 1 (muutos, %) Lähtötilanne: fosforipitoisuus, µg l 1 Uusi fosforipitoisuus, µg l 1 (muutos, %) 445 176 100 269 (39,5) 87 52 (40) 85 295 (34) 87 57 (34) 50 357 (20) 87 70 (20) 30 392 (12) 87 77 (12) 62

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT 4. SISÄISEN KUORMITUKSEN VÄHENTÄMINEN 4.1 Hapetus / ilmastus Hapetuksen toteuttaminen voidaan jakaa kahteen eri tapaan tavoiteltavan tuloksen perusteella. Toinen on kalakuolemien ehkäisy talvi-ilmastuksen avulla (pintailmastimilla) ja toinen pohjasedimentin pintakerroksen pitäminen hapellisena ravinteiden vapautumisen ehkäisemiseksi. Polvijärvellä hapetuksen päätarkoituksena olisi pohjasedimentin pintakerroksen pitäminen hapellisena kesä- ja talviaikana, jolloin hapettomuus ja sen seurausilmiöt (mm. sisäinen kuormitus, pohjaeliöstön yksipuolistuminen) vähenevät. Polvijärven talvi- ja kesäaikaisten heikkohappisten jaksojen pituutta ei tiedetä tarkkaan, mutta kesäaikaisten havaintojen perusteella pohjanläheisen veden heikko happitilanne alkaa heinäkuun alkupuolella ja jatkuu tulosten perusteella aina syyskierron alkuun asti, yht. noin 50 vrk (arvioitu aika 10.7. - 1.9.). Talviaikaista tilannetta on vaikea arvioida mittaustulosten puuttuessa. Talvisin Polvijärven vedenlaatua on tarkkailtu vain maaliskuussa., jolloin happea on ollut pohjan lähellä keskimäärin 0,12 mg l -1 ja kolmen metrin syvyydessä 1,7 mg l -1 (00-08). Sisäisen kuormituksen määrää ja hapetuksen merkitystä sisäisen kuormituksen vähentäjänä voidaan arvioida Jyväskylän yliopisto Ympäristöntutkimuskeskuksen Jyväsjärven sisäistä kuormitusta ja sedimentin fosforinpidätyskykyä koskevien tutkimustulosten perusteella (Palomäki 2004). Tutkimuksen mukaan hapellisissa olosuhteissa sedimentistä vapautuvan fosforin määrä on noin 1-2 mg m -2 d -1 (ka. 1,5 mg m -2 d -1 ) ja hapettomissa olosuhteissa 7-21 mg m -2 d -1 (ka. 14 mg m -2 d -1 ). Polvijärvellä alusveden happipitoisuus on heikohko tai huono 3 m syvemmillä alueilla. Näiltä alueilta vapautuvan fosforin määrää on tarkasteltu taulukossa 19. Kesäaikaisen heikkohappisen kauden aikana (yht. noin 50 vrk) Polvijärven 3 m syvemmiltä alueilta vapautuu keskimäärin 6,2 kg fosforia. Hapellisissa olosuhteissa vapautuvan fosforin määrä on vain noin 11 % hapettomissa olosuhteissa vapautuvasta fosforimäärästä, eli 0,67 kg. Syvännealueilta hapettomissa oloissa vapautuvan fosforin määrä (0,125 kg d -1 ) on 39 % matalammilta alueilta hapellisissa olosuhteissa vapautuvasta fosforimäärästä (0,32 kg d - 1 ). Syvännealueiden merkitys on siis melko pieni suhteessa koko järven pinta-alalta hapellisissa olosuhteissa vapautuvaan fosforin määrään verrattuna. Huom! Taselaskelmien sisäisen kuormituksen laskentatulokset ja tässä esitetty laskelma eivät ole suoraan vertailtavissa. Taulukko 19. Sedimentistä vapautuvan fosforin määrä. Syvyys, m m 2 Hapettomissa olosuhteissa vapautuva fosfori ka. 14 mg m 2 d 1, kg/d ja (kg/50 d) vrt. hapellisissa olosuhteissa vapautuva fosfori ka. 1,5 mg m 2 d 1, kg/d ja (kg/50 d) > 3 8896 0,125 (6,2) 0,013 (0,67) < 3 211 104 0,32 (16) 63

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT Lisähapen johtaminen Polvijärven syvänteen alusveteen lähelle voidaan tehdä joko pumppaamalla hapellista päällysvettä alusveteen tai käyttämällä ilmastinta. Päällysveden johtaminen alusveteen voidaan toteuttaa kierrätyshapetuksella, joista eräs esimerkki on Mixox -kierrätyshapetin. Tämä menetelmä ei sovi talviaikaiseen käyttöön sellaisissa järvissä, joissa happi saattaa loppua kokonaan ennen kevättä. (Lappalainen & Lakso 2005). Polvijärvellä päällysveden hapen loppuminen on talviaikana mahdollista. Polvijärvellä tulisi siis käyttää ilmastinta, jonka toimintaperiaate perustuu ilmassa olevan hapen siirtämiseen veteen. Syvissä järvissä ilmastettu vesi johdetaan hapen liukenemisen jälkeen alusveteen. Kustannukset riippuvat kohteen luonteesta ja tarvittavista laitteista. Hapettamisen kustannukset voidaan kuitenkin jakaa kolmeen pääkohtaan 1) perustaminen, 2) laitteen hankinta/vuokraus/urakointi, 3) energia ja ylläpitokulut. Polvijärvelle sopivien laitteiden teho voidaan arvioida seuraavasti: Mahdollinen hapetin- tai ilmastinlaite tulisi sijoittaa Polvijärven pääsyvänteeseen, Jyrkänniemen ja Kielosaaren väliseen syvänteeseen, jonka maksimisyvyys on noin 8 m. Kesä: Polvijärven harppauskerros on noin 2-3 metrin syvyydessä. Kesällä hapettavaksi voidaan siis valita 3 metriä syvemmät alueet (8 896 m 2 ) joiden tilavuus on 10 080 m 3. Syvänne on pieni suhteessa järven pinta-alaan (n. 4 %) ja tilavuuteen (n. 3,6 %). Polvijärven pääsyvänteen kesäaikainen alusveden hapenkulumisnopeus on 0,09-0,199 g m -3 d -1, eli 1-2 kg d -1. Liikasen ym. (2002) mukaan sedimentin hapenkulumisnopeus on hapellisissa olosuhteissa (0,6 mg O 2 l -1 ) ja 11 o C lämpötilassa noin 600 mg O 2 m -2 d -1. Näin laskien 3 metriä syvempien alueiden hapenkulutus olisi 5,3 kg d -1. Kevätkierron jälkeen Polvijärven alusveden (> 3m, tilavuus 10 080 m 3 ) happisisältö on noin 81 kg (jos veden happipitoisuus 8 mg l -1 ). Alusveden happisisältö riittää 1-2 kg d -1 hapenkulumisnopeudella 40-80 vuorokaudeksi. Käytännössä happea riittää suurimman kulutuksen mukaan laskettuna heinäkuun alkupuolelle asti. Kulutuksen ollessa 5,3 kg d - 1 happea riittää 14 vuorokaudeksi. Laitemitoitusta laskettaessa tulee huomioida, että hapetettaessa hapen kulumisnopeus kasvaa, joten tällöin todellinen hapen tarve on noin kaksinkertainen häiritsemättömään tilanteeseen verrattuna. kesäaikainen hapetustarve on noin 2 kg d -1-4 kg d -1 10,6 kg d -1 Talvi: Polvijärven talviaikaista hapenkulumisnopeutta ei tiedetä, sillä talviaikaiset havainnot ovat maaliskuulta, jolloin pohjanläheisen veden happipitoisuus on ollut huono. Talviaikainen hapenkulumisnopeus ei todennäköisesti ole suurempi kuin kesäaikana, joten kesä- ja talviaikana voidaan käyttää samaa laitteistoa. talviaikainen hapetustarve on noin 2 kg d -1-4 kg d -1 64

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT Polvijärven alusveden kesä- ja talviaikaiseen hapettamiseen voidaan käyttää ilmastinta. Ilmastimien hyötysuhteena voidaan pitää 1 kg O 2 /1 kwh (24 kg O 2 /24 h) ja tällöin Polvijärven pääsyvänteen ilmastamiseen riittäisi 0,2 0,5 kw:n ilmastin, hapetustarpeen ollessa 4-10,6 kg d -1. Käytännössä markkinoilla ei ole 0,75 kw pienempää ilmastinta. Ilmastimen investointikulut ovat noin 10 000, sisältäen 0,75 kw:n ilmastimen, suunnittelun ja laitteen asennuksen (kaapelit ja sähkökeskus). Laitteen sähkönkulutus on 300 käyttöpäivän (poislukien syys- ja kevätkierron aika) mukaan laskettuna noin 5400 kwh/a. Tällöin laitteen vuosittaiset käyttökulut ovat 0,1 /kwh sähkönhinnalla laskettuna noin 600 /vuosi. Lisäksi tulevat laitteen huoltokustannukset, jotka ovat noin 500 /a. 4.2 Kalastoon kohdistuvat toimenpiteet Polvijärven koekalastusten mukaan järven kalasto on särkikalavaltaista, mutta kalaston kokonaisbiomassa on pieni järven rehevyyteen verrattuna. Petokalojen osuus koekalastussaaliista oli suuri. Vaikka määräarvioon sisältyy virhetekijöitä, siitä huolimatta Polvijärven petokalakanta vaikuttaa kohtalaiselta. Polvijärven kalastoa voidaan muokata hoitokalastuksilla särkikalojen osalta, mutta petokalojen istutus ei ole tarpeen. Särkikaloista varsinkin lahna pöllyttää pohjasedimenttiä etsiessään ravintoa, lisäten siten ravinteiden liukenemista pohjasta veteen levien ravinnoksi. Särkikalojen määrän vähentäminen voi siis vaikuttaa positiivisesti Polvijärven veden ravinnepitoisuuksiin ja näkösyvyyteen. Polvijärven kalat saattavat sisältää korkeita elohopeapitoisuuksia, sekä muita haittaaineita. Kalojen soveltuvuus ravinnonlähteeksi olisi hyvä selvittää raskasmetallinäytteiden avulla. Tärkeimmät kalastoon kohdistettavat toimenpiteet: Särkikalojen määrän vähentäminen paunetti- ja rysäpyyntinä, tai oikein kohdennettuna nuottauksena. - Nuotta on pyydys, jonka käyttö vaatii ammattimaista osaamista. Paunettija rysäkalastus soveltuvat kalastajille, joilla on vähemmän kokemusta tehokalastuksesta. Petokalojen, varsinkin hauen elohopeapitoisuudet olisi hyvä selvittää. Ennen toimenpiteiden aloittamista tulisi suorittaa uusi laajempi koekalastus kalakannan tarkentamiseksi. Saalistavoite: Suomessa tehdyissä tehokalastuksissa on todettu, että veden laadun kohentumista on odotettavissa, jos kalastoa pystytään vähentämään kahden tai kolmen vuoden aikana vähintään 200 kiloa hehtaarilta (Sarvala & Helminen 1998). Horppilan (1999) mukaan vaadittava saalistaso on 100 kg/ha/vuosi ja esimerkiksi Lahden Vesijärvellä, jossa tehokalastusta on tehty koko 90-luvun, on keskimääräinen saalistaso ollut 80 kg/ha/vuosi. Riittävänä tehokalastuksen saalistasona, johon Polvijärvellä tulee pyrkiä, voidaan pitää noin 80 kg/ha/vuosi (noin 1 800 kg/a). Koska särkikalojen osuus massamääräisestä saaliista oli koekalastusten mukaan 51,5 %, olisi vuosittain kalastettavasta kalamäärästä noin 910 kg särkeä. Koska särkikalojen tuorepainosta ka. 0,7 % on fosforia, poistuisi järvestä 6 kg fosforia vuosittain. Tämä on 65

