Kysy tarjousta! ilmoitus.vesitalous@mvtt.fi Tuomo Häyrynen 050 585 7996. Toista tai vaihda ilmoitusta numeroittain. Palstan leveys liikehakemistossa 80 mm, kaksi palstaa 170 mm. Vesitalous liikehakemisto Vesitalous 1/1 LIIKEHAKEMISTO VESITALOUS-LEHDEN Valitse osastosi ja nosta yrityksesi tunnettavuutta
Antti Räike, Ahti Lepistö, Laura H. Vesitalous 6/2022 ilmestyy 2.12. LXIII JULKAISIJA Ympäristöviestintä YVT Oy Annankatu 29 A 18, 00100 Helsinki Puhelin (09) 694 0622 KUSTANTAJA Ympäristöviestintä YVT Oy Tuomo Häyrynen e-mail: tuomo.hayrynen@vesitalous.fi Yhteistyössä Suomen Vesiyhdistys ry ILMOITUKSET Tuomo Häyrynen Puhelin 050 5857996 e-mail: ilmoitus.vesitalous@mvtt.fi PÄÄTOIMITTAJA Minna Maasilta Maaja vesitekniikan tuki ry Annankatu 29 A 18, 00100 Helsinki e-mail: minna.maasilta@mvtt.fi TOIMITUSSIHTEERI Tuomo Häyrynen Uuhenkuja 4, 80140 Joensuu Puhelin 050 585 7996 e-mail: tuomo.hayrynen@vesitalous.fi TILAUKSET JA OSOITTEENMUUTOKSET Taina Hihkiö Maaja vesitekniikan tuki ry Puhelin (09) 694 0622 e-mail: vesitalous@mvtt.fi ULKOASU JA TAITTO Taittopalvelu Jarkko Narvanne, PAINOPAIKKA Forssa Print | ISSN 0505-3838 Asiantuntijat ovat tarkastaneet lehden artikkelit. 4 Tummuminen haastaa vesiensuojelun vaikuttavuuden – toimenpiteitä tarvitaan Antton Keto ja Laura Härkönen HIILI VESISTÖISSÄ 5 Eteneekö Suomen vesistöjen tummuminen. Elina Peltomaa, Jenni Miettinen, Mari Könönen ja Kari Hyytiäinen 36 VEMALA TOC: Kohti täsmällisempiä, orgaanisen hiilen valtakunnallisia huuhtoutumisestimaatteja Inese Huttunen ja Kimmo Kahilainen 39 Vesien tummuminen – mitä lisäarvoa saadaan satelliittihavainnoista. Härkönen, Antti Taskinen ja Pirkko Kortelainen 10 Uusia mittareita humuskuormituksen seurantaan Satu Estlander, Salla Rajala ja Jukka Horppila 13 Hiilen prosessoituminen vesistöissä ja vesistöjen kasvihuonekaasut Anne Ojala, Heli Miettinen ja Jukka Pumpanen 17 Ruskistuminen uhkaa virtavesien ravintoverkkoja ja monimuotoisuutta Jussi Jyväsjärvi ja Timo Muotka 21 Järvien tummumisen vaikutus kasviplanktonyhteisöön Kristiina Vuorio, Sami Taipale ja Marko Järvinen 24 Järvien tummuminen ja kalat Kimmo Kahilainen, Sami Taipale, Mikko Olin, Ossi Keva, Jukka Ruuhijärvi ja Martti Rask 27 Vesistöjen tummumisen hillintä edellyttää systeemistä muutosta turvemaiden metsätalouden toimintatavoissa Laura H. Ilmoitusvaraukset 24.10. Tämän numeron kokosi Laura Härkönen e-mail: laura.harkonen@syke.fi Kansikuva: Sisältö 5/2022 Vesitalous 1/1 LIIKEHAKEMISTO VESITALOUS-LEHDEN Valitse osastosi ja nosta yrityksesi tunnettavuutta. Jenni Attila, Eeva Bruun, Hanna Alasalmi ja Sampsa Koponen MUUT AIHEET 42 Vesija ympäristötekniikan alalla tarvitaan elämänlaajuista oppimista: esittelyssä Lifewide WAT -hanke Meeri Karvinen, Osama El Asri, Suvi Ojala ja Marko Keskinen 45 Ajankohtaista 47 Vesialan opinnäytetyöt 48 Liikehakemisto 50 Abstracts 51 Vieraskynä Heli Härkki VESITALOUS www.vesitalous.fi VOL. Kysy tarjousta! ilmoitus.vesitalous@mvtt.fi Tuomo Häyrynen 050 585 7996. Härkönen, Ahti Lepistö, Sakari Sarkkola, Pirkko Kortelainen ja Antti Räike 32 Mikä on veden tummumisen hinta. Seuraavassa numerossa teemana on Freshabit LIFE kokemuksia ja tuloksia. Palstan leveys liikehakemistossa 80 mm, kaksi palstaa 170 mm. Toista tai vaihda ilmoitusta