Seppo Salonen Pasi Hellsten Vesa Saarikari Kristiina Vuorio OUSIÄRVEN A UURUÄRVEN VESIEKOLOGINEN UKIMUS urun yliopisto Satakunnan ympäristöntutkimuskeskus Porin Vesi
SISÄLLYSLUEELO iivistelmä... 3 1 utkimuksen tausta... 3 2 utkimusalue ja osiot... 6 2.1 utkimusalue..... 6 2.2 utkimusosiot..... 7 3 outsijärven sedimentaatiohistoria... 7 3.1 ohdanto... 7 3.2 Aineisto ja menetelmät... 8 3.2.1 Näytteenottomenetelmät... 8 3.2.2 Analyysimenetelmät...... 9 3.2.2.1 Vesipitoisuuden määritys.... 9 3.2.2.2 Hehkutushäviön (LOI) määritys.... 10 3.2.2.3 Raekokoanalyysi... 10 3.2.2.4 Nokipalloanalyysi... 10 3.3 ulokset ja niiden tarkastelu...... 11 3.3.1 Vesipitoisuus...... 11 3.3.2 Hehkutushäviö...... 11 3.3.3 Raekoko...... 14 3.3.4 Nokipalloanalyysi...... 14 3.4 Sedimentaationopeus... 15 3.5 ohtopäätökset..... 17 4 Ulkoisen ravinnekuormituksen määrä ja jakautuminen... 17 4.1 Menetelmät..... 17 4.2 ulokset... 19 4.3 ulosten tarkastelu... 21 5 Kasviplankton... 22 5.1 ohdanto... 22 5.2 Aineisto ja menetelmät... 23 5.3 ulokset... 24 5.3.1 outsijärvi...... 24 5.3.2 uurujärvi...... 24 5.3.3 Gonyostomum semen -limalevä... 26 5.4 ulosten tarkastelu... 26 6 Eläinplankton... 30 6.1 ohdanto... 30 6.2 Aineisto ja menetelmät... 30 6.3 ulokset... 31 6.3.1 outsijärvi...... 31 6.3.2 uurujärvi...... 33 6.4 ulosten tarkastelu... 36 7 Kalasto... 37 7.1 ohdanto... 37 7.2 Menetelmät..... 37 7.3 ulokset... 38 7.4 ulosten tarkastelu... 38 8 outsi- ja uurujärven kalastus vuonna 1999... 40 8.1 ohdanto... 40 8.2 Menetelmät..... 40 8.3 ulokset... 41 8.3.1 Yleistä..... 41 2
8.3.2 Pyyntiponnistus ja saaliit... 41 8.3.3 Haitat kalastukselle...... 42 8.3.4 Käsitykset kalaveden hoidosta... 42 8.4 ulosten tulkinta..... 44 9 Yhteenveto hankkeesta ja toimenpidesuositukset... 45 Kirjallisuus... 46 Liitteet IIVISELMÄ 3
ämän tutkimuksen tarkoituksena oli syventää tietoa Porin seudun raakavesilähteenä toimivan uurujärven ja siihen yhteydessä olevan outsijärven nykytilasta. utkimuksessa selvitettiin järviin tulevan ulkoisen ravinnekuormituksen määrää ja alueellista jakautumista, pohjan geologiaa (outsijärven sedimentaatiohistoria), avovesiaikaista kasvi- ja eläinplanktonin määrää ja laatua sekä kalaston rakennetta ja kalatalouden nykytilaa. avoitteena oli tuottaa tietoa, jonka avulla on mahdollista tunnistaa jo ennalta mahdolliset järvien ekologista tilaa uhkaavat tekijät, sekä antaa perusteet tarpeellisia jatkotoimenpiteitä koskevalle päätöksenteolle. outsijärven sedimentaatio-oloissa on tapahtunut muutos 30-40 vuotta sitten (1960- ja 1970- luvulla). ällöin järven syvimpään kohtaan on alkanut kerrostua orgaanista, humuspitoista ainesta ja sedimentin raekoostumus on muuttunut aiempaa karkeajakoisemmaksi. Muutokset ovat yhdistettävissä valuma-alueen maankäytön muutoksiin (mm. metsätalous). ärviin kohdistunut ulkoinen fosforikuormitus oli vuonna 1999 1,2-2,0 kertaa enemmän kuin järvien sallitun fosforikuormituksen laskennallinen raja-arvo. utkittujen järvien kasviplanktonlajisto oli suhteellisen niukka ja ns. limalevän (Gonyostomum semen) osuus kasviplanktonbiomassasta suuri. Sinileviä oli vähän. utkitut järvet ovat kasviplanktonyhteisöjensä perusteella mesotrofisia l. lievästi reheviä. Planktoneläimet olivat outsijärvessä ja uurujärvessä keskikooltaan suhteellisen suuria, mikä kaksihuippuisen avovesiaikaisen hiilibiomassakehityksen ohella viittaa siihen, että kalojen eläinplanktoniin kohdistama saalistuspaine oli suhteellisen pieni. outsijärven ja uurujärven planktonyhteisöt olivat keskenään hyvin samankaltaiset outsijärven ja uurujärven kalakanta on suomalaiselle rehevälle ja ruskeavetiselle järvelle hyvin tyypillinen. Särki ja ahven ovat vallitsevat lajit, ja lähinnä istutuksista peräisin olevien arvokalalajien kannat ovat heikot. Kalakanta ei koekalastustulosten perusteella ole ylitiheä, mutta ei myöskään erityisen arvokas. Myös kalastuskyselyn perusteella järvien kalakannan rakenteessa ja istutusten tuloksellisuudessa on runsaasti toivomisen varaa. Eläinplankton- ja kalastotutkimusten perusteella voidaan epäsuorasti päätellä, että outsijärven ja uurujärven valuma-alueelta tuleva ulkoinen ravinnekuormitus on järvien pohjasedimentistä vapautuvia ravinteita (sisäinen ravinnekuormitus) merkittävämpi järvien tilaan vaikuttava tekijä. Näinollen järviin mahdollisesti kohdistettavat vesiensuojelutoimenpiteet on suunnattava ensisijaisesti valuma-alueelle. Esim. laajamittaiseen särkikalojen poistoon ei tällä hetkellä ole vielä tarvetta. outsijärven ja uurujärven ekologinen nykytila on vielä tyydyttävä. Merkittäviä sinilevien massaesiintymisiä ei ole vielä ollut, mutta rehevissä tai lievästi rehevissä vesissä menestyvän limalevän runsaus on virkistyskäyttöä (uinti, verkkojen limoittuminen) haittaava ongelma. outsijärveen ja uurujärveen kohdistuva ulkoinen ravinnekuormitus on laskennallista kriittistä määrää suurempaa, joten mahdollisuudet valuma-alueelta tulevan kuormituksen pienentämiseksi kannattaisi selvittää, sillä hidas rehevöitymiskehitys voi aiheuttaa huomattavia haittoja alueelliselle vesihuollolle ja virkistyskäytölle. 1 UKIMUKSEN AUSA 4
Porin seudun raakavesilähteenä on toiminut vuodesta 1989 lähtien Kullaan uurujärvi, joka on kapeiden ja matalien salmien kautta yhteydessä pinta-alaltaan huomattavasti suurempaan outsijärveen (kuva 1). Veden laadussa ei esim. happipitoisuuden ja kemiallisen hapenkulutuksen (COD) perusteella ole viimeisten 15 vuoden aikana tapahtunut muutoksia (Oravainen & Sokero 1999), mutta ruskeavetisyyttä kuvaavan väriluvun arvo on hitaasti suurentunut kummassakin järvialtaassa viime vuosikymmeninä (kuva 2). Lisäksi sinileväesiintymiä on havaittu ainakin uurujärvellä muutamissa lahdenpohjukoissa, mikä on huolestuttanut raakaveden hankinnasta vastaavia viranomaisia. ärvessä on lisäksi havaittu erityisesti ruskeavetisissä ja rehevissä järvissä esiintyvää ns. limalevää (Gonyostomum semen), joka tarttuu häiritsevästi uimareiden ihoon ja kalaverkkoihin, mikäli levää esiintyy runsaasti. ämä luonnollisesti vähentää järven virkistyskäyttöarvoa. Paikalliset asukkaat ovat myös havainneet outsijärvellä ja uurujärvellä mm. pohjan ja ojansuiden liettymistä. Vesiympäristön tilalla on outsijärven alueella tavallista enemmän merkitystä, sillä alue on Porin seudun tärkein retkeilyalue reittiverkostoineen ja niihin liittyvine palvelurakenteineen. 50 km 1 km Pori uurujärvi outsijärvi Kuva 1. utkimusalue ja sijainti Satakunnassa. 5