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT noin 1 % Polvijärveen vuosittain tulevasta ulkoisesta fosforikuormituksesta ja 6 % vuosittaisesta sisäisen kuormituksen aiheuttamasta fosforikuormituksesta. Kalastoon kohdistuvilla toimenpiteillä ei siis voida vaikuttaa veden ravinnepitoisuuteen nykyisessä kuormitustilanteessa. Särkikaloja vähentämällä voidaan kuitenkin vähentää eläinplanktoniin kohdistuvaa saalistuspainetta. Eläinplanktonin määrän lisääntyessä limalevän määrä voi hieman vähentyä. Kustannusarvio: Särkikalojen nuottaus / paunettipyynti ammattityönä: 0,8 /kg* 1 800 kg/a= 1 440 /a. - Kalastus voidaan toteuttaa myös osittain ammattityönä ja osittain talkootyönä, jolloin syntyvät kustannukset alenevat ja talkootyönä tehtävä kalastus helpottuu. Petokalojen raskasmetallimääritykset noin 100 / näyte Laajempi koekalastus noin 3.000 (sis. työ + aineiston käsittely) Kalastuksen tulee olla jatkuvaa ainakin viiden vuoden ajan, joista kolme ensimmäistä vuotta keskitytään voimakkaasti särkikalojen tehopyyntiin ja kaksi seuraavaa vuotta on hieman pienemmällä saalistavoitteella ylläpitävää hoitokalastusta. Hoitokalastuksen saalistavoite ¼ tehokalastuksen vuosittaisesta saalistavoitteesta (noin 450 kg/a). Kunnostushyöty on suurimmillaan, kun saalis painottuu nuoriin kaloihin, joiden vaikutus veden laatuun on suurin. Nuoria kaloja saadaan saaliiksi erityisesti syys- ja talvinuottauksessa, mutta myös kesäaikana rysillä. Pelkästään aikuisia kaloja poistava kutupyynti ei ole kalaston harventamisen kannalta tehokasta. Tehokalastuksen aiheuttamaa muutosta kalastossa tulee seurata saalisnäytteiden ja koekalastusten avulla. Koekalastus tulee uusia tehokalastuksen jälkeen sekä tämän jälkeen esimerkiksi kolmen vuoden välein. Paikalliset osakaskunnat voivat järjestää järvelle kirjanpitokalastuksen, jolla seurataan verkkokalastuksen yksikkösaaliiden muutoksia. Riittävä määrä seurantaan tarvittavia kalastajia on 2-3 kappaletta. 4.3 Kemikaalikäsittely Fosforin saostuksella pyritään kemikaalien avulla sitomaan järven vesimassassa olevaa liukoista ja kasveille käyttökelpoista fosforia pohjasedimenttiin heikosti liukenevaan muotoon. Käsittely voidaan kohdistaa myös pohjasedimenttiin, jolloin parannetaan sedimentin kykyä pidättää ravinteita. Kemikaalikäsittelyllä voidaan saostaa myös vedessä olevaa humusta, jolloin näkösyvyys kasvaa. Kemikaalikäsittely voidaan toteuttaa, kun järveen tuleva ulkoinen kuormitus saadaan kuriin. Jos kuormitusta tulee runsaasti valumavesien mukana ja veden viipymä järvessä on lyhyt (alle 1-2 vuotta), saostusta ei kannata tehdä ilman erityistä syytä. Saostuskokeilujen perusteella on havaittu, että kemiallinen käsittely sopii pienehköjen, voimakkaasti rehevöityneiden järvien rehevyysongelmien hoitoon. Saostuskemikaaleista alumiinikloridi soveltuu käytettäväksi järvissä, joissa on happiongelmia, sillä alumiinin ja fosforin muodostama kemiallinen sidos ei ole riippuvainen hapen määrästä, vaan ainoastaan ph:sta (oltava yli 5,5). Kemikaali laskee veden ph:ta, mutta oikein annosteltuna ph:n liiallinen aleneminen ja siitä johtuvat kalakuolemat voidaan välttää. 66

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT Fosforin kemiallinen saostus on helppo toteuttaa, ja sen tulokset ovat välittömästi nähtävissä. Menetelmän etuja ovat nopea vaikutus ja suhteellisen alhaiset kustannukset pienissä kohteissa. Kemikaalikäsittelyn vaikutusaika riippuu viipymästä, jonka tulisi olla mahdollisimman pitkä, mielellään yli 2 vuotta. Uusintakäsittely voi olla tarpeen muutaman vuoden välein. (Oravainen 2005). Kemikaalin hinta on noin 250-300 euroa/t ja tarvittava määrä voidaan arvioida karkeasti veden alkaliteetin perusteella (100*alkaliteetti). Kemikaloinnista johtuvalla näkösyvyyden lisääntymisellä ei ole ruokokasveihin eikä muihin ilmaversoisiin vaikutusta, koska kasvulliset osat ovat pääosin veden yläpuolella. Kelluslehtisillä on mahdollista laajentaa kasvustoja veden kirkastumisesta, sillä niiden taimiasteet voivat kasvaa syvemmällä. Eniten näkösyvyyden valon - lisääntymisestä hyötyvät upoksissa kasvavat upos- ja pohjalehtiset. Pohjalehtisten kasvun edellytyksenä on kuitenkin niille sopiva pohja. Menetelmä ei sovellu käytettäväksi Polvijärvellä lyhyen viipymän ja suuren ulkoisen kuormituksen takia. 4.4 Ruoppaus Ruoppauksella sisäisen kuormituksen vähentäjänä tarkoitetaan vesistön pohjalle kertyneensedimentin poistamista ravinnekierron vähentämiseksi sedimentin ja veden välillä. Ruoppauksella pyritään poistamaan heikkolaatuinen, happea kuluttava ja ravinteita vapauttava aines, jonka alta paljastuu parempilaatuinen sedimentti tai jopa mineraalimaa. Ruoppauksessa poistetaan sedimenttiä yleensä alle 1 metrin paksuudelta. (Viinikkala et al. 2005). Polvijärvellä ruoppaus tulisi kohdistaa Kielosaaren edustalla olevan pääsyvänteen 3 m syvemmille alueille, joiden pinta-ala on 8 022 m 2. Sedimenttikartoituksen perusteella pääsyvänteeseen kerrostuneesta sedimentistä ainakin ylin 70 cm on mustaa vesipitoista sulfidiliejua, eli huonokuntoista hapettomissa olosuhteissa kerrostunutta ainesta. Ruopattavan massan tilavuus voidaan arvioida ruoppaussyvyyden ollessa 0,5-1 m. Ruopattava tilavuus olisi silloin 4 011 8 022 m 3. Ruopattavan massan määrä ylittää ns. vähäisenä pidetyn ruoppauksen noin 100 m 3 tilavuuden moninkertaisesti. Ruoppaukselle olisi siis haettava ympäristölupaviraston lupa. Ruoppaus tulisi toteuttaa vesipitoisen aineksen ollessa kyseessä imuruoppauksena. Imuruoppaustekniikassa varsinaisen sedimenttilietteen lisäksi pumpataan huomattava määrä vettä. Kokemusten mukaan ruopattavan massan tilavuus kasvaa noin 5-10-kertaiseksi, jolloin tilavuus olisi 20 055 80 220 m 3. Siilinjärven Ahmonlammelle suunnitellun ruoppauksen kustannuksiksi on vuonna 2004 esitetty 350 000-400 000, kun ruopattava massa on 32 000 m 3. Tällöin kustannus olisi noin 10 m -3 sisältäen ruoppauksen, kaluston kuljetuksen, läjitysaltaan rakentamisen ja pumppauksen. Polvijärven tapauksessa 10 m -3 kustannuksella ruoppauksen hinta olisi 40 110 80 220. Rakennuskustannusindeksin nousu on otettava huomioon. Indeksi oli vuoden 2004 tammikuussa 105,6 ja vuoden 2008 tammikuussa 124,8. Nykyhinta on siis 1,18 -kertainen vuoden 2004 hinta-arvioon verrattuna, eli noin 47 330-94 660. 67

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT Imuruoppausta kannattaa harkita vain suurissa hankkeissa, koska kaluston kuljettaminen ja kokoaminen toimintakuntoon vaativat yleensä melko korkeat lähtöinvestoinnit, pienissä kohteissa yksikkökustannukset ovat siis korkeammat. Lisäksi imuruoppaus vaatii aina isot läjitys- ja saostusaltaat hyvin vesipitoisen ruoppausmassan selkeyttämiseksi. Ruoppausmassa voidaan läjittää maalle pengerretylle läjitysalueelle tai aines voidaan pumpata ns. geosäkkiin. Geosäkki on valmistettu geotekstiilistä, joka pidättää kiintoainesta läpäisten kuitenkin vettä. Säkkejä valmistetaan aina 5 000 m 3 kokoon asti. Säkkeihin voidaan lisätä myös kemikaaleja, jotka saostavat vedessä olevan kiintoaineen, jolloin vesi ja kiintoaine saadaan erotettua toisistaan tehokkaammin. Polvijärven syvänteen imuruoppausjätteen läjittäminen vaatisi noin 4-16 geosäkkiä (á 5 000 m 3 ). Ruoppaus voidaan toteuttamisen erissä, jolloin säkkejä voidaan täyttää vuorotellen, ylimääräisen veden suodattuessa välillä pois. Ruoppausmassan läjitys vaatii aina maanomistajan suostumuksen. Ruoppauksesta on laadittava aina erillinen ruoppaussuunnitelma, jossa käsitellään mm. läjitystapa ja - paikka, sekä määritetään tarkemmin ruopattava pinta-ala ja ruopattavan massan tilavuus. Ruoppausta suunniteltaessa tulee huomioida että Polvijärven ongelmana on suuri ulkoinen kuormitus, jonka seurauksena järven akkumulaatioalueelle, eli kerrostumisalueelle (pääsyvänne) sedimentoituu koko ajan uutta ainesta. Ruoppauksen vaikutus vedenlaatuun voi jäädä vähäiseksi jos ulkoista kuormitusta ei saada vähennettyä. Polvijärven tapauksessa pääsyvänteen huonokuntoisen sedimentin pintaosasta ruoppaus 0,5-1 m syvyydeltä lisäisi järven tilavuutta ruopattavan massan tilavuuden verran, eli 4 011 8 022 m 3. Järven koko tilavuus lisääntyisi tuolloin noin 1-3 %. Alusveden tilavuus lisääntyisi noin 40-80 % (10 080 m 3 + 4 011-8 022 m 3 ). Vaikutukset Polvijärven hydrologiaan ovat hyvin pienet. Syvännealueen huonokuntoisen sedimentin ruoppauksen vaikutus sisäisen kuormituksen määrään on Polvijärven tapauksessa melko pieni, sillä syvänne on pienialainen suhteessa järven kokoon. 5. VIRKISTYSKÄYTTÖARVON PARANTAMINEN 5.1 Lisäveden johtaminen Höytiäisestä Yleispiirteinen tekninen toteutustapa alustavan kustannusarvion edellyttämällä tarkkuudella 5.1.1 Tekninen toteutus Suunnitelman mukaan Höytiäisestä johdetaan vettä Mertajärveen pumppauksen avulla. Mertajärvestä vesi virtaa luontaisesti Lierinlammen ja Kirkkojoen kautta eteenpäin Polvijärveen. Maa-alue Höytiäisen ja Mertajärven välillä on noin 2,5 kilometriä leveä yleiseltä profiililtaan Mertajärveen päin kohoava maakaistale, jonka korkein kohta on lähempänä Mertajärveä kuin Höytiäistä. 68

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT Pumppuasema on suunniteltu sijoitettavan lähelle Höytiäisen rantaa esimerkiksi Haukilahteen. Paineputki kulkee suunnitelmassa Haukilahden ja Ruukkikankaan välillä, Ruukkilammen eteläpuolelta ja Niskaniemen taajaman pohjoispuolelta. Maanmittauslaitoksen tietoihin perustuva korkeusprofiili linjalta on esitetty kuvassa 31. Alueella on melko suuria korkeuseroja, korkein kohta on yli 100 metriä merenpinnasta. Linjan sijoituksessa ei ole otettu huomioon paikallisia olosuhteita, vaan paikka valitessa on katsottu kartalta Höytiäisen ja Mertajärven lyhimmän etäisyyden sijainti peltoalueita välttäen. Paineputken pituudeksi on arvioitu pituusprofiilista 2 km, ja profiilin korkeimman kohdan jälkeen Ruukkikankaalta vesi suunnitellaan johdettavan luontaisesti Mertajärveen laskevia avo-ojia pitkin. Avo-ojien sijaintia ei ole varmistettu. Kuva 31. Korkeusprofiili Höytiäisen ja Mertajärven väliltä Ruukkikankaan kautta luoteesta päin katsottuna. Vasemmalla Höytiäinen, oikealla Mertajärvi. Vaaka-akselilla iso ruutu vastaa 150 metriä. Mertajärven pinta on noin tasolla 95,8 m, Höytiäisen pinta noin 8,5 m alempana, tasolla 87,3 m. Tästä syystä veden siirtoon tarvitaan pumppuasema. Korkeusprofiilin korkeimman kohdan ja lähtökohdan erotus eli geodeettinen nostokorkeus on noin 15 metriä. Lähtökohtana suunnittelussa on pidetty noin 0,5 m³/s virtaamaa. Polvijärven tulovirtaaman lisääntyessä 0,5 m 3 s -1, vaikutus Polvijärven veden fosforipitoisuuteen olisi merkittävä. Virtaaman lisäyksen vaikutusta Polvijärven veden fosforipitoisuuteen on tarkasteltu jäljempänä kappaleessa 4.1.3. Hazel-Williamsin nomogrammin (liite 8) mukaan 500 l s -1 tuotolle ja noin 1 m s -1 virtausnopeudelle tarvitaan 800 mm halkaisijan putki. Tällöin virtaushäviötä syntyy noin 2 m/1 000 m putkea. Kun putken yhteispituus on noin 2 000 metriä, tulee painehäviötä syntymään ~4 metriä, eli nostokorkeusvaatimus pumpulle tulee olemaan vähintään 19 m. Pienemmillä putkihalkaisijoilla tai suuremmilla virtausnopeuksilla virtaushäviöt kasvavat olennaisesti. Jos esimerkiksi käytettäisiin halkaisijaltaan 400 mm putkea ja siinä 1,1 m s -1 virtausnopeutta, virtaamalla l s -1 virtaushäviötä syntyy jo 4 m/1 000 m putkea. Jos 400 Ø putkia käytettäisiin rinnan kolme kappaletta, yhteisvirtaamaksi saataisiin 450 l s -1. Tuolloin virtaushäviötä tulisi yhteensä 21 metriä, eli kokonaisuudessaan nostokorkeusvaatimus nousee kaksinkertaiseksi, mikä nostaa pumppaamon investointi- ja käyttökustannuksia. 69