numeroittain. TOIMITUSKUNTA Harri Koivusalo, tekn.tri., teknisen vesitalouden professori, Aalto-yliopisto, Insinööritieteiden korkeakoulu Riina Liikanen, tekn.tri., vesiasiain päällikkö, Suomen Vesilaitosyhdistys ry Jyrki Laitinen, fil.tri., ryhmäpäällikkö, Suomen ympäristökeskus Anna Mikola, tekn.tri., apulaisprofessori, Aalto-yliopisto, Insinööritieteiden korkeakoulu Pekka Rossi, tekn.tri., apulaisprofessori, Oulun yliopisto, vesija ympäristötekniikka Maija Taka, fil.tri., akateeminen koordinaattori, Aalto-yliopisto, Insinööritieteiden korkeakoulu Annina Takala, dipl.ins., Suomen Vesiyhdistys ry Saijariina Toivikko, dipl.ins., vesiasian päällikkö, Suomen Vesilaitosyhdistys ry Erkki Vuori, lääket.kir.tri., professori, emeritus, Helsingin yliopisto, oikeuslääketieteen osasto Lehti ilmestyy kuusi kertaa vuodessa. Vuosikerran hinta on printtilehtenä 65 € ja digilehtenä 50 €. mennessä
LAURA HÄRKÖNEN erikoistutkija, Suomen ympäristökeskus laura.harkonen@syke.fi 4 www.vesitalous.fi PÄÄKIRJOITUS. Turvemaiden metsätalouden vaikutuksiin on herätty vasta viimeisten vuosien aikana. Tummumisen aiheuttamat muutokset vesistöjen ekologias sa eivät kuitenkaan aina ilmene luokituksen mukaisen vesistöjen ekologisen tilan heikkenemisenä, sillä vesienhoidon suunnittelussa veden väri lukeutuu tilaluokittelun perustana oleviin tyypittelymuuttujiin. Monipuolisten metsänkäsittelytapojen ja valuma-alueen vedenpidätyskykyä parantavien kokonaisuuksien edistäminen tukee paitsi ilmastotavoitteita myös vesiensuojelua. Vesiensuojelun vaikuttavuuden vahvistaminen edellyttää tutkimustiedon siirtymistä käytännön toimenpiteisiin. Tämä teemanumero tarjoaa kattavan läpileikkauksen siihen, mitä tummumisen mekanismeista, merkityksestä ja vähentämismahdollisuuksista toistaiseksi tiedetään. Vesistökuormitus, luonnon monimuotoisuus ja parempi kyky sopeutua ilmastonmuutokseen on otettava huomioon päivittyvissä metsänhoidon suosituksissa, sertifikaateissa ja kannustejärjestelmässä. Noin puolet turvemaistamme ojitettiin pääosin 1950– 1980-lukujen aikana. Tummumista kiihdyttävät ilmastonmuutoksen myötä runsastuvat sateet ja roudattomien ajanjaksojen lisääntyminen, sekä happaman laskeuman väheneminen. Ekologisten vaikutusten lisäksi tummumisella on vaikutuksia myös vesistöjen kasvihuonekaasutaseisiin, raakaveden käsittelykustannuksiin ja ekosysteemipalvelui hin. Turvemaiden kuivattamisella on kuitenkin haittavaikutuksia ilmastolle, luonnon monimuotoisuudelle ja vesistöille. Tavataan Kuopiossa! Tummuminen haastaa vesiensuojelun vaikuttavuuden – toimenpiteitä tarvitaan ANTTON KETO ohjelmapäällikkö, ympäristöministeriö antton.keto@gov.fi Kirjoittajat kuuluvat Suomen vesiyhdistyksessä toimivan limnologian jaoston työvaliokuntaan. Vaikutukset heijastuvat kaikille trofiatasoille kasviplanktonista eläinplanktoniin, pohjaeläimiin, kaloihin, lintuihin ja jopa ihmisiin saakka. Niiden pitäisi lähtökohtaisesti olla pysyviä muuttujia, jotka eivät reagoisi ihmistoiminnan aiheuttamiin muutoksiin. Tarve suomaan tuottavan käytön lisäämiseksi oli suuri 1950-luvulla, sillä sodan jälkeen puuta tarvittiin jälleenrakennukseen ja sotakorvauksiin. Kuivatustoiminnan seurauksena noin 25 % puuston kasvusta tulee tällä hetkellä ojitusalueilta. Haitallisia muutoksia aiheutuu