väriluku (Pt mg/l) 200 150 100 50 0 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 outsijärvi vuosi uurujärvi Kuva 2. Väriluku outsijärvessä ja uurujärvessä 1972 1999 (Kokemäenjoen vesistön vesiensuojeluyhdistyksen ja Porin Veden tilastot). Muutokset tilastollisesti merkitseviä (regressioanalyysi). uurujärven ja outsijärven vesiympäristön tilaa on aiemmin tarkkailtu lähinnä veden fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien avulla (mm. Oravainen & Sokero 1999). Ympäristön tilan biologisia indikaattoreita on selvitetty määräajoin vain rantakasvillisuuden ja pohjaeläinten osalta (mm. Mankki 1994). Kullaanjoen vesistöjärjestelyn vesistövaikutusten nykyiseen tarkkailuohjelmaan (Westerling ym. 1995) ei outsijärven osalta sisälly pohjaeläinselvityksiä; viimeisimmät pohjaeläinselvitykset outsijärvellä on tehty vuonna 1993 (Mankki 1994). uurujärvellä pohjaeläinselvityksiä tehdään kolmen vuoden välein (Westerling ym. 1995), viimeisin vuonna 1999 (vielä raportoimatta). ämän tutkimuksen tarkoituksena on ollut syventää biologista tietoa uurujärven ja outsijärven ekologisesta nykytilasta. ärvien valuma-alueelta peräisin olevan ulkoisen kuormituksen lisäksi huomio kiinnitettiin myös järviekosysteemin ravintoverkon toiminnasta johtuvaan ns. sisäiseen kuormitukseen, joka saattaa olla ulkoisen kuormituksen ohella merkittävä veden laatuun vaikuttava tekijä sisävesissä (Särkkä 1996). ämän perusselvityksen tavoitteena oli myös tuottaa sellaista tietoa, jonka avulla voidaan paremmin tunnistaa jo ennalta ne tekijät, jotka raakavesilähteen ekologista tilaa mahdollisesti uhkaavat, sekä antaa perusteet jatkotoimenpiteitä koskevaan päätöksentekoon. Näin vesistön ja sen veden laadun mahdollista huononemista on mahdollista estää tehokkaasti jo ennakolta; tarvittavia toimenpiteitä on myös helpompi ja halvempi toteuttaa silloin kun vesiekosysteemin toiminnassa ei ole suuria silminnähtäviä häiriöitä. ämän hankkeen päävastuutahona on ollut Porin Vesi ja tutkimusten käytännön toteuttajana 6
Satakunnan ympäristöntutkimuskeskus. utkimusta ja sen edistymistä on ohjannut ja valvonut ohjausryhmä, johon ovat osallistuneet imo Haapio (Lounais-Suomen ympäristökeskus, hankkeen valvoja), Ismo Lindfors (Porin Vesi, sihteeri), Marja Luntamo (Porin Vesi, puheenjohtaja), uha Manninen (Porin kaupungin ympäristönsuojelutoimisto), Markku Myllymäki (Kullaan kalastusalue), Mikko Ojanen (Satakunnan ympäristöntutkimuskeskus), Reijo Oravainen (Kokemäenjoen vesistön vesiensuojeluyhdistys), Heli Perttula (Lounais-Suomen ympäristökeskus), apani Rihtimäki (Kullaan kunta) ja ukka Salmi (Porin kaupungin vapaaaikavirasto). Hankkeen rahoituksesta ovat vastanneet Euroopan aluekehitysrahasto (EAKR), Lounais-Suomen ympäristökeskus, Porin Vesi, Porin kaupungin ympäristönsuojelutoimisto, Porin kaupungin vapaa-aikavirasto ja Kullaan kunta. Kullaan kalastusalue järjesti puitteet kenttätyön tekemiseksi. 2 UKIMUSALUE A -OSIO 2.1 utkimusalue utkittavat järvet ovat ruskeavetisiä ja ravinnetasojensa perusteella lievästi reheviä tai reheviä järviä (taulukko 1). Fosforipitoisuudet ovat outsijärvellä yleensä suuremmat, joka on myös pinta-alaltaan selvästi suurempi kuin uurujärvi. uurujärvi oli ennen vedenottoa selvästi outsijärveä karumpi (Oravainen & Sokero 1999). Nykyisin outsijärven veden laadulla on suuri merkitys uurujärven kannalta, koska uurujärven eteläpäästä otettava raakavesi korvautuu järvien välisten kapeiden salmien kautta outsijärven ravinteikkaammalla ja humuspitoisemmalla vedellä. Kokonaistypen ja kokonaisfosforin välinen suhde oli tuottavassa kerroksessa vuonna 1999 kummassakin järvessä > 17, jolloin fosfori on aina perustuotantoa rajoittava ravinne (Sarvala & työryhmä 1995). aulukko 1. Yleistietoja tutkimusjärvistä (Lounais- Suomen ympäristökeskus, Kokemäenjoen vesistön vesiensuojeluyhdistys). outsijärvi uurujärvi pinta-ala 840 ha 139 ha keskisyvyys 1,9 m 2,3 m tilavuus 16 784 200 m 3 3 381 700 m 3 kokonaisfosfori 30-55 µg/l 25-45 µg/l (kesä, 1981-99) kokonaistyppi 590 µg/l 760 µg/l (kesä 1999) väriluku 50 200 Pt mg/l 35-200 Pt mg/l ph (kesä 1999) 6,6 6,9 2.2 utkimusosiot 7
Hanke sisälsi seuraavat tutkimusosiot: 1) ulkoinen kuormitus outsijärven ja uurujärven ulkoinen ravinnekuormitus ja sen alueellinen sijoittuminen laskettiin mittaamalla suurimpien ojien ravinnemäärät (kokonaisfosfori) ja virtaamat avovesiaikana. Lisäksi outsijärvestä tehtiin sedimenttikartoitus järven sedimentaatiohistorian selvittämiseksi (sedimentaationopeuden muutokset 1900 luvulla). Näiden menetelmien avulla voitiin tehdä arvio ulkoisen kuormituksen merkityksestä outsijärven ja uurujärven ekologiseen tilaan nyt ja aiemmin. 2) kasviplanktonin määrä ja laatu Kasviplanktonin määrän, laadun (lajisto) ja niiden avovesikauden aikaisen vaihtelun perusteella voidaan tehdä päätelmiä järven tuotantotasosta. outsijärven ja uurujärven tapauksessa mielenkiinnon kohteena oli erityisesti sinilevien ja Gonyostomum semen limalevän ajallinen ja alueellinen esiintyminen. 3) eläinplanktonin määrä ja laatu Kasviplanktonin tapaan eläinplanktonin määrän, laadun (lajisto) ja niiden avovesikauden aikaisen vaihtelun perusteella voidaan tehdä päätelmiä järven tuotantotasosta. Sisäisen kuormituksen tasoa arvioitiin tutkimalla eläinplanktonlajiston koostumusta, kokojakaumaa ja suurten vesikirppujen (mm. Daphnia-lajit) esiintymistä. 4) kalaston rakenne ja istutusten tuloksellisuus Valuma-alueelta tulevan ulkoisen ravinnekuormituksen vähentämisen lisäksi myös jatkuva kalaston hoito on osa laaja-alaista vesistön hoitoa, sillä kalastolla voi olla huomattava vaikutus järven veden laadulle (sisäinen ravinnekuormitus). Kalaston toimiva säätely vaatii perustiedot järven kalaston ja kalatalouden nykytilasta. utkimusosion tavoitteena oli arvioida paitsi sisäisen kuormituksen määrää, myös nykyistutusten (siika) tuloksellisuutta outsijärvessä ja uurujärvessä. 3 OUSIÄRVEN SEDIMENAAIOHISORIA 3.1 ohdanto ässä tutkimusosiossa on selvitetty Kullaan outsijärvestä otettujen näytteiden perusteella järven pohjasedimenttien vesipitoisuus, hehkutushäviö sekä raekoko. Lisäksi pohjasediment-tien ikä on ajoitettu nokipalloanalyysin avulla. ehtävänä oli selvittää, onko outsijärveen kulkeutuvan ja lopulta pohjaan kerrostuvan aineksen kerrostumismäärissä ja laadussa tapah- tunut muutoksia ajallisesti, koska ihmistoiminnan on epäilty kiihdyttäneen järven valumaalueelta tulevan kiintoainekuormituksen määrää viime vuosikymmeninä. 8
