Suomen vesistöjen tummuminen Antti Räike Suomen ympäristökeskus Merikeskus
Mitä vesien tummumisella tarkoitetaan? Kuva: Stefan Löfgren Tummumisella käsitetään humuksen lisääntymistä, joka ilmenee veden ruskettumisena Myös rauta tummentaa vettä Veden väristä Suomessa keskimäärin 29 % aiheutuu raudasta (Xiao et al. 2014) Muutkin tekijät värjäävät vettä, kuten levät, siitepöly ja savipartikkelit Kuva: Henrik Korhonen Kuva: Riku Lumiaro
Mitä humus on? Tummaa, eloperäistä ainetta, jossa on runsaasti humushappoja Humus muodostuu eloperäisten ainesten maatumisesta ja kasvien muuttumisesta turpeeksi Humus esiintyy vesistössä kiinteänä ja liuenneena sekä näiden välimuotona kolloidina Valtaosa (>90 %) Suomen vesistöjen humuksesta on liuenneessa muodossa
Miten humuksen määrää vesissä mitataan? Humuksen pitoisuutta kuvaavat muuttujat: Orgaaninen hiili (TOC) Väri Myös muu orgaaninen aines mukana Myös muut väriä aiheuttavat aineet mukana Kemiallinen hapenkulutus (COD Mn ) Epäorgaaniset happea kuluttavat aineet mukana UV-absorbanssi Muutkin aineet kuin humus absorboivat valoa Korreloivat yleisesti ottaen hyvin keskenään COD Mn -määritys yleisimmin Suomen vesistöseurannoissa käytetty muuttuja TOC/DOC ja absorbanssi kansanvälisesti käytetyimmät menetelmät
Pohjoismaisten järvien TOC-pitoisuus Keskipitoisuudet Suomessa Järvet: 8.5 mg/l Joet ja purot: 14 mg/l Vaihtelu suurta: 2 - >50 mg/l Turvevaltaisilta alueilta suurin kuorma Järvialueella yleisesti ottaen alhaiset pitoisuudet samoin kuin Lapissa Lähde: Nordic Lake Survey 1995
Pienten metsäjärvien vedenlaadun seuranta referenssialueilla Vesistöissä tapahtuvat muutokset ilmaantuvat yleensä ensin pienissä vesistöissä ja muutokset voivat olla hyvinkin suuria Tässä esimerkkinä kaksi pientä metsäjärveä, joilla humuspitoisuudet alkoivat kasvaa 1990-luvun alkupuolella Kuukausittainen ja vuosien välinen vaihtelu voi olla suurta ja siksi tarvitaan pitkiä ja tiheitä aikasarjoja Lähde: Jussi Vuorenmaa SYKE
Järvien ja jokien tummuminen Orgaanisen aineen pistekuormitus 1000 t 600 BOD 7 1000 t 600 COD Cr 500 500 Lake Inarijärivi 400 400 = Nouseva trendi mg/l 6 300 200 300 200 5 100 100 4 0 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 0 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 3 mg/l 12 11 10 9 Lake Miekojärvi 2 1975 1995 2015 Lake Kyyvesi mg/l 15 Useissa pistekuormitetuissa vesistössä humuspitoisuudet laskivat vuosina 1975-1990 8 14 mg/l 12 7 6 1975 1995 2015 Lake Längelmävesi 13 12 11 10 9 8 Pitoisuudet ovat olleet nousussa vuoden 1995 jälkeen 11 10 9 8 7 1975 1995 2015 Lapin vesistöissä ei nousua 7 6 5 mg/l 11 Lake Päijänne 4 1975 1995 2015 10 9 8 7 6 1975 1995 2015
Mikä aiheuttaa tummumisen? Pohjoisella pallonpuoliskolla yleinen ilmiö Sen vuoksi syiden ajatellaan olevan globaaleja: Vähentynyt hapan laskeuma Orgaanisen hiilen liukoisuus lisääntyy Ilmaston lämpeneminen Monia erilaisia vaikutuksia Muita syitä mm.: Pistekuormitus Maankäytön muutokset Suomessa metsäojitukset alueellisesti laajin vaikuttaja Maita joissa havaittu kasvava TOC-trendi
Sääolosuhteiden vaikutus Simojoki Lähde: Lepistö et al. 2013 Sadanta keskeinen vesien TOC-pitoisuuteen vaikuttava tekijä Muutokset sadannassa ratkaisevassa asemassa Leudot talvet lisäävät TOC-huuhtoumia sisävesiin Lumeton ja roudaton maa altis sadannan aiheuttamalle huuhtoumalle Talvihuuhtouman kasvu saattaa vähentää vuotuista hajotustoimintaa järvissä
Tummumisen vaikutukset vesistöissä CO 2 Lähde: Pöyry 2012 Fysikaaliset vaikutukset Valoympäristö Lämpötila Biologiset vaikutukset Perustuotanto Eliöstö Vesistöjen lisääntynyt orgaanisen aineen hajotustoiminta voimistaa ilmaston muutosta
Tummumisen yhteiskunnalliset vaikutukset Tummumisen vaikutukset raakaveteen DOMQUA-projekti Tarkoituksena ennustaa tulevia muutoksia ja löytää sopeutumiskeinoja Yhteispohjoismainen projekti. Suomesta mukana HSY ja SYKE Pääkohdealue Suomessa Kymijoen vesistöalue ja etenkin Päijänne Päijänteen TOC-pitoisuus on noussut selkeästi viimeisen viiden vuoden aikana Myös puhdistetun veden TOC on noussut lisähaasteita vedenkäsittelylle, kustannukset nousevat 8,5 8 Päijännetunnelin TOC-pitoisuus (mg/l) 2000-2014 7,5 7 6,5 6 5,5 Lähde: HSY Poutanen 5 Jul-98 Apr-01 Jan-04 Oct-06 Jul-09 Apr-12 Dec-14
Alustava malliennuste tulevaisuudesta TOC-virtaaman ennustetaan tulevaisuudessa kasvavan Aurajoessa n. 20 % nykytasosta vuoteen 2100 mennessä Malli huomioi tällä hetkellä vain virtaamamuutosten vaikutuksen TOCkuormaan Aurajoki (VEMALA-malli) TOC-virtaama Vuosi 2100 Nykytila
Yhteenveto Humuspitoisuudet ovat kasvaneet Suomen sisävesissä 1990- luvun puolivälin jälkeen Nousun syistä ei olla yksimielisiä ja vaikuttaa siltä, että sen takana on useampi eri tekijä Humuspitoisuuksien odotetaan jatkossakin kasvavan, mikä tulee asettamaan haasteita hajakuormituksen vähentämiselle ja raakavedenottamojen vedenpuhdistamiselle Vesistöjen tummumisella on ihmisen kannalta lähinnä epätoivottuja vaikutuksia
Kiitos!