kuitenkin myös ennestään tummissa vesistöissä. Veden värin pitäminen pysyvänä muuttujana johtaa kuitenkin harhaan. Veden värin voimistuminen näkyy jopa satelliittikuvissa. S uomaa Suomi on maailman soistuneimpia maita. Vesistöjen tummumisella on useita haittavaikutuksia niin järvikuin virtavesiympäristöissä. Tutkijat ja kansalaiset ovat jo vuosia havainneet, että aiemmin kirkkaat järvet ja virtavedet tummuvat Suomessa kiihtyvällä tahdilla. Taustalla ovat paitsi happaman laskeuman väheneminen, myös turvemaiden ojitukset, jotka ovat lisänneet turpeen maatumista ja hiilen huuhtou tumista. Tummumisella on hintalappu, jonka alentaminen edellyttää kansallisella tasolla uusien toimintatapojen käyttöön ottoa erityisesti turvemaiden metsätaloudessa. Sen vaikutukset voivat kestää vuosikymmeniä. Huoli metsien riittävyydestä kasvoi ja ratkaisua ongelmaan haettiin suolta. Tummuminen muuttaa vesistön valaistusja lämpöolosuhteita, jolloin tuottavan kerroksen paksuus ja kerrostuneisuusolot voivat muuttua. Luontotyyppien uhanalaisuusarvioinnissa erityisesti kirkkaat vesistöt on arvioitu herkiksi tummumisen aiheuttamille muutoksille. Harvalla metsänomistajalla oli rahaa ojittamiseen, mutta valtio tuki sitä aktiivisesti. Metsätalous kehittyi nopeasti ja ojituksella onnistuttiin parantamaan metsänkasvatuksen puuntuotannollista ja taloudellista tulosta huomattavasti. Aiheen parissa jatketaan 3.-4.11.2022 Kuopiossa, kun Vesiyhdistyksen limnologian jaosto järjestää vesistö jen tummumisen syihin ja seurauksiin keskittyneen Carbon cycle in surface waters teemasession osana Itä-Suomen yliopiston tutkimusyhteisöjen järjestämää 2nd International Conference for Sustainable Resource Society: Seizing a sustainable future -konferenssia. Tummuminen on nostettava näkyvämmin esille vesistöjen tilaa heikentävänä tekijänä. Soita ja turvemaita on Suomessa nykyisin noin 9 miljoonaa hehtaaria, noin 30 % maamme pinta-alasta. Tummumista, eli veden värin voimistumista, on havaittu viimeisten vuosikymmenien aikana kaikissa vesistö tyypeissä järvistä virtavesiin ja rannikolle saakka. Tummumisella, tai ruskistumisella, tarkoitetaan veden orgaanisen hiilen ja raudan pitoisuuksien nousua
Vaikka tummumista on tutkittu pitkään yksittäisissä vesistöissä, erityyppisten vesistöjen valtakunnallinen tummumiskehitys ei ole kattavasti selvillä. Lisääntyneen humuskuormituksen johdosta vesistömme ovat tummuneet. Tässä artikkelissa kerrotaan tarkastelun alustavista tuloksista. 2009, Fleming-Lehtinen ym. 2016). Ilmastonmuutoksen hillinnän lisäksi tulisikin pyrkiä vaikuttamaan myös maankäytön, kuten metsätalouden aiheuttamaan lisätummumiseen (Finér ym. Viimeisten vuosien aikana on kiinnitetty enenevissä määrin huomioita maankäytön merkitykseen lisääntyvän humuskuormituksen aiheuttajana. Sisältää muokattua Copenicus-dataa @SYKE. SysteemiHiili-hankkeen yhtenä tavoitteena on tarkastella maantieteellisesti mahdollisimman laaja-alaisesti erityyppisten vesistöjen tummumista käsittäen pienet ja suuret järvet, latvapurot, reittivesistöt, suuret joet sekä rannikkovedet (Kuva 1 ). Osana hanketta tuotetaan lisätietoa maankäytön vaikutuksesta valumaalueen ja vastaanottavien vesistöjen hiilivirtoihin. Miltä tummumistilanne Suomen vesistöissä näyttää. Kuva 1. Sarkkola ym. Ratkaisuja tähän etsitään MMM:n Hiilestä kiinni -ohjelmaan kuuluvassa SysteemiHiili-hankkeessa. HÄRKÖNEN erikoistutkija, Suomen ympäristökeskus ANTTI TASKINEN hydrologi, Suomen ympäristökeskus PIRKKO KORTELAINEN johtava tutkija, Suomen ympäristökeskus Eteneekö Suomen vesistöjen tummuminen. Käynnissä olevan Systeemi Hiilihankkeen yhtenä tavoitteena on ilmiön ja sen syiden tarkempi selvittäminen. 