3.2 Aineisto ja menetelmät 3.2.1 Näytteenottomenetelmät outsijärvestä otettiin pohjasedimenttinäytteet 15.6.1999 kahdesta pisteestä (kuva 3). Näytteenottoon valittiin pintanäytteenottimiin kuuluva Limnos-näytteenotin. Näytteet otettiin ankkuroidusta veneestä laskemalla näytteenotin vaijerin avulla pohjaan. Näytteiden ylös-noston jälkeen ne osioitiin välittömästi 2 cm:n siivuihin, jotka edelleen siirrettiin 0,5 l:n minigrip - pusseihin. Pusseista poistettiin ylimääräinen ilma, jonka jälkeen ne siirrettiin kylmälaukkuun. Ensimmäinen näytteenottopiste oli Neitsytkarin eteläpuolella, noin 100 m karista (kuva 3). Kyseisessä pisteessä veden syvyys oli 6,5 m. Näytteenottopaikka edustaa järven syvintä kohtaa ja kuuluu näinollen sedimentaatioalueeseen. Näytteen korkeus oli 0,34 m. Sen ylin 9 cm oli homogeenistä ruskeaa järviliejua. Seuraavat 11 cm olivat harmaata sulfidin lievästi värjäämää saviliejua, jonka alapuolella savilieju muuttui homogeeniseksi saviliejuksi, eikä siinä enää havaittu sulfidiraitoja (kuva 4). uurujärvi Neitsytkari outsijärvi Korpiluoto Kuva 3. Geologisen tutkimusosion näytteenottopisteiden sijainti 9
c m 5 0 4 0 3 0 h a r m a a s ilttin e n jä r v ilie ju 2 0 h a r m a a s ilttin e n jä r v ilie ju ( s u lfid ir a ito ja ) 1 0 r u s k e a jä r v ilie ju 0 N e its y tk a r i K o r p ilu o to Kuva 4. Sedimenttinäytteiden profiilit. oinen näyteenottopiste sijaitsi Korpiluodon pohjoispuolella, noin 100 m rannasta (kuva 3). Piste sijaitsi Neitsytkaria matalavetisemmällä alueella litoraalivyöhykkeellä mahdollisesti tapahtuneiden muutosten selvittämiseksi. Näytteenottopisteessä veden syvyys oli 3,5 m. Näytettä saatiin 0,46 m. Se oli kokonaan ruskeaa löyhää homogeenista järviliejua. Neitsyt-karinäytteessä ollutta saviliejua ei tältä kohdalta kyetty saamaan suuremman liejukerroksen takia (kuva 4). 3.2.2 Analyysimenetelmät Osioiduista osanäytteistä selvitettiin urun yliopiston geologian laitoksen maaperägeologian laboratoriossa vesipitoisuus, hehkutushäviö (LOI) ja raekoko. Lisäksi sedimenttien ikä ajoitettiin nokipalloanalyysin avulla. 3.2.2.1 Vesipitoisuuden määritys Maalajin vesipitoisuudella tarkoitetaan maalajin sisältämän veden massan ja maa-aineksen massan suhdetta prosentteina ilmaistuna. Eloperäisten maalajien vesipitoisuus ilmoitetaan yleensä prosentteina märkäpainosta (tuorepainosta). Näytteiden vesipitoisuus määriteltiin kuivausmenetelmällä (Bengtsson & Enell 1986). Näytepusseista otettiin näytettä upokkaisiin, jotka oli punnittu etukäteen. Näytteet upokkaineen punnittiin, josta tuloksesta vähentämällä upokkaan paino saatiin näytteiden tuorepainot. 10
Upokkaat näytteineen laitettiin kuivausuuniin (105 C), jossa niiden annettiin olla 24 h. Kuivat näytteet otettiin pois uunista ja siirrettiin jäähtymään eksikaattoriin. Kun näytteet olivat jäähtyneet, ne punnittiin upokkaineen. Kokonaismassan ja upokkaan massan erotukseksi saatiin kuivapaino. 3.2.2.2. Hehkutushäviön (LOI) määritys Maalajin humuspitoisuudella tarkoitetaan maalajin sisältämän orgaanisen aineksen suhteellista osuutta (paino-%) kuivan maa-aineksen määrästä. Orgaanisen aineksen määrä määriteltiin kuivapolttomenetelmällä (Bengtsson & Enell 1986). Kuivatut näytteet punnittiin, jonka jälkeen näytteet upokkaineen laitettiin hehkutusuuniin (550 C) neljäksi tunniksi. Kyseinen operaatio poistaa näytteistä orgaanisen aineksen. Hehkutettu näyte jäähdytettiin hanallisessa eksikaattorissa, jonka jälkeen jäähtynyt näyte punnittiin tarkkaan. 3.2.2.3 Raekokoanalyysi Maalajin raekoostumuksella tarkoitetaan maalajin erikokoisten rakeiden suhteellista osuutta maalajissa. Raekoostumus on maalajin keskeinen ominaisuus, joka on tunnettava selvitettäessä maaperän syntyä, rakennettavuutta, vedenläpäisevyyttä jne. ässä tutkimuksessa näytteiden raekoostumus analysoitiin Coulter LS 200 -hiukkasmittarilla. Homogenisoitua näytettä otettiin koeputkeen 5-10 ml, minkä jälkeen lisättiin tislattua vettä 20 ml sekä 35-prosenttista vetyperoksidia (H 2 O 2 ). Lasisauvalla sekoittamisen jälkeen orgaanisen aineksen poistuminen ilmeni näytteessä kuohumisena. Vetyperoksidia lisättiin pienissä erissä kunnes orgaanisesta aineksesta johtuvaa kuohuntaa ei enää havaittu (H 2 O 2 :n lisäystä useiden päivien ajan). ämän jälkeen näytettä kuumennettiin vielä muutamia tunteja vesihauteessa (70 80 C) vetyperoksidia lisäten. Humuksen poistuttua näytteitä keitettiin vielä muutama tunti vetyperoksidin poistamiseksi, minkä jälkeen niiiden annettiin jäähtyä. ämän jälkeen näytteet laitettiin ultraäänihajottajaan (2 7 h) hiukkaspartikkelien erottami-seksi toisistaan. Näytettä laitettiin hiukkasmittariin analysoitavaksi kertakäyttöpipetillä tippa kerrallaan. Näytettä sekoitettiin voimakkaasti koko ajan, jotta näyte edustaisi mahdollisimman hyvin raekoostumukseltaan alkuperäistä näytettä. Näytteiden analysointi hiukkasmittarilla tapahtui laitteen käyttöohjeiden mukaan. ulosten varmentamiseksi näytteistä tehtiin myös rinnakkaisajoja (2 kpl/näytesarja). Rinnakkaisesti ajettavat näytteet valitsi tutkimukseen kuulumaton henkilö (satunnaisotos). 3.2.2.4. Nokipalloanalyysi Nokipalloajoitus kattaa melkein saman aikajakson kuin radiohiilimenetelmäkin, mutta se on huomattavasti helpompi ja halvempi toteuttaa. Nokipallot ovat sintraantuneita karbonaattisia tai pyöristyneitä mineraalisia tuhkapalloja, joita syntyy öljyn ja kivihiilen poltossa. Nokipallot ovat kemiallisesti erittäin kestäviä ja ne voidaan siksi separoida erilleen. Öljyn ja kivihiilen kulutuskäyrän ja nokipallomäärien välinen korrelointi perustuu yleensä toisen maailmansodan ajan vähäisiin nokipallomääriin, sekä sodan jälkeisen nopean voimateollisuuden kasvun aiheuttamaan nokipallomäärien moninkertaistumiseen (kts. kuva 10, s. 17). Lisäksi käyrät saavuttavat yleensä yhden tai useamman maksimihuipun muutama senttimetri sedimentin 11