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT 5.1.2 Kustannusarvio Kustannuksia syntyy suunnitelman mukaisesta toiminnasta seuraavasti: pumppaamon rakennuskustannukset putkiston hankinta- ja asennuskustannukset pumppaamon käyttö- ja kunnossapitokustannukset vesijohdon käyttökustannukset Pumppaamon rakennuskustannuksia arvioitaessa on käytetty Pumppaamoiden rakentamiskustannuksista laadittua käyrää (liite 9, Lestijokilaakson vesihuollon yleissuunnitelma 2002). m 3 s -1 virtaama vastaa tuntivirtaamaa 1 800 m³ h -1. Käyrällä maksimivirtaama on ~600 m³ h -1. Yhden 600 m³ h -1 pumppaamon rakennuskustannukset olivat käyrältä katsottuna vuonna 2002 yhteensä 152 000 (ALV 0 %). Kolmelle pumppaamolle tuli siis vuonna 2002 hintaa arviolta 450 000. Rakennuskustannusindeksin nousu on otettava huomioon, vuoden 2002 tammikuussa se oli 102,3 ja vuoden 2008 tammikuussa 124,8. Nykyarvo on siis noin 1,22-kertainen vuoden 2002 arvoon nähden, eli 550 000 (ALV 0 %). Jos kolme vastaavan kokoista pumppua sijoitetaan yhteen pumppaamorakennukseen, hinta on todennäköisesti pienempi, tässä arviossa käytetään hintaa 450 000. Hinta on samaa suuruusluokkaa Grundfosin arvio tilanteesta. Grundfosin Jorma Räsänen ehdottaa tilanteeseen ratkaisua, jossa järven pohjaan upotetaan betonilaatta, johon kaksi 80 kw:n pumppua kiinnitetään. Paineputki on suunnitelmassa halkaisijaltaan 730 mm. Putkiston hankintakustannusta arviointia varten käytettiin hintatietoja putkivalmistajien www-sivuilta. Uponorin 800 mm Ø (ulkohalkaisija) PN10 PEH-putken hinta on 521,46 /m. Putken sisähalkaisija on noin 700 mm, joten nomogrammin mukaan 1,0 m s -1 virtausnopeudella päästäisiin noin 420 l s -1 virtaamaan, mikä lienee riittävä. Hankintahinta on putkistolle tuolloin noin 1 000 000. Putkiston kaivu- ja venttiilikustannuksien voidaan arvioida olevan 0,7-kertaiset putkiston hankintahintaan nähden (lähde: prof. Esko Lakso). Tällöin putkiston hankinta ja asennus tulisi kokonaisuudessaan maksamaan 1,7 milj.. Vesijohtojen vuosittaisten käyttökustannuksien arvioimisessa voidaan käyttää 0,25 % hankintahinnasta, pumppaamolla vastaavasti 1,25 % hankintahinnasta. Täten vuosittaiset käyttökustannukset olisivat 2 500 + 5 700 = 8 200. Pumppaamon kuluttama sähkömäärä riippuu pumpuista. Grundfos suosittelee hankittavaksi kahta 80 kw:n tehoista pumppua. Jos ne käyvät koko ajan, tulee vuotuiseksi sähkömäärän hinnaksi noin 280 000 sähkön hinnalla 0,2 /kwh (sähkön hinta arvioitu ylöspäin). Investointikustannukset ovat siis yhteensä 2,15 milj.. Vuotuiset käyttökustannukset ovat noin 290 000. Jos tarkastellaan kymmenen vuoden ajanjaksoa ja jaetaan investointikustannukset kymmenelle vuodelle käyttäen korkokantaa 8 %. Vuotuiset kustannukset on esitetty taulukossa 20. Todelliseksi kokonaiskustannukseksi kymmenelle vuodelle laskettuna muodostuu 6,26 milj.. 70

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT Taulukko 20. Pumppaamon vuotuiset kustannukset, tarkastelujakson ollessa 10 a ja pumpattavan vesimäärän 500 l s -1. ~500 l/s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Käyttökulut, 290 000 290 000 290 000 290 000 290 000 290 000 290 000 290 000 290 000 290 000 Investointikulut, 232 200 250 776 270 839 292 505 315 906 341 179 368 472 397 950 429 786 464 169 Yhteensä, 522 200 540 776 560 839 582 505 605 906 631 179 658 472 687 950 719 786 754 169 Jos pumpattavaa vesimäärää pienennetään, pienenevät kustannukset vastaavasti. Pumppaamon koko(pumpattu virtaama) korreloi rakennuskustannusten kanssa Pumppaamoiden rakentamiskustannuksista laaditun käyrän mukaisesti (liite 9, Lestijokilaakson vesihuollonyleissuunnitelma 2002). Käyrän tietojen sekä rakennuskustannusindeksin avulla on arvioitu pumppaamo kustannukset vesimäärille 100, 200, 300 ja 400 l s -1. Putkistokustannukset on myös laskettu Hazen-Williamsin nomogrammin (liite 8) ja Uponorin putkihinnaston perusteella samoille vesimäärille. Asennuskustannusten on arvioitu edelleen olevan 0,7-kertaiset putkiston hankintahintaan nähden (lähde: prof. Esko Lakso). Pumppaamon kuluttama sähkömäärä riippuu pumpuista, ja kyseisiin tilanteisiin tehtiin pumppumitoitus- ja sähkönkulutusarvio Grundfosin www-sivuilla olevalla WebCAPS (Computer Aided Product Selection) On-line-työkalulla. Vesijohtojen vuosittaisten käyttökustannuksien arvioimisessa käytettiin edelleen 0,25 % hankintahinnasta, pumppaamolla vastaavasti 1,25 % hankintahinnasta. Kustannukset on koottu taulukkoon 21. Taulukko 21. Lisävesien johtamiseen tarvittavien pumppaamojen investointi- ja käyttökustannukset pumpattavasta vesimäärästä riippuen. Virtaama ~ l s 1 100 200 300 400 Pumppaamon investointikustannus 130 000 250 000 350 000 400 000 Pumppaamon käyttökustannus /a 1 625 3 125 4 375 5 000 Pumppaamon sähkönkulutus kwh/a 369 100 559 590 774 260 886 490 Pumppaamon sähkökustannus /a 73 820 111 918 154 852 177 298 Putken sisä Ø mm 353 494 555 626 Putkiston hankintahinta 281 040 509 660 644 800 818 000 Putkiston asennuskustannus 196 728 356 762 451 360 572 600 Putkiston käyttökustannus /a 700 1 275 1 612 2 045 Investointikustannukset yhteensä 607 768 1 116 442 1 446 160 1 790 600 Käyttökustannukset yhteensä /a 76 145 116 318 160 839 184 343 Taulukossa 22. on esitetty pumppaamojen vuotuiset kustannukset, kun tarkastelujaksona on 10 vuotta ja investointikulut jaetaan 10 vuodelle käyttäen 8 % korkokantaa. Taulukossa 23 on esitetty yhteenveto pumppaamojen kokonaiskustannuksista kymmenen vuoden tarkastelujakson aikana, pumpattavien vesimäärien ollessa 100, 200, 300, 400 tai 500 l s -1. 71

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT Taulukko 22. Pumppaamojen vuotuiset kustannukset, tarkastelujakson ollessa 10 a. Vuosi ~100 l s 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Käyttö 76 145 76 145 76 145 76 145 76 145 76 145 76 145 76 145 76 145 76 145 kust. Invest. 65 638 70 890 76 561 82 686 89 301 96 445 104 160 112 493 121 493 131 212 kulut, Yht. 141 783 147 035 152 706 158 831 165 446 172 590 180 305 188 638 197 638 207 357 ~200 l s 1 Käyttö 116 318 116 318 116 318 116 318 116 318 116 318 116 318 116 318 116 318 116 318 kust. Invest. 120 574 30 219 140 637 151 888 164 039 177 162 191 335 206 642 223 173 241 027 kulut, Yht. 236 892 146 537 256 955 268 206 280 357 293 480 307 653 322 960 339 491 357 345 ~300 l s 1 Käyttö 160 839 160 839 160 839 160 839 160 839 160 839 160 839 160 839 160 839 160 839 kust. Invest. 156 185 168 680 182 175 196 748 212 488 229 487 247 846 267 674 289 088 312 215 kulut, Yht. 317 024 329 519 343 014 357 587 373 327 390 326 408 685 428 513 449 927 473 054 ~400 l s 1 Käyttö 184 343 184 343 184 343 184 343 184 343 184 343 184 343 184 343 184 343 184 343 kust. Invest. 193 385 208 856 225 564 243 609 263 098 284 146 306 877 331 428 357 942 386 577 kulut, Yht. 377 728 393 199 409 907 427 952 447 441 468 489 491 220 515 771 542 285 570 920 Taulukko 23. Arvio kokonaiskustannuksista. Kustannusarvio on laskettu 10 vuodelle. Vesimäärä ~ l s 1 100 200 300 400 500 Kustannukset milj. /10a 1,71 2,91 3,87 4,64 6,26 5.1.3 Lisävesien vaikutus Polvijärven vedenlaatuun Taulukossa 24 ja 25 on tarkasteltu Höytiäisestä johdettavien lisävesien vaikutusta Polvijärven kuormitukseen, viipymään ja fosforipitoisuuteen, vuosikeskiarvojen ja kesäaikaisten keskiarvojen perusteella laskettuna. Polvijärven nykyisellä vuoden keskiarvoisella kuormitusarvolla 529 kg a -1 (1,45 kg d -1 ) ja virtaamalla (0,299 m 3 s -1 ) laskettuna Polvijärven sekoituspitoisuus on 56,1 µg l -1. Kesäajan keskiarvoisella kuormitusarvolla 445 kg a -1 (1,22 kg d -1 ) ja virtaamalla (0,17 m 3 s -1 ) laskettuna Polvijärven sekoituspitoisuus on 83 µg l -1. Höytiäisen (havaintopiste Höytiäinen 7 Jänisselkä) päällysveden fosforipitoisuus on noin 12 µg l -1, jolloin 0,1-0,5 m 3 s -1 virtaamalla laskettuna Höytiäisestä tulee lisäkuormitusta 1,2 6 mg s -1 (0,1-0,518 kg d -1 ). Lisävesien vaikutus Polvijärven fosforipitoisuuteen laskettiin virtaaman ja kuormituksen aiheuttaman sekoituspitoisuuden muutoksen perusteella. Pitoisuuden muutos on suuntaa antava. 72

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT Taulukko 24. Lisävesien vaikutus Polvijärven kuormitukseen, viipymään ja fosforipitoisuuteen. Virtaama 0,299 m3 s-1 (keskiarvo 00-07), kuormitus 529 kg (vuosikeskiarvo). Lisävesien määrä 100, 200, 300 tai 500 l s -1. Vuoden keskiarvoinen virtaamaja kuormitustilanne Kuormitus, kg a 1 Virtaama, m 3 s 1 Sekoituspit. muutos, % Fosforipitoisuus, µg l 1 Viipymä, d Nykytilanne 529 0,299 68 11 Lisävesiä Höytiäisestä 567 0,399 20 54 8 0,1 m 3 s 1 0,2 m 3 s 1 605 0,499 31,5 47 6 0,3 m 3 s 1 643 0,599 39 42 5 0,4 m 3 s 1 680 0,699 45 37 5 0,5 m 3 s 1 718 0,799 49 35 4 Taulukko 25. Lisävesien vaikutus Polvijärven kuormitukseen, viipymään ja fosforipitoisuuteen. Virtaama 0,17 m 3 s -1 (kesäajan ka. 00-07), kuormitus 445 kg (kesäajan ka.). Lisävesien määrä 100, 200, 300 tai 500 l s -1. Kesäajan keskiarvoinen virtaama ja kuormitustilanne Kuormitus, kg a 1 Virtaama, m 3 s 1 Sekoituspit. muutos, % Fosforipitoisuus, µg l 1 Viipymä, d Nykytilanne 445 0,17 87 19 Lisävesiä Höytiäisestä 483 0,27 32 59 12 0,1 m 3 s 1 0,2 m 3 s 1 521 0,37 46 47 9 0,3 m 3 s 1 559 0,47 55 40 7 0,4 m 3 s 1 596 0,57 60 35 6 0,5 m 3 s 1 634 0,67 64 31 5 Lisävesien johtaminen Polvijärveen lyhentäisi järven viipymää noin kymmeneen päivään tai sen alle. Viipymän ollessa alle 10 päivää on kyseessä järven huuhtelu parempilaatuisilla vesillä. Johtamalla lisävesiä Polvijärveen, voidaan järven veden fosforipitoisuutta laskea arviolta noin 20-64 %, virtaamatilanteesta riippuen. Lisävesien avulla Polvijärven veden fosforipitoisuus voidaan laskea nykyiseltä erittäin reheväksi luokiteltavalta tasolta rehevien järvien tasolle. Lisävesien määrän ollessa 0,3-0,5 m 3 s -1, päästään rehevien järvien luokan alarajalle, jolloin vaikutukset Polvijärven vedenlaatuun voivat olla merkittävät (lievästi rehevä: 10-20 µg l -1, rehevä: 20-50 µg P l -1, erittäin rehevä: 50-100 µg P l -1 ). Findlayn ym. (2005) havaitsivat että fosforipitoisuuden noustessa arvoon >30 µg l -1 limalevän määrä vedessä lisääntyy. Lisävesien avulla Polvijärven fosforipitoisuutta voidaankin laskea niin paljon, että järven virkistyskäyttöä haittaavan limalevän määrän voidaan olettaa vähentyvän ainakin jonkin verran. 5.1.4 Lisävesien vaikutus Polvijärven alapuolisen vesistön kuormitukseen Höytiäisestä johdettavien lisävesien määrän ollessa 0,1-0,5 m 3 s -1, Polvijärven alapuolisen vesistön kuormitus lisääntyy 38-189 kg a -1. Polvijärven erittäin lyhyestä viipymästä johtuen järvessä tapahtuvaa retentiota, eli ravinteiden pidättymistä ei voitu mallintaa fosforimallien avulla. Viipymän lyhentyessä retentio kuitenkin pienenee ja pääosa Polvijärveen tulevasta kuormituksesta siirtyy alapuoliseen vesistöön. 73