2021), tietyn kuormituslähteen, kuten metsätalouden vaikutuksiin (esim. 2016). Entä kuinka laajapohjaisesta ja merkittävästä muutoksesta on kysymys. ANTTI RÄIKE vanhempi tutkija, Suomen ympäristökeskus antti.raike@syke.fi AHTI LEPISTÖ erikoistutkija, Suomen ympäristökeskus LAURA H. S uomen vesistöt ovat viimeisten kahden vuosikymmenen aikana tummuneet laaja-alaisesti aina latvavesiltä Perämeren rannikkovesiin asti (esim. Tummumisen aiheuttaa pääasiallisesti turvemailta tuleva humuskuormituksen sisältämä orgaaninen hiili, mutta myös rauta on merkittävä tummumiseen vaikuttava tekijä (Xiao ym. Ne ovat enimmäkseen kohdistuneet joko pieniin valumaalueisiin tai järviin (esim. Finér ym. Lisäksi etsitään ratkaisuja, jotka hillitsevät niin maankäytön ilmastovaikutuksia kuin vesien tummumista. 2014, Räike ym. Tummumista on havaittu myös rannikolle laskevissa joissa. 5 Vesitalous 5/2022 HIILI VESISTÖISSÄ. 2015). 2009, Lepistö ym. Räike ym. 2021). SysteemiHiili-hankkeen päätavoitteena on kehittää menetelmällisiä valmiuksia maankäytön muutosten vaikutuksista sekä tukea ilmastoviisaiden ja moniarvoisten ratkaisujen käyttöönottoa valuma-aluetasolla. Tummuminen on yhdistetty moniin eri taustatekijöihin, joista useat linkittyvät happaman laskeuman vähenemiseen ja ilmastonmuutokseen. Kyrönjoelta ja sen edustalta. Sentinel-2 satelliitin havainto 8.8. Sarkkola ym. Tarkoituksena on lisäksi saada kattava kuva eri maankäyttömuotojen aiheuttamasta hiilikuormituksesta, unohtamatta pistekuormituksen merkitystä. Suomessa on tehty useita tummumiseen liittyviä tutkimuksia. 2021) tai suurten jokien kuljettamaan hiilivirtaan (esim
Järvikohteita oli mukana 279 ja rannikkovesien seuranta-asemia 50 (Kuva 2 ). Aineisto käsitti kaikkiaan 746 asemaa, joista virtavesikohteita oli eniten (417 kpl). Tutkimuksen myöhemmässä vaiheessa on tarkoitus lisäksi analysoida aikasarjoissa mahdolliset olevat taitekohdat ja epälineaariset trendit. Selkeimmin pitoisuudet kasvoivat järvissä ja rannikkovesissä, aika voimakkaasti myös jokivesissä, mutta yllättävästi vähiten puroissa (Kuva 3 ). 2022). Suomen rannikkovesistä etenkin Suomenlahti ja Saaristomeri, mutta viimeisen vuosikymmenen aikana myös Selkämeri, ovat kärsineet rehevöitymisestä. Näin asemien erityispiirteet tulivat huomioitua laskennassa. Näytemäärä oli yhteensä yli 130 000 TOC/COD-näytettä. 2021). 2021). Järvistä ja rannikkovesistä tarkastelussa olivat mukana vain päällysvedestä (0?1 m) otetut näytteet. Uusimpien tutkimustulosten mukaan metsätaloudesta peräisin oleva kuormitus on huomattavasti aiemmin arvioitua suurempaa (Finér ym. 2021, Finer ym. Orgaanisen hiilen (TOC) aikasarjoja täydennettiin vesistötyyppija asemakohtaisella regressiomallilla, jossa TOC laskettiin käyttämällä selittäjänä kemiallista hapenkulutusta (COD Mn ). Vastaavasti hapan laskeuma on vähentynyt, mikä on laskenut maaveden ioniväkevyyttä. 