pinnan alapuolella, mikä on yhdistetty öljyn ja kivihiilen maksimikulutuksen ajankohtaan (vuosi 1977) (Rose 1990). Kuivattua näytettä otettiin 0,3 g 100 ml:n muovipulloon, minkä jälkeen pulloon lisättiin 25 ml 6 M kaliumhydroksidia sekä 10 ml 30-prosenttista vetyperoksidia 0,5-2,0 ml kerta-annoksina orgaanisen aineksen poistamiseksi. Kuohunnan loppumisen jälkeen näytteet sentrifugoitiin ja neste kaadettiin pois. ämän jälkeen näytteet pestiin tislatulla vedellä ja sentrifugoitiin uudelleen. Näytteisiin lisättiin 30 ml 6 M kloorivetyä (HCl) sekä 3 lycopodium-itiötablettia (1 kpl/0,1g näytettä), minkä jälkeen näytteitä kuumennettiin vesihauteessa (80 C, 2 h), jäähdytettiin, sentrifugoitiin, pestiin ja sentrifugoitiin uudelleen. ämän jälkeen lisättiin 10 ml 40- prosenttista fluorivetyä (HF) silikaattien poistamiseksi. Fluorivety jätettiin vaikuttamaan kahdeksi vuorokaudeksi, minkä jälkeen näytteet laimennettiin, sentrifugoitiin, pestiin ja sentrifugoitiin uudelleen. Näytteisiin lisättiin 30 ml 6 M natriumkloridia tableteista tulleen karbonaatin poistamiseksi, sekä kuumennettiin jälleen vesihauteessa, jäähdytettiin, sentrifu-goitiin, pestiin ja sentrifugoitiin uudelleen. äljelle jääneestä mustasta sakasta siirrettiin pillillä aluslasille tippa, joka sai haihtua pölyttömässä paikassa. Päällyslasi kiinnitettiin Naphraxin avulla kuumentamalla keittolevyllä, kunnes kuplia alkoi muodostua. Nokipallot laskettiin valomikroskoopin avulla preparaateista ja vertailtiin niiden määrää lycopodium-itiöiden määrään. Yleisen käytännön mukaisesti jokaisesta preparaatista laskettiin lycopodium-itiöitä vähintään 200 kpl. 3.3 ulokset ja niiden tarkastelu 3.3.1 Vesipitoisuus Vesipitoisuus sedimenteissä noudattaa normaalia järvisedimenteissä havaittavaa ilmiötä, jossa vesipitoisuus pienenee sedimentissä syvemmälle mentäessä (kuvat 5 ja 6). ämä johtuu sedimentin kokoonpuristumisen ja tiivistymisen aiheuttamasta vesipitoisuuden vähene-misestä. Näytteiden pintakerros oli löyhempää, mistä johtuen vesipitoisuus oli yli 90 %. Neitsytkarinäytteen vesipitoisuuden voimakas pieneneminen 9 cm:n syvyydellä selittyy aineksen nopealla vaihettumisella hienompiaineksiseksi liejuksi (silttinen järvilieju; kuva 5). Liejun vesipitoisuus näytteissä vaihteli pinnan yli 90 %:sta hieman yli 80 %:n vesi-pitoisuuteen. Neitsytkarinäytteen silttisen osuuden (9 cm - 34 cm) vesipitoisuus pysytteli noin 70 %:ssa, syvemmälle mentäessä hieman vähentyen. 3.3.2 Hehkutushäviö Sedimentin orgaanisen aineksen määrää kuvaavan hehkutushäviön suhteen näytteiden välillä oli merkittäviä eroja (kuvat 7 ja 8). Neitsytkari-näytteen (syvyydeltä 6,5 m) orgaanisen aineksen määrä väheni huomattavasti 9 cm:n syvyydessä (LOI 22 % => 6 %; kuva 7). ässä kohdassa aineksen laatu muuttui liejusta silttiseksi liejuksi. Aineksen laadun muuttuminen oli havaittavissa jo näytteenoton yhteydessä mm. värin muuttumisena ruskeasta harmaaksi. Myös aineksen tiiviydessä oli jo näytteenotossa havaittavia eroavaisuuksia 9 cm:n syvyydessä. ärvessä on tällöin tapahtunut suuri muutos sedimentaatiossa. 12
Vesipitoisuus % 60 70 80 90 100 65 75 85 95 5 Syvyys cm 15 25 35 Kuva 5. Vesipitoisuuden vaihtelu Neitsytkari-näytteessä. 0 Vesipitoisuus % 80 84 88 92 96 100 10 Syvyys cm 20 30 40 50 Kuva 6. Vesipitoisuuden vaihtelu Korpiluoto-näytteessä. 13
0 Loi % 0 10 20 30 5 15 25 10 Syvyys cm 20 30 Kuva 7. Hehkutushäviöpitoisuuden vaihtelu Neitsytkari-näytteessä. 0 10 Loi % 12 16 20 24 28 14 18 22 26 10 Syvyys cm 20 30 40 Kuva 8. Hehkutushäviöpitoisuuden vaihtelu Korpiluoto-näytteessä. 14
Korpiluoto-näytteessä havaittiin myös muutoksia orgaanisen aineksen määrässä (kuva 8). Pinnasta syvempään mentäessä orgaanisen aineksen määrä aluksi väheni (LOI 22% => 19%), mutta suureni 8 cm:n syvyyden jälkeen. Orgaanisen aineksen määrä saavutti huippunsa (LOI 25 %) 18-20 cm:n syvyydessä, jonka jälkeen se alkoi vähentyä aina 26-28 cm:n syvyyteen asti (LOI 23 %). ätä syvemmällä oli myös havaittavissa pientä muutosta orgaanisen aineksen määrässä, joka näkyy kuvassa 8 pienenä aaltoliikkeenä. Myös Korpiluoto-näytteen orgaanisen aineksen pitoisuusmuutokset tukevat outsijärveen kulkeutuvan sedimenttiaineksen määrässä ja/tai laadussa tapahtunutta muutosta. 3.3.3 Raekoko Neitsytkari-näytteen raekokoanalyysin mukaan aineksen laadussa on 9 cm:n syvyydessä (näyte 8-10 cm) selvä muutos. Aines on tätä syvemmällä raekooltaan huomattavasti hienompaa. Aineksen laatu aavistuksen verran karkeutuu syvemmälle mentäessä, mutta pysyy silti suurimmalta osaltaan silttimäisenä. Kyseinen suuri muutos todistaa, että sedimentaatio on pysynyt suurin piirtein samanlaisena välillä 34-9 cm, kunnes 9 cm:n kohdalla joko järven pinnantason muutoksen tai järven valuma-alueella tapahtuneiden muutosten johdosta ainesta on alkanut kulkeutua kyseiseen Neitsytkarin lähellä olevaan syvänteeseen asti (kuva 7). Korpiluoto-näytteen raekokoanalyysi paljastaa myös aineksen laadussa tapahtuneen muutoksia eri aikoina. Näytteen raekoostumus on pienentynyt syvyydeltä 46 cm aina 32 cm:n syvyyteen asti, jonka jälkeen sedimentaatiossa on jälleen tapahtunut muutoksia, koska aines on karkeutunut systemaattisesti aina 18 cm:n syvyyteen saakka. ämän jälkeen alkaa aines jälleen hienontua 6 cm:n syvyyteen asti, josta se näihin vuosiin asti on muuttunut yhä karkeammaksi ollen raekooltaan kuitenkin suurimmaksi osaksi alle 25 µm. Sedimentaatiossa on siis tapahtunut muutoksia 32 cm:n, 18 cm:n ja 6 cm:n kohdassa (kuva 8). Koska näytteenotto tapahtui Limnos-pintanäytteenottimella ei näytteitä saatu 34-46 cm syvemmältä. äten esim. Korpiluoto-näytteen liejun kokonaiskerrospaksuus jää epäselväksi, eikä mahdollista hienompiaineksista silttistä liejua löydetty, kuten Neitsytkari-näytteessä. 3.3.4 Nokipalloanalyysi Neitsytkari-näytteestä tehtiin 17 preparaattia ja Korpiluoto-näytteestä 23 preparaattia, joista kukin vastasi 2 cm:n paksuista siivua näytteessä. okaisesta preparaatista laskettiin nokipallot. Molempien näytteiden lycopodiumitiö- sekä nokipallomäärät (kpl) on esitetty liitteessä 1. Nokipallolaskennan tulokset on esitetty kuvassa 9. Nokipalloanalyysi tehtiin molemmista näytesarjoista. Neitsytkari-näytteessä havaittiin nokipalloja aina 9 cm:n syvyydelle asti siten, että nokipallojen määrä putosi puoleen näytteen 8-10 cm:n preparaatissa, eikä tätä syvemmältä valmistetuissa preparaateissa havaittu tunnistettavia nokipartikkeleita. ämän mukaan sedimentti syvyydellä 34-9 cm on kerrostunut 1900- luvun alkupuoliskoon mennessä ja pintakerros (n. 9 cm) on kerrostunut viime vuosikymmeninä, koska nokipalloja löytyi preparaateista useita. Kyseinen nopea vaihettuminen ainekseltaan aivan toisenlaiseksi mahdollisesti johtuu esim. veden korkeuden muuttumisesta tai valuma-alueen ihmistoiminnasta. 15