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT 5.2 Aliveden nosto pohjapadolla Alivettä nostamalla voidaan vaikuttaa vesikasvien kasvuun, veden ravinnepitoisuuteen ja sitä kautta virkistyskäyttöarvon lisääntymiseen. Veden ravinnepitoisuuteen aliveden nosto vaikuttaa siten, että järven tilavuuden lisääntyessä myös viipymä lisääntyy ja järveen pidättyvien ravinteiden määrä kasvaa (retentio). Polvijärven ranta-asukkaille lähetetyn kyselykirjeen vastausten perusteella Polvijärven veden pinnankorkeus vaihtelee liian paljon ja kesäaikainen vedenpinta on liian matalalla. Polvijärven kunnostuksen suunnitteluohjelman mukaan lähtöolettamuksena tulisi pitää tilannetta, jossa aliveden korkeus nousisi noin 30 cm ja keskiveden korkeus 10 cm. Polvijärven nykyinen keskivesi on peruskartan mukaan 91,3 m (N60) ja havaintojen perusteella 91,18 m (N60). Vedenpinna korkeus on vaihdellut vuosien 1977-2008 havaintojen perusteella yli- ja alivedestä mitattuna 1,14 m, vaihteluvälin ollessa N60 + 90,85-91,99 m. Vedenpinta on havaintojen perusteella korkeimmillaan keväällä, huhtitoukokuussa, virtaaman ollessa suurimmillaan. Vuosien 2000-2008 valunta-aineiston perusteella Polvijärven viipymä on keväällä minimissään 1 d, virtaaman ollessa suurimmillaan 3,4 m 3 s -1. Taulukossa 26 on esitetty aliveden pinnankorkeuden muutoksen vaikutus järven tilavuuteen ja viipymään. Jos nykyistä alivettä (N60 + 90,85 m) nostetaan 30 cm:llä (N60 + 91,2 m), järven aliveden aikainen tilavuus kasvaa noin 28 % (172 800 m 3 239 000 m 3 ). Samalla järven viipymä lisääntyy 2-4 päivällä kesäajan virtaamakeskiarvolla (0,17 m 3 s -1 ) ja vuoden virtaamakeskiarvolla (0,299 m 3 s -1 ) laskettuna. Vesitilavuuden kasvu ja viipymän pidentyminen lisäävät yleensä järvessä tapahtuvaa retentiota. Polvijärvessä retentio tulisi aliveden nostosta huolimatta olemaan edelleen hyvin pieni verrattuna järviin joiden viipymä on vuoden tai pidempi. Polvijärvessä veden fosforipitoisuus voi laskea muutamia prosentteja aliveden noston seurauksena. Pitoisuuden muutoksen laskeminen on lyhytviipymäisten järvien osalta kuitenkin erittäin vaikeaa. Aliveden noston vaikutukset tulisivat olemaan vähäiset myös vesikasvillisuuden osalta. Taulukko 26. Polvijärven tilavuus ja viipymä nostettaessa alivettä 10-30 cm:llä Virtaama 0,17 m 3 /s (kesä) Virtaama 0,299 m 3 /s (vuosika.) m mpy Tilavuus, m 3 Viipymä, d Viipymä, d keskivesi 91,3 279 834 19 11 ylivesi 92,0 557 219 38 22 alivesi 90,9 172 813 12 7 Uusi alivesi 90,85 m mpy + 10 cm 91,0 192 820 13 7 Uusi alivesi + 15 cm 91,0 203 567 14 8 Uusi alivesi + 20 cm 91,1 214 837 15 8 Uusi alivesi + 25 cm 91,1 226 652 15 9 Uusi alivesi + 30 cm 91,2 239 036 16 9 Aliveden nosto +30 cm:llä muuttaisi Polvijärven veden pinnankorkeushavaintojen mukaista keskivettä (N60 + 91,18 m) tasolle 91,26 m vuosien 1977-2008 havaintojen perusteella. Keskivesi nousisi siis 8 cm. Kuvan 32 perusteella voidaan todeta, että veden 74

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT pinnankorkeusvaihtelu tasaantuisi verrattuna entiseen. Vedenpinta olisi kesällä ja syystalvesta ylempänä kuin keskimäärin yleensä. Pinnankorkeus m mpy (N60) 92,2 92 91,8 91,6 91,4 91,2 91 90,8 90,6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1977 2008 kk. Keskiarvo 1977 2008 Nykyinen alivesi (90,85 m) Uusi alivesi (91,2 m) Nykyinen keskivesi (91,18 m) Kartan mukainen keskivesi (91,3 m) Uusi keskivesi (91,26 m) Kuva 32. Polvijärven keskiveden ja aliveden muutos, nostettaessa nykyistä alivettä (90,85 m + N60) +30 cm. Pohjapatoa suunniteltaessa tulisi Polvijärven erittäin lyhyt kevätaikainen viipymä ja järven pieni varastotilavuus ottaa huomioon. Käytännössä pohjapato tulee rakentaa siten että halutulla korkeudella olevan padon reunan yli pääsisi kevätaikaan poistumaan vettä 3,4 m 3 s -1. Padon tulee siis olla tarpeeksi leveä. Ranta-alueiden laakeus huomioiden tulvatilanne voisi aiheuttaa huomattavia vahinkoja rantakiinteistöille ja -pelloille. Suunniteltaessa aliveden nostoa pohjapadon avulla, tulisi järvellä tehdä pidemmällä aikavälillä veden pinnankorkeuden tarkkailua. Tarkkailun avulla tulisi selvittää Polvijärven veden pinnankorkeuden vuosittainen vaihtelu, nykyisen todellisen keskiveden ja kuukausikohtaisten ali- ja ylivesien korkeuden tarkentamiseksi. Lisäksi olisi suositeltavaa tehdä tarkempi maastomallinnus mahdollisten vettymishaittojen varalta, sekä laadittava erillissuunnitelma padon rakentamisen ja sijoittamisen osalta. Aliveden nostoa varten tarvitaan lisäksi jokaisen kiinteistönomistajan kirjallinen suostumus asiaan. Pohjapadon rakennuskustannukset ovat noin 1000 /padonharjametri. Jos pohjapato sijoitetaan Polvijärven luusuaan, on tarvittava padon leveys noin 5 m (ilmakuvatarkastelun perusteella). Tällöin padon rakentamiskustannukset olisivat noin 5 000 (alv. 0 %). Lisäksi tulevat padon huoltokustannukset. 5.3 Vesikasvillisuuden poisto 5.3.1 Kunnostuskohteet Polvijärven lähiympäristöasukkaille suunnatussa kyselyssä he saivat esittää toivomuksensa kunnostettavista alueista. Kuten johdonmukaista on, kunnostettavat kohteet ja järvessä havaittavat kasvistojen pinnanmyötäiset kasvupaikat (kelluvien turvemättäiden esiintyminen) vastasivat paljon toisiaan. Liitteenä 10 olevaan karttaan on merkitty sekä kelluvat kasvimättäät, että kohteet joita lähiympäristön asukkaat esittivät kunnostettaviksi. Kuva 33 esittää kelluvaa kasvillisuutta ja kuva 34 irronnutta lauttaa. 75

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT Kuva 33. Oikeassa reunassa muodostuva kasvillisuuslautta; keskellä lautan rantakasvillisuudesta erottava vesiuoma. Tyypilliset kasvit: vehka, kurjenjalka, osmankäämi, pullosara Kuva 34. Veden ympäröimä kasvillisuuslautta kasveina mm. pullosara, vehka, kurjenjalka, osmankäämi, myrkkykeiso. Myös paju on tullut kasvillisuuteen. Polvijärven kasvikartoituksessa todettiin järvien kasvillisuuden valtalajeiksi ulpukka sekä rantakasvit sara, vehka, kurjenjalka ja myrkkykeiso, jotka ovatkin meillä yleisiä rantakasveja ja siten lähes aina poistettavien joukossa. Kyselyssä kasvillisuuden poistokohteet painottuvat luonnollisesti asutuksen piiriin tilojen ja kesämökkien kohtiin. Poistokohteissa ei esiinny uhanalaisia eikä erityissuojelua vaativia lajeja. Polvijärvessä ei ole yleisiä uimarantoja. Kasvillisuutta ehdotetaankin poistettavaksi vain rajatuilta alueilta ranta-asutuksen kohdalta (kuva 35). Vesikasvillisuutta poistamalla ei voida parantaa veden laatua kuin paikallisesti, jos poistolla pystytään parantamaan veden virtausta ja vaihtuvuutta. Ensisijaisesti tulisikin puuttua vesikasvillisuuden runsastumisen syihin, eli ulkoiseen kuormitukseen. Vesikasvillisuuden poiston tavoitteena tulee olla virkistyskäytölle haitallisen vesikasvillisuuden vähentäminen, maiseman kohentaminen, ei kaikkien kasvien poistaminen. 76

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT Kuva 35. Niitoissa ja ruoppauksessa vältetään suoraviivaisia rajauksia (SYKE ym. 2004). Laaja-alaisia kasvillisuuden poistoa ei ole suositeltavaa, koska kasvustot ovat merkittäviä ravinteiden sitojia. Ranta- ja vesikasvien sitoessa kasvukauden aikana mm. hajakuormituksena tulevia ravinteita ja sameutta, niiden täydellinen poistaminen lisää vesialueen ravinteisuutta. Myös leväkukintojen riski voi kasvaa, kasvien pinnoilla elävien ns. epifyyttisten levien vähentyessä voimakkaan niiton seurauksena. Tällöin planktonlevien käyttöön jää enemmän ravinteita. Vesikasvillisuuden hyvinä puolina on myös aallokon ja siten rantaeroosion vaimentaminen, minkä ansiosta vesi säilyy kirkkaampana. Kasvillisuusalueet ovat kalojen elinympäristöjä ja välttämättömiä kevätkutuisille lajeille (mm. hauki, ahven ja särki). Kasvillisuutta vähentämällä voidaan kuitenkin estää rantojen mataloitumista, kun kuollut kasvimassa ei jää tiheässä kasvustossa maatumaan rantaveteen. Kasvillisuuden niittoa tai ruoppausta varten tulisi laatia tarkempi kasvillisuuden poistosuunnitelma, jossa kunnostettavat kohteet rajataan tarkemmin ja käsiteltävien alueiden laajuus määritetään tarkemman kustannusarvion saamiseksi. Kasvillisuuden kunnostustoimenpiteet voidaan toteuttaa yhtenä projektina, jolloin suunnitelma laaditaan kaikkien kunnostettavien kohteiden osalta yhteisesti. Kasvillisuuden poistosuunnitelmaa voidaan käyttää myös ympäristölupatarpeen arvioimiseen. Seuraavassa on esitetty pari yleisintä kasvillisuuden poistomenetelmää, sekä niiden kustannukset. 5.3.2 Kasvillisuuden ruoppaus ja kelluvien kasvilauttojen hinaus rantaan Polvijärven kasvillisuuden lajisto huomioiden, soveltuvin menetelmä virkistyskäyttöä haittaavan kasvillisuuden poistamiseksi on ruoppaus. Kelluvat, pohjasta irti olevat kasvilautat voidaan mahdollisuuksien mukaan myös hinata rantaan ja nostaa vedestä kaivinkoneella. Ruoppauksella voidaan paikallisesti parantaa rantojen ja muiden alueiden käyttökelpoisuutta esim. uimapaikkana tai veneväylänä. Ruoppaus on niittoa tehokkaampi menetelmä, koska kasvillisuus saadaan poistettua juurineen. Ruoppauksen haittapuolena on veden samentuminen ja sedimentoituneiden ravinteiden vapautuminen veteen. Järven pohjan ollessa hienojakoista ainesta, kuten Polvijärven tapauksessa paikoin hyvin pehmeää mutaa, voi tilanne palautua ruoppauksen jälkeen nopeasti entiselleen (Kääriäinen 77