6 www.vesitalous.fi HIILI VESISTÖISSÄ. 2021). TOC-pitoisuuksien muutos Suomessa jaksolla 1990?2020 Vuoden 1990 jälkeen TOC-pitoisuus kasvoi suurimmalla osalla seurantakohteista (67 %, 500) ja vain harvoilla kohteilla (3 %, 20) havaittiin pitoisuuden laskua (Taulukko 1 ). Orgaanisen hiilen osalta erityisesti turvemaiden metsätalous on Suomessa noussut huomion keskipisteeksi, sillä orgaanista ainesta kulkeutuu vesistöihin etenkin metsätalouskäyttöön ojitetuilta alueilta. Vedenlaatutietokannasta poimittiin kaikki vedenlaadun seurantapaikat, joilta oli aikasarja-analyysin kannalta riittävä määrä (> 50 kpl) vedenlaatuhavaintoja koko ajanjaksolle 1990?2020. Ojituksen jälkeen turpeen hajoaminen ja huuhtoutuminen kiihtyy: sen arvioidaan vaikuttavan kuormitusta nostavasti jopa vuosikymmeniä, mutta vaikutuksia ja niiden kestoa ei tarkasti tunneta (Nieminen ym. Yli-Halla ym. Toisaalta samaan aikaan kevättulvien merkitys todennäköisesti vähenee. Myöhäiseen syksyyn ja alkutalveen ajoittuvien voimakkaiden sateiden rooli orgaanisen aineksen kuormituksessa lisääntyy edelleen etenkin eteläisessä Suomessa. Maataloudella on myös oma merkityksensä kasvaviin orgaanisen hiilen huuhtoutumiseen, sillä erityisesti länsirannikon turvepelloilta voi huuhtoutua huomattavia määriä sekä hiiltä että ravinteita (esim. Tutkimuksessa mukana olleiden seurantakohteiden lukumäärä vesistötyypeittäin. 2007). 2020), mutta puustotekijöiden osaltakin tarvitaan lisätutkimusta eri tekijöiden vuorovaikutuksista. METVEja MESUVE-tutkimusohjelmissa. Ennusteiden mukaan leudot, vähäroutaiset/vähälumiset talvet tulevat lisääntymään, mikä saattaa yhdessä voimakkaiden sateiden kanssa johtaa aiempaa suurempiin kuormitushuippuihin. Orgaanisen aineen huuhtoutumisen kasvuun vaikuttavia tekijöitä Teollisuuden ja energiantuotannon päästöt ovat pienentyneet. Tummumiskehityksen pitkäaikaismuutosten analysointi tehtiin Mann-Kendall-testillä vuotuisista keskipitoisuuksista, jonka avulla voitiin määrittää monotonisen trendin suuruus ja sen tilastollinen merkitsevyys. Lisätutkimusten myötä selviää, mikä on rehevöitymisen ja mikä jokien rannikolle tuoman humuskuorman osuus rannikon TOC-pitoisuuksien Kuva 2. Orgaanisen hiilen muutokset erityyppisissä vesissä Trenditarkasteluun kerättiin ympäristöhallinnon avoimista tietokannoista mahdollisimman kattava aineisto sekä maantieteellisesti että vesistötyypeittäin. Maankäytön lisäksi puuston määrän ja havupuuvaltaisuuden ja karikkeen lisäyksen on arveltu vaikuttavan vesistöjen hiilipitoisuuksiin (Houle ym. Näytteenottotiheys vaihteli huomattavasti vesistötyypeittäin: keskimääräinen toteutunut seurantanäytemäärä oli virtavesissä 7,4, järvissä 3,5, ja rannikkovesissä 4,3 näytettä/vuosi. Kun laskeumamuutoksen vaikutus on vähentynyt, on ilmastonmuutoksen merkitys puolestaan kasvanut ja ilmastonmuutokseen kytkeytyneet lämpötilan kohoaminen, sekä sadannan ja valunnan äärevöityminen ovat lisänneet huuhtoutuvan hiilen määrää (Lepistö ym. Tämä on puolestaan kasvattanut maaperän orgaanisen kokonaishiilen (TOC) huuhtoutumista ja lisännyt vesistöjen TOC-pitoisuuksia (Monteith ym. Metsätalouden vaikutusta vesistökuormitukseen on Suomessa tutkittu 1990-luvulta lähtien mm