Neitsytkari-näyte Nokipart. (kpl/g KS) 15000 10000 5000 0 0-2 4-6 8-10 12-14 16-18 20-22 24-26 28-30 32-34 Sedimenttisyvyys (cm) Korpiluoto-näyte Nokipart. (kpl/g KS) 15000 10000 5000 0 0-2 6-8 12-14 18-20 24-26 30-32 36-38 42-44 Sedimenttisyvyys (cm) Kuva 9. Neitsytkari- ja Korpiluoto-näytteiden nokipartikkelien määrät. Korpiluoto-näytteestä löytyi nokipalloja aina 22-24 cm:n preparaattiin saakka. ämän mukaan aines on kertynyt myöhemmin kuin Neitsytkari-näytteen vastaavalla syvyydellä oleva sedimentti. Kerrostumisnopeus on myös ollut suhteellisen nopea viime vuosikymmeninä (jopa 5 mm vuodessa). Neitsytkari-näytteen silttisen liejun kerrostumisnopeutta ei voitu luotettavasti arvioida nokipallojen puuttumisen takia. Molemmissa näytteissä on havaittavissa huippu 6-8 cm:n preparaateissa. ämä on tulkittu kerrostuneen 1970-luvun lopussa, jolloin fossiilisten polttoaineiden kulutus oli huipussaan (vuonna 1977; kuva 10, s. 17) ja täten myös hiukkaspäästöt olivat suuria. ulosten tulkintaa vaikeutti myös se, että nokipallot laskettiin 2 cm:n paksuisista osanäytteistä, jolloin kulutushuippu ja sen jälkeinen kulutuksen väheneminen mahdollisesti tulevat samaan preparaattiin. ällöin erot nokipallomäärissä tasoittuvat eikä kyseisiä huippuja ja minimejä tunnisteta. 3.4 Sedimentaationopeus Koska Korpiluoto-näytteessä sedimentaationopeus oli hieman suurempi kuin Neitsytkarinäytteessä, voitiin Korpiluoto-näytteen antamien tietojen perusteella tarkastella kuivaaineskertymän ajallista kehittymistä viime vuosikymmeninä (kuva 11). ulosten mukaan kuiva-aineskertymä on ollut suurimmillaan 1970-luvulla, minkä jälkeen sedimentaatio on viime vuosikymmeninä vähentynyt. Se on silti vieläkin 5 10 kertaa suurempaa kuin luonnontilaisen ruskeavetisen suomalaisen järven sedimentaationopeus (Veli-Pekka Salonen, urun yliopiston geologian laitos, suullinen tieto). 16
ktoe 20 000 15 000 10 000 5 000 1915 1920 1925 1930 1935 1940 1945 1950 1955 vuosi Kuva 10. Nokipalloanalyysissä käytetty öljyn ja kivihiilen kulutuskäyrä. 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 vuodet 1990-1998 mineraaliaines orgaaninen aines 1980-1990 1970-1980 1960-1970 1950-1960 0 5 000 10 000 15 000 20 000 25 000 30 000 2 Kuva 11. outsijärven kuiva-aineskertymä g/m 17
3.5 ohtopäätökset utkimuksen johtopäätös on, että outsijärvessä on tapahtunut sedimentaatiomuutos noin 30 40 vuotta sitten (kuva 11), mikä näkyy niin kerrostuneen sedimentin määrän kuin myös laadun vaihteluina. oisin sanoen, 1960- ja 1970-luvuilla järven syvimpään kohtaan on alkanut kerrostua orgaanista, humuspitoista ainesta, mutta myös sedimentin raekoostumus on muuttunut aikaisempaa karkeajakoisemmaksi. Sedimentaatiomuutokset ovat olleet suuria (mm. Neitsytkari-näytteen sedimentin muuttuminen 9 cm:n syvyydessä) ja ovat peräisin luultavasti alueen ihmistoiminnasta. Esimerkiksi järven ympärillä olevia soita ja metsiä on ojitettu runsaasti, eikä tämä ole voinut olla vaikuttamatta järven sedimentaatio-oloihin. Ihmistoiminnan vaikutuksesta sedimenttiä on viime vuosikymmeninä alkanut kerrostumaan runsaammin järven länsiosaan jossa mm. Neitsytkari sijaitsee ja josta myös syvännenäyte on peräisin. Ennen ihmisen 1900-luvulla tekemiä toimia outsijärveen kerrostui ainesta, jota Neitsytkari-näytteen pohjaosa edusti. Korpiluoto-näytteestä ei kokonaispaksuutta 1900- luvulla kerrostuneelle liejulle saatu, koska käytössä oli vain pintanäytteenotin. os outsijärven sedimentaatio-olosuhteista ja niissä tapahtuneista muutoksista halutaan lisätietoa, voisi piilevä- tai siitepölyanalyysi tuoda tässä suhteessa lisää tietoa. Lisäksi näytteenotto esimerkiksi talvella jään päältä ns. venäläisellä kairalla voisi antaa paremman kuvan sedimenttien kerrospaksuuksista. Myös näytemäärää voisi tällä tavoin lisätä sediment-tien paksuus- ja koostumusvaihteluiden selvittämiseksi. 4 ULKOISEN RAVINNEKUORMIUKSEN MÄÄRÄ A AKAUUMI- NEN 4.1 Menetelmät Valuma-alueelta tulevan ulkoisen ravinnekuormituksen määrää mitattiin yhdistämällä kuuden outsijärveen ja uurujärveen virtaavan ojan (kuva 12) hetkelliset virtaamat ja ojaveden kokonaisfosforipitoisuudet. Virtausmittaukset ja ravinneanalyysit tehtiin tutkimushankkeen toimesta neljänä eri ajankohtana vuoden 1999 aikana, minkä lisäksi hyödynnettiin Porin Veden kuusi kertaa vuodessa tekemää kahden suurimman outsijärveen virtaavan ojan (Ahmausoja, ylhäjoki) ravinneanalyysejä. Kokonaisfosforin lisäksi ojavesistä määritettiin kokonaistyppi, väriluku ja kiintoaine. Näitä arvoja ei kuitenkaan käytetty ulkoisen kuormituk-sen arvioinnissa. Analyysit tehtiin Porin Veden vesilaboratorioissa (Luotsinmäki, Harja-kangas), sekä Lounais-Suomen ympäristökeskuksen vesilaboratoriossa. Virtaamat mitattiin siivikkomittauksena. Mittaustuloksiin perustuvat virtaamatiedot laskettiin Lounais-Suomen ympäristökeskuksen Porin toimistossa ympäristöhallinnon käytössä olevalla tietokoneohjelmalla. Valuma-alueelta tulevan ulkoisen fosforikuormituksen määrä laskettiin myös käyttämällä Rekolaisen (1989) kehittämää menetelmää kokonaisfosforikuormituksen määrittämiseksi 18
Käkioja ylhäjoki Ahvenlamminoja uurujärvi outsijärvi rumetarinoja Kulhansuonoja Ahmausoja Kuva 12. utkimusojat valuma-alueen ominaisuuksien perusteella. Rekolaisen (1989) menetelmässä käytetty kaava oli: valuma-alueelta tuleva fosforikuormitus = 1.4*peltoprosentti + 9,5 P/km 2 /a Peltoprosentti määritettiin laskemalla valuma-alueen peltojen yhteispinta-ala ja jakamalla se valuma-alueen koolla. Kuormituslaskelmissa tarvittava vesitase (Kuusisto 1986) laskettiin Ahmausojan ja ylhäjoen virtausmittauslaskelmien, outsijoen ulosvirtaamatietojen, Porin Veden vedenottotietojen, Säkylän Pyhäjärven haihduntatietojen (Eloranta 1992) ja Ilmatieteen laitoksen Porin kenttäaseman sadantatietojen perusteella. Käsitteellä järven ulkoisen kuormituksen sieto tarkoitetaan kuormituksen raja-arvoa, jonka alapuolella järven tilan katsotaan tiettyjen arvosteluperusteiden mukaan pysyvän asetetuissa ja sallituissa rajoissa (Lappalainen 1990). outsijärveen ja uurujärveen tulevan fosforikuormituksen sallittua enimmäismäärää arvioitiin seuraavilla kaavoilla (Vollenweider 1975): 19