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT & Rajala 2005). Ruoppauksessa onkin vältettävä pohjakynnysten ja kuoppien muodostumista, jotta ruopatut alueet eivät liettyisi. Avovesikaudella suoritettava ruoppaus tulisi ajoittaa syksyyn, jolloin veden samentuminen ei haittaa virkistyskäyttöä, vesistön happitilanne on parhaimmillaan syystäyskierron takia ja kasvit ovat varastoineet ravinteensa poistettavaan maavarteen ja juuristoon (Kääriäinen ja Rajala 2005). Kasvillisuuden poistamiseksi riittää yleensä on 0,3 m ruoppaussyvyys. Syvyys voi kuitenkin vaihdella. Ruoppausmassat on läjitettävä maalle siten, että massat eivät pääse valumaan takaisin veteen tai tulvavedet eivät pääse huuhtelemaan niitä. Ruoppausmassojen kuivatusvesien valuminen vesistöön on estettävä esimerkiksi pengerryksen avulla. Ruoppausmassat tulee maisemoida viimeistään vuoden tai kahden kuluttua (Viinikkala ym. 2005). Myös hinaamalla poistettujen turvelauttojen läjityksessä tulee huomioida samat seikat kuin ruoppausmassojenkin käsittelyssä. Pienruoppaukset voidaan yleensä toteuttaa kauharuoppauksena rannalta. Ruopattaessa rannalta käsin, voidaan ranta-alueelta joutua poistamaan puustoa kaivinkoneen kulun helpottamiseksi. Maalta käsin ruopattaessa koneen ulottuvuus on yleensä noin 10-30 m. Koneen ulottuvuutta voidaan lisätä kelluvan lautan tai tukilavojen avulla. Talvella voidaan ruopata jäältä käsin. Talvella on kuitenkin varmistettava jään kantavuus mahdollisten lisäjäädytysten avulla. Kauharuoppaus soveltuu hyvin kaikille maalajeille, erittäin vesipitoista liejua tai turvetta lukuun ottamatta (Kääriäinen & Rajala 2005). 5.3.3 Vesikasvillisuuden niitto Polvijärven vesikasvillisuus huomioiden järvelle ei suositella niittoja. Järvellä ei esiinny vesikasveja joiden poisto niittämällä olisi tehokasta. Aihetta on kuitenkin käsitelty lyhyesti. Suuria vesikasveja suositellaan poistettavaksi ranta-alueelta vain muutamien aarien alalta, sillä suurkasvien (ruokokasvit ja isot kelluslehtiset) poistuessa tilan valtaavat lähinnä uposlehtiset, esimerkiksi ahvenvita, myös jotkin ilmaversoiset, mm. pystykeiholehti ja rantapalpakko saavat kasvutilaa. Ruokokasvien (järviruoko, -kaisla ja korte) tuloksellisin niittoajankohta on kasvillisuuden kukinta-vaiheen alku. Tällöin kasvi on tyhjentänyt maavarren ravinnevarat eikä ole vielä ennättänyt rakentaa uusia. Niitot on siis hyvä ajoittaa heinä-elokuun vaihteeseen. Niitto on syytä toistaa seuraavana kesänä kuukauden aikana heinäkuun puolivälistä lähtien. Seuraavina kesinä niitto tehdään tarpeen mukaan. Vesikasvit leikataan niin läheltä pohjaa kuin mahdollista. On havaittu, että niitettävän vesikasvillisuuden mukana poistuva ravinnemäärä ei riitä kompensoimaan leikatun kasvuston juuristosta vapautuvaa ravinnemäärää. Turun ammattikorkeakoulun kesän 2006 aikana Perniön Laukonlahdella tekemissä järviruokoprojektiin liittyvissä tutkimuksessa havaittiin, että veden ravinnepitoisuudet kaksinkertaistuivat kolme päivää ruovikon niiton jälkeen. Tutkimus liittyi Ruovikkostrategia Suomessa ja Virossa -hankkeeseen, jonka tarkoituksena oli tehdä kestävän kehityksen mukaiset ruovikoiden hoito- ja käyttöstrategiat pilottialueille Varsinais-Suomessa ja Virossa. Hankkeen taustalla olivat mm. Lounais-Suomen ympäristökeskus ja Turun Ammattikorkeakoulu. Projektin yhteydessä tehtiin mm. seuraava julkaisu Etelä-Suomen ruovikkostrategia (Ikonen & Hagelberg 2008). Niiton yhteydessä syntyvä kasvijäte onkin 78

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT kerättävä tarkasti pois vedestä ja läjitettävä kauas rannasta, koska hajoavasta kasvimassasta vapautuu ravinteita. Vedessä hajoava kasvimassa kuluttaa myös vesistön happivarantoja. Niittomenetelmistä tehokkain on Ympäristöojansuut Oy:n Ympäristö-Junkkari niminen moni- toimialus, jolla kaikenlaiset vesikasvit, kuten kaislat, lumpeet jopa vesisammalet onnistutaan leikkaamaan 150 cm syvyydestä asti. Leikkuuterä on 285 cm leveä. Laitteisto nostaa kaiken leikatun kasvuston alukseen, jossa paalattavissa olevat vesikasvit paalataan. Rannassa kuorma puretaan nosturilla esimerkiksi traktorin lavalle. Aluksen leveys on 3 m ja pituus 11-16 m sekä uintisyvyys 50 cm. Alus siirretään kuljetustrailerilla. Ympäristö-Junkkarin esite on nettisivuilla www. esanet.fi@ymparistoojansuut.fi. Niitto voidaan toteuttaa myös perämoottoriveneen sivuun kiinnitettävän viikatteen tai omalla polttomoottorilla varustetun niittolaitteen avulla. Perämoottoriveneeseen kiinnitettävät niittolaitteet soveltuvat pienten alojen niittoon. Lisäksi kasvillisuuden on oltava harvaa ja pehmeävartista. Leikkuujätteen poisto vedestä voidaan toteuttaa veneeseen kiinnitettävällä haravointilaitteella tai kahden veneen väliin kiinnitettävän puomin avulla (Kääriäinen & Rajala 2005). 5.3.4 Kustannusarvio Ruoppaushankkeissa yksikkökustannukset voivat vaihdella hyvin paljon. Yksikkökustannukset riippuvat paljon paikallisista olosuhteista ja ruoppauksen toteuttamistavasta. Tärkein tekijä on ruopattava massamäärä. Massojen kuljetus ja läjitys aiheuttavat suurimman osan ruoppaushankkeen kustannuksista. Jos läjitys lähelle rantaa ja ruopattavaa kohdetta on mahdollista, on ruoppaustyö olennaisesti halvempaa. Hydraulisella kaivukoneella työsaavutus vedenalaisessa kaivussa vaihtelee kesällä kuivalta maalta välillä 290-500 m 3 ktr/työvuoro, ruopattavan maalajin ollessa eloperäistä (muta, turve). Kaivu lautalta pienentää työsaavutusta 5-10 %. Talvella työsaavutus on jäiltä käsin 280-490 m 3 ktr/työvuoro vastaavalle ainekselle (Vesi- ja ympäristöhallitus 1992). Taulukossa 27. on esitetty ruoppauskustannuksia (Kankainen & Junnonen 2001). Rakennuskustannusindeksin nousu on otettava huomioon. Indeksi oli vuoden 2001 tammikuussa 101,0 ja vuoden 2008 tammikuussa 124,8. Nykyhinnat ovat siis 1,24- kertaisia vuoden 2001 hinta-arvioihin verrattuna. Taulukko 27. Ruoppauskustannuksia.(Kankainen & Junnonen 2001). Sulkeisiin on merkitty indeksikorjattu vuoden 2008 hinta-arvio. Yksikkö Kesä, /yksikkö (alv. 0 %) Talvi, /yksikkö (alv. 0 %) Kaivu rannalta m 3 ktr 1,5 (1,9) 2,2 (2,7) Kaivu lautalta m 3 ktr 4,2 (5,2) Kaivu jäältä m 3 ktr 3,5 (4,3) jään vahvistaminen m 3 ktr 0,15 (0,19) Polvijärvellä pinnanmyötäisen kasvuston muodostumispaikkojen laajuus on noin 20 400 m 2. Jos kaikki liitteeseen 10 merkityt pinnanmyötäisen kasvillisuuden syntymispaikat ruopattaisiin kokonaan noin 0,3 m paksuudelta, olisi ruopattavan massan tilavuus 6 120 m 3. Tällöin ruoppauskustannukset olisivat rannalta käsin tehtynä noin 11 600, talvella rannalta käsin tehtynä 16 500, talvella jäältä käsin tehtynä 26 300 (+ jään vahvistaminen) ja lautalta käsin tehtynä noin 31 800. Ruoppauksen hinta vaihtelee siis välillä 11 600 31 800 (alv. 0 %) ruoppaustavasta riippuen. Ruoppaustavasta ja ajankohdas- 79

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT ta riippuen ruoppaukseen kuluisi aikaa 12-22 d. Pro Polvijärvi ry:n puheenjohtajalta, Mutanen Markku, saatujen tietojen mukaan kaivinkoneella tapahtuvan ruoppauksen työsaavutus olisi noin 1 300 1 600 m 2 /työvuoro, tällöin 20 400 m 2 ruoppaukseen kuluisi aikaa 13-16 d. Liitteeseen 10 merkittyjen pinnanmyötäisen kasvuston muodostumisalueiden lähellä ei ole kaikilta osin ranta-asutusta. Kaikkien kasvustojen poisto ei siis ole välttämätöntä jos ne eivät haittaa virkistyskäyttöä. Merkittävimmät ruoppauskohteet ovat: Jyrkänniemen lahti, Kirkkojoen suualueen pohjoinen lahti, Kielosaaren länsirannan umpeenkasvualue ja Mattisensaaren pohjoinen umpeenkasvualue. Alueiden pinta-ala on yhteensä noin 9 000-9 500 m 2. Jos ruopattavan syvyyden oletetaan olevan noin 0,3 m, on ruopattavan massan tilavuus noin 2 700 2 850 m 3. Ruoppauksen hinta olisi ruoppaustavasta riippuen noin 5 100-14 800 (alv. 0 %). Ruoppaustavasta ja ajankohdasta riippuen aikaa ruoppaukseen kuluisi noin 5-10 d. Polvijärvessä ei kasvillisuuskartoituksen perusteella ole selviä niitettäviä kohteita. Nykytekniikalla toimittaessa keräys- ja kuljetuskustannukset ovat karkeasti arvioiden kaksinkertaiset niittoon verrattuna. Lapin ympäristökeskuksen laskennallinen kustannus niitolle vuonna 2002 oli 300-400 euroa/ha kohteesta riippuen. 5.3.5 Luvat, seuranta, vaikutukset ja uusintakäsittely Pienimuotoisen vesikasvien poistotyön voi yleensä tehdä ilman ympäristölupaviraston lupaa, jos siitä ei mm. aiheudu huomattavaa haittaa vesialueen omistajalle, vahinkoa tai haittaa toisen vesialueelle tai kalastukselle tai jos se ei vähennä luonnonkauneutta, ympäristön viihtyvyyttä (Vesilaki 1:30, Kääriäinen & Rajala 2005). Vesikasvien poistoon tulee aina hankkia vesialueen omistajien suostumus, sekä keskusteltava asiasta naapureiden kanssa. Yleisesti ottaen on aina suositeltavaa ilmoittaa toimenpiteestä alueelliselle ympäristökeskukselle ja kunnan ympäristönsuojeluviranomaiselle (Kääriäinen & Rajala 2005). Ruoppauksista on aina hyvä ilmoittaa kunnan ympäristönsuojeluviranomaiselle. Kunnan viranomainen toimittaa tarpeen mukaan hankkeet ympäristökeskukselle arvioitavaksi. Ruoppauksesta tulee ilmoittaa myös naapurille. Ruoppausmassojen läjityksestä maalle on säädetty mm. Vesilain 4 luvun 6 :ssä. Vähäistä suuremmista ruoppauksista on ilmoitettava kirjallisesti kuukautta ennen töihin ryhtymistä vesialueen omistajalle ja alueelliselle ympäristökeskukselle, joka ottaa kantaa hankkeen luvanvaraisuuteen. Vähäisen ruoppauksen laajuutta ei ole yksiselitteisesti määritetty, mutta sisävesissä rajana on pidetty 100 m 3 ruoppaustilavuutta (Ympäristöministeriö 2004). Monissa kunnissa on ruoppauksia koskevat omat ohjeet, joiden mukaan kaikista ruoppauksista pyydetään ilmoittamaan kunnan viranomaiselle. Ruoppauksesta on hyvä ilmoittaa myös naapureille. Ruoppauksen ajankohta tulee valita tarkoin, jotta haittavaikutukset jäävät mahdollisimman vähäiseksi. Pienissä rantojen kunnostusruoppauksissa ei yleensä vaadita tarkkailua, vaikka paikallisesti pienetkin ruoppaukset voivat olla merkittäviä. Kasvillisuuden poiston tulokset ovat usein tapauskohtaisia eikä niitä voida varmasti ennustaa etukäteen. Vaikutusten pysyvyys lyhenee jos valuma-alueelta tulevaa ravinnekuormaa ei vähennetä. Ravinteisuuden aleneminen voi myös toisaalta lisätä kasvillisuutta. Levämäärän vähentyessä vesi kirkastuu ja tuottava vyöhyke laajenee järvelle päin. Tällöin mm. kasvillisuus voi levittäytyä uusille kasvualueille (Kääriäinen & Rajala 80

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT 2005). Poistettaessa kasvillisuus niittämällä joudutaan operaatio toistamaan ainakin kahtena seuraava kesänä. Yleensä paikkoihin, joista poistetaan lähinnä järviruokoa, kelluslehti- ja uposlehtikasvillisuus saa valta-aseman. Jos ruoppaushanke vaatii ympäristöluvan, edellytetään lupaehdoissa yleensä tarkkailuohjelman laatimista vesistövaikutusten seuraamiseksi. Pienissä rantojen kunnostusruoppauksissa ei tarkkailua yleensä vaadita. 5.5 Limalevän vähentäminen Polvijärven veden limaisuutta ja iho-oireita aiheuttava limalevä (Gonyostomum semen) on ongelmallinen poistettava. Laji esiintyy usein pienissä humusjärvissä. Tutkimusten mukaan lajin esiintymiseen vaikuttavat monet tekijät: veden ravinteikkuus, alhainen ph, heikot valaistusolosuhteet (sameus, heikko näkösyvyys) ja muutokset järven ravintoketjussa. Findlay ym. (2005) mukaan veden fosforipitoisuuden noustessa yli 30 µg l -1 limalevän määrä lisääntyy merkittävästi. Ulkoisen kuormituksen vähentäminen ja mahdollinen lisävesien johtaminen voivat tulevaisuudessa vähentää limalevän määrää Polvijärvessä. Vähennysten tulee kuitenkin olla merkittäviä jotta veden fosforipitoisuus saataisiin laskemaan lähelle 30 µg l -1. Valumaalueelta tulevan kiintoaineksen ja humuksen määrän vähentäminen mm. metsäojitusten yhteydessä tehtävien kaivukatkojen avulla voi parantaa järven näkösyvyyttä, heikentäen siten limalevän kilpailuetua verrattuna muihin kasviplanktonlajeihin. Limalevän ekologiaa ja torjuntaa tutkitaan Suomen ympäristökeskuksen, Keski-Suomen ympäristökeskuksen ja Pirkanmaan ympäristökeskuksen tutkimushankkeessa joka on alkanut vuonna 2007. Tavoitteena on tunnistaa limalevän runsautta säätelevät tekijät, sekä näiden pohjalta arvioida erilaisia kunnostusmenetelmiä limalevän vähentämiseksi. Limalevää on kertaluonteisesti koetettu poistaa kalkituksen avulla. Kokeen tulokset olivat kuitenkin ristiriitaiset. Muita menetelmiä, jotka mahdollisesti voisivat vähentää limalevän määrää, ovat ravinteiden sitominen kemikaaleilla ja pohjan peittäminen. Pienissä järvissä myös pohjan ruoppaamisesta voi olla apua. Findlay ym. (2005) mukaan limalevän määrä voi vähentyä jos järvessä on runsaasti eläinplanktonia. Tämän perusteella ravintoketjukunnostuksen avulla saattaisi olla mahdollista vähentää limalevän määrää. 81