2016). TOC-pitoisuuksien tilastollisesti merkitsevät muutokset. Myöskään Kyrönjoen-Lapuanjoen valuma-alueilla ei nousevia pitoisuuksia juurikaan havaittu, vaikka kummankin joen jokisuulla nousu oli selkeä. Ainakin Perämerellä nousu johtuu jokien kasvaneista TOC-virtaamista (Räike ym. TOC-pitoisuuksien nousu ei rajoittunut pelkästään kaikista turvevaltaisimmille alueille, vaan pitoisuuksien nousua oli havaittavissa myös eteläisen Suomen maatalousvaltaisilla valuma-alueilla. Kuva 4. TOC-pitoisuuksien prosentuaaliset, tilastollisesti merkitsevät (Mann-Kendall, p<0,05), muutokset vesistötyypeittäin ja seuranta-asemien lukumäärä. / yhteensä 2.7 20 30.1 226 66.7 500 746 Taulukko 1. Järvien ja rannikon arvot kuvaavat päällysveden pitoisuuksia. Laskeva (%) N Ei trendiä (%) N Nouseva (%) N Yhteensä Järvi 3.6 10 23.7 66 72.8 203 279 Puro 11.9 7 44.1 26 44.1 26 59 Joki 0.8 3 33.8 121 65.4 234 358 Rannikko 0.0 26.0 13 74.0 37 50 ka. Vuoden keskimääräisten TOC-pitoisuuksien muutos vesistötyypeittäin jaksolla 1990?2020. 7 Vesitalous 5/2022 HIILI VESISTÖISSÄ. noususta. Nousevia TOC-pitoisuuksia havaittiin kaikkialla Suomessa, mutta Lapissa niitä oli selkeästi muuta maata vähemmän (Kuva 4 ). Reittivesistöistä tummuminen näkyi mm. Monilla isoilla järvillä tummumisen lisääntyminen oli havaittavissa: Saimaa (monet eri alueet), Pielinen, Päijänne, Näsijärvi ja Oulujärvi. Kuva 3. Iisalmen, Saarijärven ja Rautalammin reiteillä
8 www.vesitalous.fi HIILI VESISTÖISSÄ. -1 ) onkin mitattu Kiiminkijoella syystulvien yhteydessä, elo-marraskuussa. Kiiminkijoella, kuten muuallakin Suomessa, lämpötilat ovat nousseet lämpimimpien vuosien painottuessa voimakkaasti vuoden 2010 jälkeiseen ajanjaksoon (Kuva 5b ). TOC-pitoisuus Kiiminkijoella (a), vuoden keskilämpötila (b), sekä keskivirtaama (c) ajanjaksolla 1990?2020. Hydrometeorologisista taustamuuttujista tarkasteltiin virtaamaa ja lämpötilaa, joiden osalta Kiiminkijoen aineisto saatiin ympäristöhallinnon tietokannoista ja Ilmatieteen laitoksen avoimesta data-aineistosta. Korkeimmat TOC-pitoisuudet (>20 mg . Tämä oli havaittavissa myös virtaamissa, sillä korkein vuosivirtaama mitattiin vuonna 2020 ja toiseksi korkein vuonna 2015 (Kuva 5c ). -1 korkeampia kuin jakson alussa (1990?1995), mutta hajontaa on paljon (Kuva 6 ). 2020). Pitoisuuksien nousu samansuuruisilla virtaamilla viittaa humuksen hajoamisprosessien voimistumiseen, mikä on lisännyt huuhtoutumiselle alttiin hiilen määrää. Kiiminkijoen vesistöalueella turvemaita on paljon (40 %), ja niistä valtaosa on ojitettu, mikä näyttää kasvavien hiilivirtojen ohella vaikuttavan merkittävästi myös jokien rannikkovesiin kuljettaman typpikuormituksen lisääntymiseen (Räike et al. Kiiminkijoella TOC-pitoisuuden ja vuorokausivirtaaman suhde on muuttunut viimeisten kolmenkymmenen vuoden aikana: jakson lopulla (2015?2020) pitoisuudet olivat kaikilla virtaamatasoilla, alivirtaamista ylivirtaamiin, 3-4 mg . Kiiminkijoella TOC-pitoisuuksien Kuva 5. TOC-Pitoisuusmuutosten taustalla olevat hydrometeorologiset tekijät – esimerkkinä Kiiminkijoki Kiiminkijoen TOC-pitoisuus kasvoi 1990?2000 luvuilla (Kuva 5a ), minkä jälkeen 2010-luvulla kasvu on tasaantunut. Toisaalta sekä tutkimusjakson kylmin vuosi 2010 (?1,8 °C) että lämpimin vuosi 2020 (2,1 °C) ajoittuivat tutkimusjakson loppukolmannekselle antaen viitteitä sääolosuhteiden äärevöitymisestä. Syystulvien arvioidaan yleistyvän ilmastonmuutoksen edetessä ja lisäävän hiilikuormitusta vesistöihin