kaava I sallittu fosforikuormitus = 0,05*järven tilavuus*(järven keskisyvyys) -0,4 kaava II sallittu fosforikuormitus = 100 + 10*(järven keskisyvyys/veden viipymä) Ojamittauksista saataviin tietoihin ei sisältynyt loma-asutuksesta aiheutuvaa ravinnekuormitusta. Loma-asutuksen kuormitusarvio tehtiin laskemalla peruskartalta asuttujen rakennusten määrä ja käyttämällä fosforikuormitusarvona arvoa 0,18 kg fosforia/loma-asunto/vuosi. Ilmasta tulevan kuormituksen oletettiin olevan saman kuin n. 30 km:n päässä outsijärvestä ja uurujärvestä sijaitsevalla Valkjärvellä, eli 14 kg fosforia/km 2 /vuosi (urkki ym. 1998). 4.2 ulokset Vuonna 1999 suurimmat ojavirtaamat ja ravinnehuuhtoutumat keskittyivät tavallista selvemmin huhti - kesäkuulle johtuen runsassateisesta edellisestä vuodesta ja talvesta, sekä kuivasta kesästä 1999 (Oravainen & Sokero 1999). arkkailluista kuudesta ojasta virtaamiltaan merkittävin oli ylhäjoki, jonka osuus ojien yhteenlasketusta valumasta oli 58 % (taulukko 2). Ahmausojan osuus oli 26 %, joten näiden kahden ojan yhteenlaskettu osuus outsijärveen ja uurujärveen tulevasta ojaveden määrästä oli 84 %. Ojavesien kokonaisfosforimäärien vaihteluväli oli 15 67 µg/l, kokonaistypen 450 1 400 µg/l, väriluvun 120 260 Pt mg/l ja kiintoaineen 500 28 000 mg/l (kuva 13). Suurimmat ravinne- ja kiintoainemäärät mitattiin alkukeväällä. Suurimmat kokonaisfosforipitoisuudet mitattiin ylhäjoesta, Käkiojasta ja Ahvenlamminojasta. arkkoja typpitietoja saatiin laboratorion mittaustarkkuden väljyyden vuoksi vain kahtena ajankohtana. Kummallakin kerralla ylhäjoen kokonaistyppipitoisuudet olivat korkeimmat. Suurimmat värilukuarvot mitattiin rumetarinojasta ja Käkiojasta, kiintoainepitoisuudet puolestaan Käkiojasta ja ylhäjoesta. Virtaamilla painotettu kokonaisfosforipitoisuuksien keskiarvo oli Ahmausojassa 33,8 µg/l ja ylhäjoessa 55,1 µg/l vuonna 1999 (kuva 14). outsijoen suulla sijaitsevan padon kautta outsijärvestä poistui vettä vuonna 1999 21 778 000 m 3, Porin kaupungin vedenotto uurujärven eteläpäästä oli puolestaan 8 515 000 m 3. Haihdunta oli 4 812 000 m 3 ja sadanta kokonaisfosfori kokonaistyppi aulukko 2: utkittujen ojien virtaamat eri mittausajankohtina (m 3 30 /s) vuonna 1999. 27.4. 19.5. 8.6. 27.10. Ahmausoja 0,538 0,127 0,067 0,166 Ahvenlamminoja 0,020 0,003 0,001 0,003 ylhäjoki 1,160 0,305 0,149 0,416 Käkioja 0,113 0,034 0,018 0,038 Kulhansuonoja 0,046 väriluku 0,019 0,007 0,020 rumetarinoja 300 0,181 0,031 0,018 0,030 20 mikrog/l Pt mg/l 80 70 60 50 40 20 10 0 250 200 150 100 50 0 Ahmauksen Ahmauksen Ahvenlammi Ahvenlammi ylhäjoki ylhäjoki Kulhansuon Kulhansuon Käkioja Käkioja rumetarino rumetarino mikrog/l mg/l uhansia 27.4. 19.5. 27.10. 1500 1000 500 0 30 25 20 15 10 5 0 Ahmauksen Ahmauksen Ahvenlammi Ahvenlammi ylhäjoki ylhäjoki Kulhansuon kiintoaine Kulhansuon Käkioja Käkioja rumetarino rumetarino
Kuva 13. Ojavesien vedenlaadun mittaustiedot vuonna 1999 pvm 1.2. 19.4. 27.4. 19.5. 7.6. 9.8. 25.10. 27.10. 13.12. 0 20 40 60 80 100 120 Ahmauksenoja ylhäjoki mikrog/l Kuva 14. Kuormituslaskelmissa käytetyt kokonaisfosforipitoisuudet Ahmauksenojassa ja ylhäjoessa. suoraan järveen 5 684 000 m 3. Näinollen vuonna 1999 outsijärven ja uurujärven valumaalueiden teoreettinen valuma oli 29 421 000 m 3 (0,93m 3 /s). Näillä perusteilla Ahmausojan fosforikuormitus (valumaosuus 26 %) oli vuonna 1999 258 kg ja ylhäjoen (valumaosuus 58 %) 941 kg (yhteensä 1 199 kg). Kun muiden ojien valumien suuruudet suhteutetaan edellä mainittuihin, saadaan outsijärven ja uurujärven valuma-alueen fosforikuormitukseksi 1 427 kg. Kun tähän arvoon lisätään ilmasta tulevan kuormituksen arvioitu osuus 137 kg fosforia/vuosi, ja loma-asutuksen arvioitu kuormitus (18 kg/loma-asunto/vuosi), saadaan outsijärven ja uurujärven kokonaiskuormitusarvioiksi 1 582 kg fosforia vuonna 1999. Rekolaisen (1989) menetelmää käytettäessä peltoprosentti määritettiin 3,4:ksi (valuma-alueen peltojen yhteispinta-ala 369 ha, valuma-alueen pinta-ala 116,8 km 2, Lounais-Suomen ympäristökeskuksen tieto). Rekolaisen menetelmää käyttäen outsijärven ja uurujärven fosforikuormitukseksi saatiin 1 504 kg/vuosi. Laskettaessa sallitun fosforikuormituksen raja-arvoa (Vollenweider 1975), outsijärven ja uurujärven yhteistilavuudeksi määritettiin 20 165 900 m 3 ja keskisyvyydeksi 2,0 m (Lounais-Suomen ympäristökeskuksen arkisto). Vuoden 1999 ulosvirtaaman (30 293 000 m 3 ) perusteella viipymä outsijärvessä ja uurujärvessä oli 0,67 vuotta. Näinollen sallitun fosforikuormituksen raja-arvo olisi 764-1 273 kg/vuosi (kaavat I ja II). 4.3 ulosten tarkastelu Kohdejärviltä kerättyyn empiiriseen aineistoon perustuva kuormitusarvio ja Rekolaisen 21
(1989) yleisiin valuma-alueen kokoon ja maankäyttöön liittyviin riippuvuuksiin perustuva arvio olivat hyvin lähellä toisiaan. Sallittua fosforikuormitusta laskettaessa eri menetelmät antavat sen sijaan suhteellisen suuren hajonnan tuloksiin. Eri menetelmät antavat kuitenkin samansuuntaiset tulokset. outsijärven ja uurujärven fosforikuormituksen määrä oli vuonna 1999 laskentatavasta riippuen 1,2-2,0 kertaa suurempi kuin sallittu fosforikuormituksen määrä. Ojista tuleva ravinnekuormitus kohdistuu lähinnä outsijärveen, sillä uurujärveen laskevat ojat ovat vähäisiä. outsijärven voidaankin sanoa alkaneen merkittävästi kuormitta-maan uurujärveä, kun Porin seudun raakaveden otto uurujärven eteläpäästä alkoi, sillä uurujärvestä poistuva vesi korvautuu outsijärven ravinteikkaammalla ja humuspitoisem-malla vedellä. Ranta-asutuksen merkitys kuormittajana on outsijärvellä ja uurujärvellä suhteellisen pieni, sillä järvien rannoilla on vain vähän loma-asutusta (peruskarttaan merkitty n. 100 asuntoa, kartoitus v. 1984). Loma-asuntokohtaisten kuormitusarvioiden (urkki ym. 1998) mukaan vuotuinen fosforikuormitus olisi tällöin 18 kg vuodessa eli n. 1 % kokonaiskuormituksesta. outsijärveen ja uurujärveen tulevasta fosforikuormituksesta osa on luonnonhuuhtoumaa. Kirjallisuustietojen perusteella sen osuutta outsijärven ja uurujärven fosforikuormituksesta on vaikea arvioida täsmällisesti, sillä huuhtouma-arvot