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT - KUNNOSTUSOHJELMA 6. KUNNOSTUSOHJELMA Polvijärven kunnostamiseksi esitetään taulukossa 28 esitettyjä menetelmiä. Ulkoisen kuormituksen osuus Polvijärven kokonaiskuormituksesta on tällä hetkellä 84 % (529 kg a -1 ) ja se ylittää järven kuormitussietokyvyn. Ulkoista kuormitusta tulisi vähentää voimakkaasti. Suunnitelmassa on esitetty toimenpiteitä, joilla vähennetään ulkoista fosforikuormitusta ja korjataan sitä kautta rehevöitymisen seurauksia itse järvessä. Lisäksi on käsitelty kunnostusmenetelmiä joilla voidaan vaikuttaa järven virkistyskäyttöarvoon. Taulukossa on esitetty parhaaksi katsotut menetelmät, sekä menetelmien merkittävyys tavoiteltavia tuloksia ajatellen. Kustannusosiossa on pyritti kokoamaan kunnostusmenetelmien vuosikustannukset sekä menetelmien kustannukset pidemmällä aikavälillä. Taulukkoon 28 on laskettu kertaluonteisille investoinneille 10 vuoden aikana, 6 prosentin korkokannalla syntyvät kustannukset ns. annuiteettikertoimen (C = 0,136) avulla. Ulkoisen kuormituksen vähentäminen Maatalouden osuus ulkoisesta kuormituksesta on noin 22 %. Maatalouden osalta noin 20 % kuormitusvähennys on mahdollinen. Tämä tarkoittaisi noin 4 % vähennystä ulkoiseen kuormitukseen. Maatalouden osalta kuormitusta voidaan vähentää perustamalla suojavyöhykkeitä ja kosteikkoja vesistöjen ja valtaojien äärelle. Suojavyöhykkeiden ja kosteikkojen perustaminen on maanomistajan vapaaehtoisuuteen perustuva maatalouden kuormituksen vähentämiskeino, johon voi hakea maatalouden ympäristötuen erityistukea. Maatalouden vesiensuojelutoimenpiteiden toteutus voidaan aloittaa laatimalla erillinen selvitys kohteista joihin suojavyöhykkeitä tai kosteikkoja voidaan perustaa. Maanomistajat tulisi ottaa mukaan jo suunnitteluvaiheessa, jolloin hankkeiden toteutuminen on todennäköisempää. Järven tai valtaojien läheiset peltoalueet ovat tärkeimpiä kohteita vesiensuojelutoimenpiteitä mietittäessä. Metsätalouden osuus ulkoisesta kuormituksesta on noin 24 %. Valuma-alueella tehtävien metsätaloustoimenpiteiden, mm. metsäojitusten tai hakkuiden yhteydessä tulisi huomioida metsätalouden vesiensuojelutoimenpiteet. Ojitusten tai kunnostusojitusten yhteydessä järveen laskeviin ojiin tulisi tehdä kaivukatkoja kiintoaineksen ja ravinteiden pidättämiseksi. Hakkuiden yhteydessä valtaojien ja vesistöjen varsille tulisi jättää suojakaistat. Haja-asutuksen osuus ulkoisesta kuormituksesta on laskelmien perusteella 39,5 %. Haja-asutuksen jätevesistä tulevaa kuormitusta tulisikin pyrkiä vähentämään uusimalla kiinteistökohtaisia jätevesien puhdistusjärjestelmiä tai liittämällä kiinteistöt kunnan viemäröinnin piiriin. Kiinteistöjen etäisyys vesistöstä vaikuttaa kuitenkin toimenpiteiden vaikuttavuuteen ja jätevesijärjestelmien merkittävyyttä tulisikin tarkastella kiinteistökohtaisesti. Järven lähellä olevat kiinteistöt ovat merkittävimmässä asemassa kuormituksen vähentämisen kannalta. Polvijärvi-Joensuu siirtoviemärin toteutuminen vähentäisi ulkoista kuormitusta 6 % (kesäaikana 9 %). Hankkeen toteutuminen on toivottavaa, sillä puhdistamolta tulevat jätevedet kuormittavat Polvijärveä myös happea kuluttavan aineksen ja bakteereiden kautta. Jätevesien poistuminen vaikuttaisi siis positiivisesti Polvijärven happitilanteeseen ja veden hygieeniseen laatuun. 82

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: II TOIMENPIDEVAIHTOEHDOT - KUNNOSTUSOHJELMA Virkistyskäyttöarvon parantaminen Virkistyskäyttöarvon parantamiseksi voidaan Polvijärvellä tehdä pienialaista vesikasvillisuuden ruoppausta pääasiassa rantakiinteistöjen kohdalla. Tarkoituksena on lisätä uinti- ja veneilymahdollisuutta. Myös Kirkkojoen suistoalueen, sekä Kielosaaren ja Mattisensaaren väliin jäävään pinnanmyötäisen kasvillisuuden ruoppaus tulee kyseeseen veden vaihtuvuuden lisäämiseksi. Vesikasvillisuuden niittäminen ei ole Polvijärvellä tehokas vesi- ja ranta-alueiden kasvillisuuden vähentämiskeino. Aliveden nostolla tulisi olemaan merkitystä lähinnä virkistyskäytön kannalta, vedenpinnan pysyessä kesäaikana (myös talvella) hieman keskiarvoa korkeammalla. Vaikutus veden fosforipitoisuuteen ja vesikasvillisuuteen tulisi olemaan pieni. Ennen aliveden nostoa, tulisi järven veden pinnan korkeusvaihtelua seurata parin vuoden ajan, jotta saataisiin selville Polvijärven veden pinnankorkeuden todellinen vaihteluväli ja nykyinen keskiveden korkeus. Aliveden nostoon on oltava kaikkien ranta-alueen maanomistajien ja vesialueen omistajan lupa. Aliveden nostosta, patorakennelmasta ja sen sijoittamisesta on laadittava erillinen suunnitelma. Lisävesien johtaminen Höytiäisestä Mertajärven kautta Polvijärveen on tehokas, mutta kallis menetelmä vaikuttaa Polvijärven vedenlaatuun ja virkistyskäyttöarvoon. Lisävesien johtaminen tulisi toteuttaa yhdistettynä ulkoisen kuormituksen vähennyskeinoihin, jolloin vaikutusmahdollisuudet olisivat suuremmat vähäisemmälläkin lisävesimäärällä. Jos lisävesiä johtamista suunnitellaan, tulisi virtaaman lisäyksen olla vähintään 0,2-0,3 m 3 s -1 jotta toimenpiteellä saataisiin aikaan merkittävä fosforipitoisuuden lasku Polvijärvessä. Lisävesien avulla on mahdollista vähentää järvessä esiintyvän, virkistyskäyttöarvoa heikentävän limalevän määrää. Sisäisen kuormituksen vähentäminen Sisäisen kuormituksen vähennyskeinoilla ei saada aikaan merkittäviä vedenlaatumuutoksia ennen kuin ulkoista kuormitusta on saatu vähennettyä merkittävästi. Polvijärven puhdistamon poistuminen vaikuttaisi kuitenkin positiivisesti myös järven sisäisiin prosesseihin, happea hajotessaan kuluttavan aineksen määrä vähentyessä. Sedimentin ruoppausta ei suositella, sillä kustannustehokkuus on Polvijärven tapauksessa huono. Ulkoinen kuormitus on nykyisin suurta, joten vaikutukset jäisivät lyhytaikaiseksi. Kalastuksen vaikutus on epävarma. On viitteitä siitä että tehokalastus saattaa vähentää limalevästä johtuvia ongelmia. Kalastuksella ei voida vaikuttaa järven ravinnetalouteen. Ilmastus auttaa ehkäisemään hapettomuudesta johtuvaa sisäistä kuormitusta lopputalvella ja loppukesällä. Merkitys syvänteen pienuudesta johtuen on kuitenkin vähäinen, joskin myös kustannukset ovat kohtuullisen pienet. Kunnostushankkeen seuranta kunnostuksen aikana ja töiden valmistumisen jälkeen on tärkeää. Saatuja tuloksia voidaan verrata kunnostustoimia edeltäneisiin tuloksiin, jolloin saadaan kuva kunnostustoimenpiteiden vaikutuksista järven tilaan, ja voidaan arvioida myös toimenpiteiden riittävyyttä. Seurantaa tulisi toteuttaa ns. pitkäaikaisseurantana, sillä osa kunnostusmenetelmistä vaikuttaa hitaasti (Tanskanen 2005). Toistaiseksi tarkkailu voidaan toteuttaa Viinijoen pohjoisosan yhteistarkkailun avulla. Tehokalastuksen yhteydessä Polvijärvellä tulisi toteuttaa koekalastuksia tehokalastuksen vaikutusten toteamiseksi. 83

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: Kunnostusohjelma Taulukko 28. Toimenpidesuositukset ja kustannusarviot 84 Ongelmat Ratkaisut Vaikutus ULKOINEN KUORMITUS (UK) Merkittävyys/ vaikutuksen suuruus Kiireellisyys/ toteuttamisen tarpeellisuus Toteuttamisen aikataulu Muut huomiot Kustannukset /vuosi, alv. 0 % Kustannukset / 10 v, alv. 0 % Polvijärvi Joensuu siirtoviemärin rakentaminen Kiinteistökohtaisten puhdistusjärjestelmien päivittäminen Jätevesien aiheuttama ravinnekuormitus pienentää UK:ta n. 6 % ++ +++ Myös happea kuluttavan aineksen määrä vähenee. Syvänteen happitilanne voi parantua.?? Haja as. jätevesien aiheuttama kuormitus pienenee +++ +++?? Suojavyöhykkeet, kosteikot Vähentää fosforia 30 40 %, typpeä 40 60 % ja kiintoainetta 60 %. Maisemallinen arvo lisääntyy. ++ +++ Maatalouden ympäristötuen erityistuen (450 /ha/vuosi) on havaittu kattavan suojavyöhykkeiden hoidosta, perustamisesta ja tulonmenetyksistä syntyvät kustannukset. Esim. 2 ha. 900 /a 5 v. sopimus: 4 500, 10 v. sopimus: 9 000. VIRKISTYSKÄYTTÖKELPOISUUS Laskeutusaltaat, ojakatkot (kaivukatkot) Vähentää kiintoaineskuormaa ja myös vähän fosforia. ++ +++ Pinta alan tulee olla väh. 1 % yläpuolisen valuma alueen pintaalasta.kertynyt liete poistettava mielellään kerran vuodessa. Laskeutusallas: 2 000 (perustaminen) + 280 huolto/vuosi 2 000 (perustaminen / allas) + huolto / allas 2 800 Kasvillisuuden ruoppaus: paikallisesti Helpottaa liikkumista ja uimista kiinteistöjen rantavesialueella. + + Kustannusarvio: jos poisto kohdistuu kaikkiin liitteessä 10 esitettyihin kelluviin kasvimättäisiin. Ruoppaustavasta riippuen: 11 600 31 800 11 600 31 800 SISÄINEN KUORMITUS Aliveden nosto Lisävesien johtaminen Matalien vesialueiden vesisyvyys kasvaa + + Viipymä lyhenee, veden fosforipitoisuus laskee Polvijärvessä +++ (+) Puutiivistesydämisten kiviverhoiltujen patojen hinta on noin 1000 /m. Vaatii jatkoselvitystä (veden pinnankorkeuden mittaus, lupa asiat) 5 000 / 5 m padonharja (rakennuskustannukset) + huoltotyöt 5 000 + huoltotyöt Vähintään 200 300 l/s jotta merkittävää vaikutusta 150 000 550 000 1,7 6,3 mil. Kalastus Ilmastus Ravintoverkon muokkaaminen, järven sisäisten ravinnekiertojen vähentäminen + ++ Vähentää ravinteiden liukenemista pohjasedimentistä. + + 5 vuotta: 3 v. tehokalastusta + 2 v. hoitokalastusta pienemmällä saalistavoitteella (1/4). Ilmastus ympärivuotisesti, syyskierron aikaa lukuunottamatta. Saalistavoite 80 kg/ha/vuosi (yht. 1 800 kg/a). Hoitokalastus 1/4 saalistavoitteella (450 kg/a). Polvijärven pääsyvänne, 0,75 kw alusvesi ilmastin Tehokal.: ammattityönä 1 440 /vuosi. Hoitokal.: ammattityönä 360 /vuosi. Talkootyölle ei lasketa kustannuksia. Osto, vähennys/a: noin 1 000. Energiakulut n. 600 ja huoltokustannukset n. 500 Ammattityönä tehokal. 3 v: 4 320 Ammattityönä hoitokal. 2 v: 720 Osto: 10 000 sähkö 6 000 huolto 5 000. Yht. 21 000 Tilannetietous Seuranta: koekalastukset, vesianalyysit Ohjaa tilannekuvan muodostumista ja toimenpiteitä +++ +++ Seuranta toimenpiteiden aikana + pitkäaikaisseuranta. Laajempi koekalastus: 1. ennen teho ja hoitokalastusjaksoa, 2. tehokalastuksen jälkeen, 3. noin 3v. hoitotoimien jälkeen. Vedenlaadun seuranta: Viinijoen pohj.osan yhteistarkkailu. Koekalastus: 3 000 9000