Kuva 6. & Ukonmaanaho, L. 2022. H., Räike, A., Hartikainen, H. 2022). SysteemiHiili-hankkeen jatkotutkimuksissa pyrimme selvittämään näiden tekijöiden merkitystä valtakunnallisesti. T., Stoddard, J. Härkönen, L.H., Lepistö, A., Sarkkola, S., Kortelainen, P. Science of the Total Environment 536: 914–923. Part 1, 150499. Science of the Total Environment 10 (747):141539. ja Vesely, J. N. L., Jeffries, D. Vesistöjen tummumisen hillintä edellyttää systeemistä muutosta turvemaiden metsätalouden toimintatavoissa. Trends in hydrometeorological conditions and stream water organic carbon in boreal forested catchments. Monteith, D. Science of the Total Environment 408(1): 92–101. Influence of hydromorphologic variables of forested catchments on the increase in DOC concentration in 36 temperate lakes of eastern Canada. Lämpenevä ilmasto, syysja talviaikaisten vesisateiden ja tulvien lisääntyminen ja roudan väheneminen ovat tekijöitä, jotka tulevat pitämään humuskuormituksen tulevaisuudessakin korkealla tasolla. Xiao, Y. 2014. ja Finér, L. Kansallisella tasolla tarvitaan paikallisia, erityisesti turvemaiden metsätalouden toimintatapoihin liittyviä muutoksia ja vesiensuojelutoimenpiteiden tehostamista (Härkönen ym. Ambio 49(2): 460–474. D., de Wit, H. Hankkeen seuraavassa vaiheessa tullaan tarkastelemaan valumaalueen maankäytön ja puustotekijöiden vaikutusta havaittuun tummumiskehitykseen. Aquatic Sciences 78(3): 505–523. N. Long-term trends (1975-2014) in the concentrations and export of carbon from Finnish rivers to the Baltic Sea: organic and inorganic components compared. ‘ Thickness of peat influences the leaching of substances and greenhouse gas emissions from a cultivated organic soil ‘, The Science of the Total Environment, vol. Orgaanisen hiilen muodostumiseen, liukenemiseen maaperästä ja huuhtoutumiseen vesistöihin vaikuttavat monet samanaikaiset tekijät, joiden merkitys vaihtelee maantieteellisesti. L., Evans, C. Increases in organic carbon and nitrogen concentrations in boreal forested catchments — Changes driven by climate and deposition. Räike, A., Kortelainen, P., Mattsson, T. Nature 450: (7169). V. Toisaalta on mahdollista, että maankäyttö vaikuttaa eri suuntaan kuin ilmasto: vähemmän intensiivisen maankäytön positiivinen vaikutus alkaa näkyä Kiiminkijoen aikasarjassa 2010-luvun lopulla (Kuva 5a ). TOC-pitoisuuden riippuvuus virtaamasta tutkimusjakson alussa (1990?1995) ja lopussa (2015?2020). 2021. Peatland drainage a missing link behind increasing TOC concentrations in waters from high latitude forest catchments. Johtopäätöksiä Suomen vesistöjen tummuminen ilmentyy laajamittaisesti kaikissa vesistötyypeissä, mutta esimerkiksi Kiiminkijoella voimakkaimman tummumisen vaihe näyttäisi tasaantuneen. Sarkkola, S., Koivusalo, H., Laurén, A., Kortelainen, P., Mattsson, T., Palviainen, M., … Finér, L. Vesitalous 5/2022. Dissolved organic carbon trends resulting from changes in atmospheric deposition chemistry. Yli-Halla, M, Lötjönen, T, Kekkonen, J, Virtanen, S, Marttila, H, Liimatainen, M, Saari, M, Mikkola, J, Suomela, R & Joki-Tokola, E. 2020. 