vaihtelevat suhteellisen paljon. Esim. pelkästään Kaupin (1979) ja Rekolaisen (1989) käyttämien arvojen perusteella outsijärven ja uurujärven valuma-alueiden luonnonhuuhtouma olisi luokkaa 600 1000 kg fosforia/vuosi. Näinollen outsijärven ja uurujärven valuma-alueella mahdollisesti toteutettavien vesiensuojelutoimenpiteiden tavoitetasoa on vaikea arvioida tarkasti. Oleellista kuitenkin on, että ravinnekuormituksen nykytaso on liian suuri, joten kaikki ravinne- ja kiintoainekuormitusta vähentävät toimenpiteet ovat tarpeellisia. Kuormituslaskelmien perusteella vuotuista ravinnekuormitusta olisi syytä pyrkiä vähentämään ainakin 20 %. ämän hankkeen geologisen selvityksen mukaan ihmistoiminta on lisännyt 1960- ja 1970- luvuilla outsijärveen tulevan kiintoaineen määrää. Koska fosfori sitoutuu tehokkaasti kiintoaineeseen (Särkkä 1996), ovat nämä muutokset todennäköisesti merkinneet myös lisääntynyttä fosforikuormitusta. Mikäli outsijärven ja uurujärven valuma-alueella jatkossa toteutetaan vesiensuojelutoimenpiteitä, olisi pääasiallinen toiminta keskitettävä ylhäjoen osavalumaalueeseen, koska sen osuus outsijärveen ja uurujärveen huuhtoutuvasta fosfo-rista on edellä esitettyjen laskelmien perusteella n. 2/3. 5 KASVIPLANKON 5.1 ohdanto Kasviplankton on ulappa-alueen tärkein perustuottajaryhmä. ärkeimpiä kasviplanktonin määrään vaikuttavia tekijöitä ovat valo, lämpötila ja ravinteet, etenkin fosfori ja typpi. Kasviplanktonyhteisön koostumus määräytyy suurelta osin ravinnesuhteiden sekä kasvi-planktonia laiduntavan eläinplanktonyhteisön koostumuksen perusteella. Erityisesti isoko-koiset vesikirput ovat tehokkaita kasviplanktonin laiduntajia. Erityyppisissä vesistöissä on em. tekijöiden vuoksi erilainen kasviplanktonin rakenne. Kasviplanktonin biomassa ja koostumus kertovatkin paljon järven tilasta. oitakin kasviplanktonlajeja voidaan myös pitää järven tilaa kuvaavina indikaattorilajeina (ärnefelt 1952, Heinonen 1980). 22
Ruskeavetinen humusjärvi ei ole levien kannalta paras mahdollinen elinympäristö. Valon määrä vähenee nopeasti tummassa vedessä pinnalta pohjaa kohti mentäessä. oisaalta tumma vesi lämpenee kirkkaampaa vettä nopeammin, jolloin etenkin keväällä veteen voi syntyä selvä lämpötilakerrostuneisuus. ällöin pintavesi on alusvettä selvästi lämpimämpää. Edellä mainittujen tekijöiden vuoksi kasviplankton voi olla keskittynyt ohueen pintakerrokseen ainakin hetkellisesti. Monet kasviplanktonlevät eivät viihdy happamassa ympäristössä, mutta ne korvautuvat paremmin hapanta vettä sietävillä lajeilla. Vaikka humusjärvissä kasviplanktonlajisto on niukempi kuin muuntyyppisissä järvissä, ei kasviplanktonin tuotanto kuitenkaan ole merkitsevästi alhaisempaa (Lepistö ym. 1994, Keskitalo & Eloranta 1999). Suomessa on pienissä, ruskeavetisissä lammissa tavattu ns. limalevää (Gonyostomum semen). Se voi runsaana esiintyessään aiheuttaa haittaa mm. uimareille. Vaikka levä itsessään ei ole vaarallinen, muodostavat rikkoutuneet leväsolut kuivuessaan iholle epämiellyttävän limaisen kalvon, jota on vaikea pestä pois. Varhaisimmat havainnot limalevistä tehtiin happamista ruskeavetisistä lammista, mutta myöhemmin on havaittu, että niiden esiintyminen ei välttämättä liity veden happamuuteen. Suomessa limaleviä on tavattu vesistöistä, joissa veden ph on ollut 6,2-7,5. Limalevän runsastumisen on havaittu liittyvän kasvavaan ravinnepitoisuudeen, erityisesti fosforipitoisuuden kasvuun. Hyvin rehevissä järvissä limalevää ei kuitenkaan esiinny (Keskitalo & Eloranta 1999). Siimalliset levät, kuten G. semen -limalevä, voivat hyödyntää alusveden ravinteita vertikaalivaelluksen avulla. ällöin levät siirtyvät aamulla syvemmistä vesikerroksista veden pintakerrokseen yhteyttämään ja laskeutuvat jälleen yöllä syvempiin vesikerroksiin, joissa ravinteita on runsaammin saatavilla. Näin tapahtuu erityisesti matalissa ruskeavetisissä järvissä. Limalevä pystyy liikkumaan 10-30 cm/h, joten syvissä järvissä limalevät eivät ehdi vaeltaa aivan pintakerrokseen asti. Kirkkaissa järvissä, joissa valo tunkeutuu syvemmälle, limalevät saattavat pysytellä syvemmissä vesikerroksissa koko päivän (Lepistö ym. 1994, Eloranta & ärvinen 1995, Keskitalo & Eloranta 1999). 5.2 Aineisto ja menetelmät Kasviplanktonnäytteet otettiin toukokuun alun ja lokakuun puolivälin välisenä aikana (10.5., 2.6., 22.6., 18.7., 7.8., 13.9. ja 15.10.). Näytteenotossa käytettiin putkinoudinta (malli Limnos, tilavuus 2,1 l). Näytteet kerättiin pinnasta pohjaan ulottuvasta vesipatsaasta eri puolilta järveä. outsijärvellä näyteasemia oli yhteensä kuusi ja uurujärvellä kolme (kuva 15). Näytteet säilöttiin kentällä happamalla Lugolin liuoksella. Laboratoriossa kunkin päivämäärän eri näyteasemien näytteet yhdistettiin yhdeksi outsijärven ja yhdeksi uurujärven kokoomanäytteeksi. Kasviplanktonnäytteet tutkittiin käänteismikroskoopilla (Olympus IM2) Utermöhl-tekniikalla (Utermöhl 1958) ja tunnistettiin lajilleen, mikäli se oli mahdollista (Huber-Pestalozzi 1938, 1941, 1950, 1955, 1961, Fott 1972, Föster 1982, ikkanen 1986). Kasviplanktonin biomassa laskettiin Suomen ympäristökeskuksessa laskettuja keskiarvotilavuuksia apuna käyttäen. outsijärveltä kerättiin 24.8. Gonyostomum semen -limalevän syvyyssuuntaisen jakautumisen tutkimista varten vertikaalisarja pinnasta 0,5 m välein 4,0 m syvyyteen. Limalevien laskemista varten kultakin syvyydeltä laskeutettiin 10 ml näytettä. Solut laskettiin kyvetin koko pohjapinta-alalta 150-kertaisella suurennoksella. Limalevien laskemisen jälkeen verti-kaalisarjan näytteistä koottiin kokoomanäyte, joka edusti ko. päivämäärän outsijärven näytettä. Vastaa- 23