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: III YHTEENVETO III YHTEENVETO Polvijärven tila on tällä hetkellä vedenlaadullisesti heikko. Ulkoisesta kuormituksesta kärsivän Polvijärven suurimmat ongelmat ovat limalevä, veden sameus, umpeenkasvu, kalojen makuvirheet ja veden pinnankorkeuden vaihtelu. Myös Polvijärven pääsyvänteen, vaikka pienialainen onkin, pohjanläheisen veden toistuvat lopputalven ja loppukesän aikaiset happiongelmat vaikuttavat osaltaan vedenlaatuun. Tämän suunnittelutyön perusteella tehtiin seuraavat johtopäätökset: Ulkoinen kuormitus ylittää tällä hetkellä järven kuormitussietokyvyn. Ulkoista kuormitusta tulisi vähentää voimakkaasti maatalouden, haja-asutuksen ja metsätalouden osalta. Polvijärvi-Joensuu siirtoviemärihankkeen toteutuessa fosforikuormitus vähenee 6 %, lisäksi veden hygieeninen laatu paranee ja happea kuluttavan aineksen määrä vähenee. Kaivoshankkeiden toteutuessa niiden kuormitusvaikutus Polvijärveen tulisi minimoida, jotta Polvijärveen kohdistuva ulkoinen kuormitus ei lisääntyisi. Virkistyskäyttöarvon kannalta kasvillisuuden paikalliset ruoppaukset vähentävät uimiselle ja veneilylle aiheutuvaa haittaa, sekä voivat paikoin lisätä veden vaihtuvuutta. Polvijärven virkistyskäyttöä haittaavan limalevän vähentäminen on hankalaa niin kauan kuin veden fosforipitoisuus pysyy nykyisellä tasollaan. Fosforipitoisuutta tulisi pystyä laskemaan rajusti, jotta limalevän määrä vedessä vähenisi. Kuopiossa 15.10.2008 Eeva Kauppinen Suunnittelija, FM geologi Erkki Saarijärvi Toimitusjohtaja, MMM limnologi 85

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: IV LÄHTEET Liitteet: LIITE 1. Polvijärven valuma-alue ja osavaluma-alueet. LIITE 2. Vedenlaadun havaintopaikat ja kuormittajat. LIITE 3. Hajakuormitus, kuormituslähteet ja kuormitusosuudet. LIITE 4. Polvijärven fosforitase. LIITE 5. Sedimenttinäytteiden analyysitulokset. LIITE 6. Polvijärven kasvillisuusvyöhykkeet 2008. LIITE 7. Polvijärven ranta- ja vesikasvien yleisyys ja peittävyysprosentit. LIITE 8. Hazel-Williamsin nomogrammi. LIITE 9. Pumppaamoiden rakentamiskustannukset (Lestijokilaakson vesihuollon yleissuunnitelma). LIITE 10. Polvijärven kelluvien kasvillisuuslauttojen muodostumisalueet ja kasvillisuuden poistokohteet. IV LÄHTEET Ahtiainen, M. ja Huttunen, P. 1995. Metsätaloustoimenpiteiden pitkäaikaisvaikutukset purovesien laatuun ja kuormaan. Julkaisussa Metsätalouden vesistövaikutukset ja niiden torjunta, METVE-projektin loppuraportti, Suomen ympäristö 2, Suomen Ympäristökeskus. Bhanduri, B., Harbor, J., Engel, B. & Grove, M. 2000: Assessing Water Shed-Scle, longterm hydrologic impacts of land-use change using a GIS-NPS model. Environmental Management 26: s6, 643-658. Ekholm, P. 1998. Algal-available phosphorus originating from agriculture and municipalities. Monographs of the Boreal Environment Research. No 11. Finnish Environment Institute. Helsinki. Tammer-Paino Oy. Eloranta P. 1985. Hydrografia, Jyväskylän yliopiston opetusmoniste 23, 98-99. Findlay, D.L., Paterson, M.J., Hendzel, L.L. & Kling, H.J. 2005. Factors influencing Gonyostomum semen blooms in a small boreal reservoir lake. Hydrobiologia (2005) 533: 243-252. Finér, L. 2007. Metsätieteen aikakauskirja 3/2007. Valtioneuvoston asetus talousjätevesien käsittelystä vesihuoltolaitosten viemäriverkostojen ulkopuolisilla alueilla 542/2003. http://www.finlex.fi/fi/laki/alkup/2003/20030542. Forsberg, C., Ryding, S-O., Claesson, A. ja Forsberg, A 1978. Water chemical analyses and/or algal assay? Sewage effluent and polluted lake water studies. Mitt. Int. Ver. Limnol. 21:352 363. Geologian tutkimuskeskus, Geokartta. http://www.gtk.fi/geotieto/kartat. Granberg, K. ja Granberg, J. 2006. Yksinkertaiset vedenlaatumallit. Keski-Suomen ympäristökeskus. Hakala, J. 2007. Polvijärven syvyyskartta. Suomen ympäristökeskus 12.11.2007. 86

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: IV LÄHTEET Hartikainen, J. ja Sipilä, A. 2008. Polvijärven jätevedenpuhdistamon toiminnan tarkkailun vuosiyhteenveto 2007. Savo-Karjalan Ympäristötutkimus Oy. Horppila, J. 1999: Tehokas kalastus rehevöityneiden järvien kunnostuskeinona. Esitelmä Savo- Karjalan Vesiensuojeluyhdistyksen syyskokouksessa 18.11.1999. Savo-Karjalan Vesiensuojeluyhdistys ry. Julkaisu 113. Ikonen, I. ja Hagelberg, E. 2008. Etelä-Suomen ruovikkostrategia. Esimerkkeinä Halikonlahti ja Turun kaupungin rannikkoalueet. Suomen ympäristö 9/2008. Lounais-Suomen ympäristökeskus. Jensen, H.S., Kirstensen, P., Jeppesen, E. & Skytthe, A. 1992. Iron: phosphorus ratio in surface sediment as an indicator of phosphate release in shallow lakes. Julkaisussa: Hart, B.T. & Sly, P.G. (toim), Sediment /water interactions. Developments in hydrobiology 75. Kluwer Academic Publisher, Dordrecht: 731-743. Uudelleen painettu Hydrobiologia 235/236. Kaakkois-Suomen ympäristökeskus 2005. Haja-asutuksen vesistökuormitus. http://www.ymparisto.fi/default.asp?node=6579&lan=fi Kankainen, J. & Junnonen, J.-M. 2001. Rakentamistoiminnan yksikkökustannustiedosto. 22 s. Julkaisussa: Ulvi, T. ja Lakso, E. (toim.), Järvien kunnostus. Ympäristöopas 114, Suomen Ympäristökeskus, Edita, Helsinki. 336 s. Kenttämies, K. 1998. The effects of modern boreal forestry practices on waters. In: Kajander, J.(toim.) XX Nordic Hydrological Conference. Nordic Association for Hydrology, Helsinki, Finland 10-13 August 1998. NHP Report no. 44: 142-162. Kortelainen, P. & Saukkonen, S. 1998: Leaching of nutrients, organic carbon and iron from Finnish forestry land. Water, Air and Soil Pollution 105, s. 239-250. Kortelainen, P., Finér, L., Mattsson, T., Ahtiainen, M., Sallantaus, T., Kubin, E., Saukkonen, S. 2003. Luonnonhuuhtoutuma metsäisiltä valuma-alueilta. Julk.: Finér, L., Laurén, A., Karvinen, L. (toim.). Ajankohtaista metsätalouden ympäristökuormituksesta - tutkimustietoa ja työkaluja - seminaari Kolin Luontokeskus Ukko 23.9.2002. Joensuu, Metsäntutkimuslaitos, Joensuun tutkimuskeskus. S. 17-23,. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja ; 886. ISBN 951-40-1873-7, ISSN 0358-4283. Kurkilahti M. & Rask M. 1999. Verkkokoekalastukset. Teoksessa: Böhling P. & Rahikainen M. (toim.), Kalataloustarkkailu, Periaatteet ja menetelmät, RKTL, Helsinki, 151-161. Kärkkäinen, A., Santala, E., Kujala-Räty, K., Kaloinen, J. 2008. Hyvä jätevesien käsittely opas. Ympäristöministeriö, Suomen ympäristökeskus, Suomen vesiensuojeluyhdistysten liitto ry. Helsinki. http://www.ymparisto.fi/default.asp?contentid=117260&lan=fi Kääriäinen, S. ja Rajala, L. 2005. Vesikasvillisuuden poistaminen. Teoksessa: Ulvi, T. ja Lakso, E. (toim.) 2005, Järvien kunnostus, Ympäristöopas 114, Suomen Ympäristökeskus, Edita, Helsinki. s. 249-269. Lappalainen, K.M. ja Lakso, E. 2005. Järvien hapetus. Julkaisussa: Ulvi, T. ja Lakso, E. (toim.), Järvien kunnostus. Ympäristöopas 114, Suomen Ympäristökeskus, Edita, Helsinki. 336 s. Lappalainen, K.M. ja Matinvesi, J. 1990. Järven fysikaalis-kemialliset prosessit ja ainetaseet. Teoksessa: Järvien kunnostuksen ja hoidon perusteet, Ilmavirta, V. 1990 (toim.). Yliopistopaino, Helsinki. s. 54-84. 87

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: IV LÄHTEET Lehtniemi, L. 2004. Pienpuhdistamoiden toimivuus ja typenpoisto. Lounais-Suomen ympäristökeskuksen moniste. Turku. Liikanen, A., Murtoniemi, T., Tanskanen, H., Väisänen, T. and Martikainen, P.J., 2002. Effects of temperature and oxygen availability on greenhouse gas and nutrient dynamics in sediment of a eutrophic mid-boreal lake. Biogeochemistry 59, 269-286. Kluwer Academic Publishers. Netherlands. Liikanen, A., Huttunen, J.T., Murtoniemi, T., Tanskanen, H., Väisänen, T., Silvola, J., Alm, J. and Martikainen, P.J. 2003. Spatial and seasonal variation in greenhouse gas and nutrient dynamics and their interactions in the sediments of a boreal eutrophic lake. Biogeochemistry 65: 83-103. Kluwer Academic Publishers. Netherlands. Maa- ja metsätalousministeriö 2007. Suojavyöhykkeiden perustaminen ja hoito. Maatalouden ympäristötuen erityistuet v. 2007-2013 -opas. http://www.ymparisto.fi/download.asp?contentid=83535&lan=sv Melanen, M. 1981: Quality of runoff in urban areas. Vesientutkimuslaitoksen julkaisuja 42, s. 123-188. Mutanen, T., 2008. Tiedonanto 1.10.2008. Maaseutusihteeri, Polvijärven kunta. Mäkinen, J. 2004. Arseeni järvisedimenteissä. Summary: Arsenic in lake sediments. In: Loukola-Ruskeeniemi, K. & Lahermo, P. (eds.) Arseeni Suomen luonnossa, ympäristövaikutukset ja riskit. Espoo: Geologian tutkimuskeskus, 73-88. Nowak, O. 2000. Upgrading of wastewater treatment plants equipped with rotating biological contactors to nitrification and P removal. Water Science and Technology. Vol. 41, no. 1, p. 145 153. Oiva ympäristö- ja paikkatietopalvelu: Vahti ympäristösuojelun tietojärjestelmä (jätevedenpuhdistamoiden kuormitustiedot. Ympäristöhallinto. http://wwwp2.ymparisto.fi/scripts/oiva.asp. Oravainen, R., 2005. Fosforin kemiallinen saostus. Julkaisussa: Ulvi, T. ja Lakso, E. (toim.) 2005, Järvien kunnostus, Ympäristöopas 114, Suomen Ympäristökeskus, Edita, Helsinki. s. 191-202. Oravainen, R. 2005. Näkökohtia typpikeskusteluun. Vesitalous 1/2005. s. 36-39 Oravainen, R., 1999. Opasvihkonen vesistötulosten tulkitsemiseksi. http://www.kvvy.fi/cgi-bin/tietosivu_kvvy.pl?sivu=opasvihkonen.html Paavilainen, P., 2003. Vesistökuormitus pienillä valuma-alueilla - Kuormituksen suuruuden ja vaikutustenarviointi VESKU-työkalulla. Mikkelin kaupungin julkaisuja 8/2003. Mikkeli. Palomäki, A., 2004. Jyväsjärven sisäinen kuormitus, ainetaselaskelmat ja kokeelliset sedimenttitutkimukset. Jyväsjärvi hankkeet, JJ2. Tutkimusraportti 17/2004. Jyväskylän yliopiston Ympäristöntutkimuskeskus. Pirttisalo, K. ja Räisänen, M.-L., 1988. Raskasmetallit Kuopion alueen rantasedimenteissä vuosina 1974-1977 ja 1985-1986. Kuopion kaupunki. Erillisselvitykset ER 1988:3. Kuopio: Kuopion kaupunki. 30 p. + 2 app. Rekolainen, S., 1989. Phosphorus and nitrogen load from forest and agricultural areas in Finland. Aqua Fennica 19 (2): 95-107. Rekolainen, S., Vuoristo, H., Kauppi, L., Bäck, S., Eerola, M., Jouttijärvi, T., Kaukoranta, E., Kenttämies, K., Mitikka, S., Pitkänen, H., Polso, A., Puustinen, M., Rautio, L.M., 88