vaa näytettä ei otettu uurujärveltä. uurujärvi outsijärvi 1 km Kuva 15. Kasvi- ja eläinplanktontutkimusten näytteenottopisteet. 5.3 ulokset 5.3.1 outsijärvi outsijärven kasviplanktonnäytteistä tunnistettiin yhteensä 149 taksonia (lajia, sukua tai ylempää tunnistusyksikköä) (liite 2). outsijärven kasviplanktonin biomassa vaihteli välillä 0,41-6,40 g/m 3, koko avovesikauden biomassakeskiarvo oli 2,78 g/m 3 (kuva 16). outsijärven kasviplanktonin biomassan kehitys noudattelee selvästi veden lämpötilan kehitystä (kuva 17). Maksimibiomassa havaittiin juuri lämpimimmän veden aikaan. Suuren osan biomassasta muodosti lähes koko tutkimusjakson ajan G. semen -limalevä. Sinileviä outsijärvessä esiintyi erittäin vähän. Sinilevistä mainittakoon Anabaena flos-aquae, Anabaena lemmermannii ja Woronichinia (Gomphosphaeria) naegeliana, jotka heinäkuun loppupuolella runsastuivat aiheuttaen heikon kukinnan, jota tuuli kasasi rannoille. Piilevät olivat runsaimmillaan keväällä ja alkukesällä. Keväällä esiintyneet piilevät kuuluivat lähinnä sukuun abellaria, mutta heinäkuussa Rhizosolenia longiseta oli selvä valtalaji. Muista piilevälajeista mainittakoon Aulacoseira distans ja Asterionella formosa. Kultaleviä esiintyi lukumääräisesti paljon, mutta pienen solukoon takia niiden biomassaosuus jäi pieneksi. Niukkaravinteista ympäristöä suosivia Dinobryon-lajeja outsijärvessä esiintyi melko vähän. Selvästi runsain niukkaravinteisuutta indikoiva kultalevä oli Mallomonas akrokomos. M. caudata on puolestaan erittäin yleinen ruskeavetisissä järvissä. outsijärvestä tavatut Euglena- ja rachelomonassukujen silmälevät sen sijaan suosivat runsasravinteisia vesistöjä, joissa on paljon orgaanista ainesta. Muita rehevässä ympäristössä viihtyviä planktonleviä olivat mm. keltalevät Pseudostaurastrum limneticum ja etraedriella regularis sekä yhtymälevät Closterium acus var. variabile, Closterium macilentum ja Staurodesmus dejectus. Kaiken kaikkiaan outsijärvestä 24
tavattiin 22 runsasravinteisuutta ja 7 niukkaravinteisuutta ilmentävää kasviplanktonlajia. Nämä lukusuhteet viittaavat vesistön olevan mesotrofinen l. lievästi rehevä (ärnefelt 1952, Heinonen 1980). 5.3.2 uurujärvi uurujärven kasviplanktonlajisto oli melkein yhtä runsas kuin outsijärvenkin. Kaikkiaan tunnistettiin 141 taksonia (liite 2). Koko tutkimusjakson alin mitattu kasviplanktonbiomassa oli 0,28 g/m 3 ja korkein 6,54 g/m 3. Kaikkien tutkittujen näytteiden kasviplanktonin biomassan keskiarvo oli 2,42 g/m 3 (kuva 16 ). Myös uurujärven kasviplanktonin biomassakehitys seuraili veden lämpötilan kehitystä. Kasviplanktonlajistossa esiintyi samoja lajeja kuin outsijärvessäkin, mutta joitakin eroavaisuuksiakin löytyi. uurujärvestä tavattiin mm. Oscillatoriales-lahkoon kuuluvia Planktolyngbya (Lyngbya) limnetica ja Pseudanabaena (Oscillatoria) limnetica -rihmoja, joita outsijärvestä ei tavattu. Muuten uurujärvenkin sinilevälajisto oli niukka ja sinilevien biomassa oli alhainen. uurujärvessä tavattiin samoja kulta-, nielu-, pii-, kulta-, viher- ja yhtymäleviä kuin outsijärvessäkin. Sen sijaan outsijärvessä heinäkuussa esiintynyt Rhizosolenia longispina - piilevän kukinta ei ollut uurujärvessä yhtä voimakas. Rehevää ympäristöä suosivia kasviplanktonlajeja uurujärvestä tavattiin 18 ja niukkaravinteisessa ympäristössä viihtyviä lajeja 5. Nämä lukusuhteet viittaavat vesistön olevan mesotrofinen l. lievästi rehevä (ärnefelt 1952, Heinonen 1980). 8 outsijärvi Biomassa (g m -3 ) 7 6 5 4 3 CYANOPH CRYPOPH CHRYSOPH DIAOMOPH RAPHIDOPH CHLOROPH MUU 2 1 0 10.05. 02.06. 22.06. 18.07. 07.08. 24.08. 13.09. 15.10. 1999 uurujärvi 8 a (g m -3 ) 7 6 5 CYANOPH CRYPOPH CHRYSOPH DIAOMOPH RAPHIDOPH CHLOROPH MUU 25
Kuva 16. outsijärven ja uurujärven kasviplanktonin pääryhmien biomassa kesällä 1999 (CYANOPH= sinilevät, CRYPOPH=nielulevät, CHRYSOPH=kultalevät, DIAOMOPH=piilevät, RAPHIDOPH= "limalevä", CHLOROPH=viherlevät). Huom. uurujärvellä ei näytteenottoa 24.8. o C 25 20 15 10 5 outsijärvi uurujärvi 0 touko kesä heinä elo syys loka Kuva 17. Veden lämpötila outsijärvellä ja uurujärvellä vuonna 1999. 5.3.3 Gonyostomum semen -limalevä Gonyostomum semen -limalevää esiintyi sekä outsi- että uurujärvessä koko tutkimusjakson ajan (kuva 18). outsijärvessä G. semenin määrä jäi keskimäärin alhaisemmaksi kuin uurujärvessä, jossa heinäkuun puolivälissä limalevän solulukumäärä oli heinäkuun puolivälissä lähes kaksinkertainen verrattuna outsijärveen. uurujärven limaleväsolujen maksimilukumäärä 26
25084/100 ml on samaa luokkaa kuin suomalaisista järvistä aikaisemminkin tavatut solulukumäärät (Lepistö ym. 1994, Eloranta & ärvinen 1995). Limalevän vertikaalivaellusta tarkasteltiin päivällä 24.8. klo 11.00 ja yöllä 26.8. klo 23.00 tapahtuneella näytteenotolla (kuva 19). Päivällä limalevän solulukumäärät olivat selvästi suurempia kuin yöllä otetuissa näytteissä eikä selvää vertikaalista jakautumista havaittu. Päivällä solulukumäärä vaihteli välillä 10680-12830/100 ml, keskiarvon ollessa 11895. Yöllä otetuissa näytteissä havaittiin selvempi vertikaalijakauma. Solulukumäärän minimi 6000/100 ml, havaittiin aivan pinnassa, 0-0,5 m syvyydessä ja maksimi 9320 solua 100 ml, 3,0-3,5 m syvyydessä. Yöllä limaleviä koko vesipatsaassa oli keskimäärin 7146/100 ml. 5.4 ulosten tarkastelu Näkösyvyys sekä outsijärvellä että uurujärvellä oli koko kesän ajan noin metri (kuva 20), jolloin tuottavan kerroksen paksuuden voidaan arvioida olevan 2-2,5 m. outsijärvelle ja uurujärvelle ei muodostunut pysyvää lämpötilakerrostuneisuutta, vaan vesi sekoittui pohjaa myöden. ämän vuoksi kasviplanktonnäytteet voitiin ottaa kokoomanäytteenä pinnasta pohjaan ulottuvasta vesipatsaasta. Kasviplanktonin mahdollisen laikuttaisen esiintymisen vai- 30000 Gonyostomum semen (Ehr.) Diesing -limalevä Solulukumäärä (kpl 100 ml -1 ) 25000 20000 15000 10000 5000 outsijärvi uurujärvi 0 10.05. 02.06. 22.06. 18.07. 07.08. 24.08. 13.09. 15.10. Kuva 18. Gonyostomum semen -limalevän solulukumäärät outsijärvessä ja uurujärvessä avovesikaudella 1999. Huom. uurujärvellä ei näytteenottoa 24.8. 1999 0.0 Gonyostomum semen (Ehr.) Diesing -limalevä -0.5-1.0 Syvyys (m) -1.5-2.0-2.5 27
Kuva 19. Gonyostomum semen -limalevän vertikaalijakauma outsijärvessä 24.8. klo 11.00 ja 26.8. klo 23.00. m 2 1,5 1 0,5 outsijärvi uurujärvi 0 touko kesä heinä elo syys loka Kuva 20. Veden näkösyvyys outsijärvellä ja uurijärvellä vuonna 1999. kutus poistettiin ottamalla kunakin näytepäivänä useita rinnakkaisia näytteitä eri puolilta järviä. outsijärvessä ja siihen yhteydessä olevassa uurujärvessä kasviplanktonyhteisöt muistuttivat toisiaan. Kasviplanktonlajisto oli melko niukka kummassakin järvessä. Yleensä järvissä kasviplanktonin lajimäärä on alhainen hyvin karuissa ja toisaalta erittäin rehevissä järvissä. outsi- ja uurujärvessä veden alhainen ph (kuva 21) ja veden väri ovat tekijöitä, jotka rajoittavat kasviplanktonin kasvua. Kummassakin järvessä kasviplanktonin lajistollinen kehitys ja bio- 28