Polvijärven kunnostuksen yleissuunnitelma 2008: IV LÄHTEET Räike, A., Räsänen, J., Santala, E., Silvo, K. ja Tattari, S., 2006. Rehevöittävän kuormituksen vähentäminen. Taustaselvitys osa I. Vesiensuojelun suuntaviivat vuoteen 2015. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 22/2006. Suomen ympäristökeskus, Helsinki. Saarijärvi, E., Koski-Vähälä, J., Järvenranta, K. 2002. Maatalouden ympäristötoimenpiteiden mahdollisuudet vesiensuojelun tavoitteiden toteutumisessa. http://www.smts.fi/mtp%20julkaisu%202002/poste/ka09saarijarvi.pdf Sallantaus, T. 1995. Huuhtoutuminen metsäojitusalueiden ainekierroissa. Julkaisussa: Kenttämies, K. & Saukkonen, S. (toim.) Metsätalouden vesistövaikutukset ja niiden torjunta. Metveprojektin loppuraportti. Suomen ympäristö 2. Suomen ympäristökeskus. Helsinki, s. 131-138. Sarvala, J. & Helminen, H. 1998: Ravintoketjukunnostuksista meillä ja muualla. Suomen kalastuslehti 7: 48-51. Suomen ympäristökeskus SYKE, Karjaanjoki LIFE, Suomen Maarakentajien Keskusliitto ry. ja alueelliset ympäristökeskukset, 2004: Hoida ja kunnosta kotirantaasi opas. Erweko, Helsinki. 11 s. Swingle H. S. Relationships and dynamics of balanced and unbalanced fish populations. Alabama Agr. Exp. Stat. Bull.274: 1-74. Teoksessa: Alakarhu S & Takala J. 2005. Lapuanjoen yläosan kehittäminen. Alueelliset ympäristöjulkaisut. Länsi-Suomen ympäristökeskus, Vaasa, 156 s. Tammi J. Rask M. & Olin M. 2006. Kalayhteisöt järvien ekologisen tilan arvioinnissa ja seurannassa. Alustavan luokittelujärjestelmän perusteet. Kala- ja riistaraportteja 383, RKTL, Helsinki, 15-19. Tanskanen, H. 2005. Hankkeen seuranta. Julkaisussa: Ulvi, T. ja Lakso, E. (toim.) 2005, Järven kunnostus. Ympäristöopas 114, Suomen Ympäristökeskus. Edita, Helsinki. S. 123-143. Tikkanen, M. Seppälä, M. & Heikkinen, O. 1985: Environmental properties and material transport of two rivulents in Lammi, southern Finland. Fennia 163, s. 217-282. Uusi-Kämppä, J. ja Palojärvi, A. 2006. Suojakaistojen tehokkuus kevätviljamaalla ja laitumella. Julkaisussa: Virkajärvi, P. ja Uusi-Kämppä, J. (toim.) 2006, Laitumien ja suojavyöhykkeiden ravinnekierto ja ympäristökuormitus. Maa- ja elintarviketalous, 76. Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus. Uusiniitty, M. (toim.) 2002 a. Mynämäen-Mietoisten Kivijärven nykytila. Lounais-Suomen ympäristökeskuksen moniste 12/2002. Lounais-Suomen ympäristökeskus, Turku. Uusiniitty, M. (toim.) 2002 b. Vehmaan Vihtijärven nykytila. Lounais-Suomen ympäristökeskuksen moniste 13/2002. Lounais-Suomen ympäristökeskus, Turku. Vesi- ja ympäristöhallitus 1992. Rakentamistoiminnan työsaavutustiedosto. 16 s. Julkaisussa: Ulvi, T. ja Lakso, E. (toim.) 2005. Järvien kunnostus. Ympäristöopas 114. Suomen ympäristökeskus. Viinikkala, J., Mykkänen, E. ja Ulvi, T. 2005. Monitavoitteiset kunnostusmenetelmät, ruoppaus. s. 211-226. Julkaisussa: Ulvi, T. ja Lakso, E. (toim.) 2005. Järvien kunnostus. Ympäristöopas 114. Suomen ympäristökeskus. Vollenweider, R. A. 1975. Input-output models. With special reference to the phosphorus loading concept in limnology. Schweiz. Z. Hydrol. 37: 53-84. Ympäristöministeriö 2004. Sedimentin ruoppaus- ja läjitysohje 63 s. 89

LIITE 1. Polvijärven valuma-alue, sekä osavaluma-alueet: Sepänpuro, Jyrkänpuronkanava, Kirkkojoki (sis. Mertajärven alueen), lähivaluma-alue. Pohjakartta Maanmittauslaitos, lupa nro 340/MML/08

LIITE 2. Vedenlaadun havaintopaikat ja kuormittajat ( vanhan Vasarakankaan kaivoksen louhosalueet ja sivukiven läjitysalueet, vanha kaatopaikka ja Polvijärven jätevedenpuhdistamo). Pohjakartta Maanmittauslaitos, lupa nro 340/MML/08

LIITE 3. Polvijärven valuma-alueen maankäyttö ja kuormitus: valuma-alueella syntyvä fosforikuormitus ja Polvijärveen kohdistuva kuormitus. Polvijärveen kohdistuvasta kuormituksesta on vähennetty: peltojen osalta 30 % (koska todellisuudessa peltoalasta oli v. 2008 käytössä vain 50 % ) kaukovaluma-alueiden osalta 23 % (pidättyminen valuma-alueella) Mertajärven kaukovaluma-alueen osalta 76 % (retentio Mertajärveen). Osavaluma alue km 2 Valuma alueella syntyvä kuormitus, kg P/a Polvijärveen kohdistuva kuormitus (valuma alueella tapahtuva retentio huomioiden), kg P/a % os. kuormituksesta Mertajärven va. 8,7 pelto 1,0 112 19 33 metsä 7,4 67 16 28 suo 0,3 3 1 1 haja asutus 87 21 37 268 56 100 Kirkkojoen va. 2,9 pelto 0,2 23 12 19 metsä 1,8 16 12 19 suo 0,2 2 1 2 taajama 0,7 20 16 24 (pientaloasutus ym.) haja asutus 30 23 36 91 64 100 Sepänpuron va. 11,7 pelto 0,7 76 41 21 metsä 9,5 85 66 34 suo 1,4 12 9 5 haja asutus 97 75 39 271 190 100 Jyrkänpuronkanavan va. 4,4 pelto 0,3 34 18 16 metsä 3,4 30 23 21 suo 0,4 4 3 3 pientaloasutus 0,1 3 2 2 teollisuusalueet 0,1 12 9 8 yleiset rakennukset 0,1 5 4 4 haja asutus 68 52 47 156 111 100 Lähivaluma alue 1,7 pelto 0,3 35 24 32 metsä 1,4 12 12 16 suo 0,05 0 0 1 taajama (pientaloas. ym.) 0,02 1 1 1 haja asutus 38 38 50 86 76 100 YHT. 872 498 JÄTEVEDENPUHDISTAMO 31 31 YHTEENSÄ 903 529

LIITE 4. Polvijärven fosforitase (mg m -2 d -1 ). Tuleva ja poistuva kuormitus on esitetty kuukausitietona Tuleva kuormitus mg/m 2 /d Poistuva kuormitus mg/m 2 /d Retentio mg/m 2 /d Sedim. kuormitus Kalastosta peräisin oleva kuormitus Kk Jokikuormitus Hajakuormitus Jätevesikuormitus Kokonaiskuormitus Lähtöainevirtaama Kalat Bruttosedimentaatio dm/dt Kokonaispoistuma Nettosedimentaatio 11 6,74 0,86 0,41 1 0,05 7,05 8,17 0 0,29 1,41 7,05 1,24 12 6,79 0,9 0,43 0,13 0,05 8,04 8,15 0 0,15 0,26 8,04 0,25 1 3,1 0,39 0,44 0,07 0,05 4,05 3,92 0 0,08 0,02 4,05 0 2 1,54 0,19 0,45 0,2 0,05 2,02 2,01 0 0,08 0,1 2,02 0,26 3 2,75 0,36 0,42 0,21 0,05 3,78 3,14 0 0,09 0,54 3,78 0,15 4 17,42 2,36 0,35 2,34 0,04 17,84 16,85 0 0,96 0,04 17,84 3,25 5 8,91 1,28 0,38 0,51 0,14 11,21 10,49 0 0,96 0,22 11,21 0,32 6 4,51 0,61 0,42 0,22 0,25 6,01 5,15 0 1,12 0,28 6,01 0,69 7 3,77 0,44 0,39 4,37 0,32 9,29 5,36 0 2,13 1,79 9,29 2,55 8 2,21 0,27 0,37 6,93 0,3 10,07 4,28 0 3,54 2,25 10,07 3,68 9 3,82 0,41 0,39 2,21 0,23 7,05 6,27 0 2,51 1,72 7,05 0,05 10 4,23 0,6 0,39 2,26 0,14 7,61 7,55 0 0,89 0,85 7,61 1,5 M 5,48 0,72 0,4 1,09 0,14 7,84 6,78 0 1,07 0,02 7,84 0,15 mg/m 2 /d % 70 9 5 14 2 100 87 0 14 0 100 M kg/d 1,2 0,16 0,09 0,24 0,03 1,72 1,48 0 0,24 0 1,72 0,03 Jokikuormitus = kaukovaluma-alueilta tuleva kuormitus, jokien ainevirtaama Hajakuormitus = lähivaluma-alueelta tuleva ainevirtaama Jätevesikuormitus = puhdistamolta tuleva kuormitus Sedim. kuormitus = sedimentistä peräisin oleva kuormitus dm/dt = vesimassan ainesisällön muutos 20 15 Joet Hajakuormitus Sedimentti Kalat 10 5 mg m -2 d -1 0-5 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Kuukaudet

LIITE 6. Polvijärven kasvillisuusvyöhykkeet. - SAVO-KARJALAN YMPÄRISTÖTUTKIMUS OY Maanmittauslaitos lupa Nro PSAVO/004/2007 1:7 000 Polvijärven kasvillisuus 2008 Ulpukka Osmankäämi Sarakasvillisuus Sekakasvillisuus (kurjenjalka, myrkkykeiso, vehka)

LIITE 7. Polvijärven ranta- ja vesikasvien yleisyys ja peittävyysprosentit. B 5044 POLVIJÄRVEN KUNTA POLVIJÄRVEN KASVILLISUUSSELVITYS 2008 KASVILAJIT, NIIDEN YLEISYYS JA PEITTÄVYYS Polvijärven Polvijärven eteläosa pohjoisosa Laji Yleisyys Peittävyys Yleisyys Peittävyys Ratamosarpio Alisma plantago aquat 1 5 3 5 Rantapuntarpää Alopecurus aequalis 0,5 0,5 Mutaluikka Eleocharis mamill 5 5 3 5 Järvikorte Equisetum fluviatil 3 1 7 1 Järviruoko Phragmites australis 15 7 15 7 Kurjenmiekka Iris pseudacorus 5 50 3 40 Rantapalpakko Sparganium emer 40 20 40 20 Haarapalpakko S. erectum 2 20 2 20 Leveäosmankäämi Typha latifolia 25 50 5 30 Viiltosara Carex acuta 0,5 3 0,5 3 Pullosara C. rostrara 10 10 50 10 Luhtasara C. vesicaria 3 5 7 5 Vehka Calla palustris 50 20 40 20 Myrkkykeiso Cicuta virosa 60 10 50 10 Jouhivihvilä Juncus filiformis 1 2 Konnanvihvilä J. bufonius 1 90 Kurjenjalka Potentilla palustris 80 15 80 20 Suohorsma Epilobium palust 0,5 1 Ranta alpi Lysmachia vulgaris 3 7 3 7 Terttualpi L. thyrsiflora 10 7 10 7 Ulpukka Nuphar lutea 70 30 50 30 Suomenlumme Nymphaea tetragona 20 7 15 7 Uistinvita Potamogeton natans 30 25 20 25 Siimapalakko Sparganium gramine 1 5 1 5 Ahvenvita Potamogeton perfoliat 1 7 3 7 Heinävita P. gramineus 4 7 4 7 Pitkälehtivita P. praelongus 1 7 1 7 Tylppälehtivita P. obtusifolius 1 5 Pikkuvesitähti Callitriche palustris 0,5 1 Kilpukka Hydrocharis morsus r 25 20 1 10 Pikkulimaska Lemna minor 40 2 0,5 1 Isonäkinsammal Fontinalis antipyretic 2 25

LIITE 8. Hazen-Williamsin nomogrammi. Hazen-Williamsin nomogrammi, kun C=100. (RIL Vesihuolto I, 2003)

LIITE 9. Pumppaamoiden rakentamiskustannukset. Paineenkorotuspumppaamo Jätevedenpumppaamo Pohjavedenottamo q mit m 3 /h

LIITE 10. Polvijärven kelluvien kasvillisuuslauttojen muodostumisalueet, sekä asukkaiden ehdottamat kasvillisuuden poistokohteet. P1 P7 P2 P1 P1 P2 P1 P2 P3 P2 P1 P1 P2 P2 P1 P1 - SAVO-KARJALAN YMPÄRISTÖTUTKIMUS OY Maanmittauslaitos lupa Nro PSAVO/004/2007 1:7 000 Polvijärven kunnostus 2008 Kasvillisuuslauttojen muodostumisalueet Kasvillisuuden poistokohteet / ilmoitusmäärä P/nro