2007. Drainage for forestry increases N, P and TOC export to boreal surface waters. Science of the Total Environment: 762. Nutrient export from Finnish rivers into the Baltic Sea has not decreased despite water protection measures. Estuaries and Coasts 38(2): 466–481. Näin ollen tummumisen voimakas väheneminen ei vaikuta todennäköiseltä ilman voimakkaita, globaaleja ilmastonmuutoksen torjuntaan tähtääviä toimenpiteitä. Iron as a source of color in river waters. Lepistö, A., Räike, A., Sallantaus, T. Houle, D., Khadra, M., Marty, C., & Couture, S. ja Thomas, D. Virtaama (m³/s) TO Cpi to isu us (m g/ l) 30,0 20,0 10,0 0,0 1000,0 100,0 10,0 1,0 2015-2020 1990-1995 y = 10,66x 0,1076 R² = 0,2877 y = 8,2703x 0,1102 R² = 0,3548 Kirjallisuus Finér, L., Lepistö, A., Karlsson, K., Räike, A., Härkönen, L., Huttunen, M., Joensuu, S., Kortelainen, P., Mattsson, T., Piirainen, S., Sallantaus, T., Sarkkola, S., Tattari, S. Science of the Total Environment 774: 145150. A., Forsius, M., Høgåsen, T., Wilander, A., Skjelkvåle, B. Fleming-Lehtinen, V., Räike, A., Kortelainen, P., Kauppila, P. & Räike, A. 2021. 2022. Science of The Total Environment 780: 146627. 2020. ja Thomas, D. 2021. 2016. 806, no. M., & Laudon, H. muutokset näyttäisivät siten noudattavan ennusteita ilmastomuutoksen vaikutuksesta humuskuormitukseen. S., Vuorenmaa, J., Keller, B., Kopécek, J. Organic Carbon Concentration in the Northern Coastal Baltic Sea between 1975 and 2011. Räike, A., Taskinen, A., & Knuuttila, S. ja Vähätalo, A. 2009. 2015. Virtaama (m³/s) TO Cpi to isu us (m g/ l) 30,0 20,0 10,0 0,0 1000,0 100,0 10,0 1,0 2015-2020 1990-1995 y = 10,66x 0,1076 R² = 0,2877 y = 8,2703x 0,1102 R² = 0,3548 9 Vesitalous 5/2022 HIILI VESISTÖISSÄ. Nieminen, M., Sarkkola, S., Sallantaus, T., Hasselquist, E
Humusjärvien tummuminen muuttaa koko vesiekosysteemiä Kirkkaan järven tummuminen muuttaa vesipatsaan valaistusta ja näkösyvyyttä absoluuttisesti enemmän kuin järven, jonka väriluku on jo lähtötilanteessa korkea (Kuva 1 ). Esimerkiksi turvetuotannon ympäristöluvissa ei pääsääntöisesti ole lupamääräyksiä tummentavaa kuormitusta koskien. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 Sy vy ys (m ) Veden väri (mg Pt/l) 100 200 300 400 500 600 700 800 900 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 Nä kö yv yy s (c m ) Veden väri (mg Pt/l) 10 www.vesitalous.fi HIILI VESISTÖISSÄ. Vesien ekologinen luokittelu on suunniteltu erityisesti rehevöitymistä ajatellen, eivätkä siinä käytetyt mittarit kaikilta osin kuvaa tummenemisen aiheuttamia muutoksia kovinkaan hyvin. Näitä tekijöitä ovat ilmastonmuutos ja happaman laskeuman väheneminen, sekä monilla alueilla myös valuma-alueiden maankäyttö, kuten ojitukset ja turvetuotanto (Asmala ym. 2016). 2021). V esien tummuminen on vakava ympäristöongelma niin Suomessa kuin maailmanlaajuisestikin (Weyhenmeyer ym. Siksi vesistöjen humuskuormituksen seurantaan on kehitettävä uusia menetelmiä. Koska humuskuormituksen vaikutuksia ei tunneta hyvin, tummenemisen vaikutuksia ei aina pidetä merkittävinä, mikäli vastaanottava vesistö on luonnostaan tummavetinen. 2020). HUMI-projektin aineistoa. SATU ESTLANDER dosentti, Helsingin yliopisto satu.estlander@helsinki.fi SALLA RAJALA FM, Helsingin yliopisto, salla.rajala@helsinki.fi JUKKA HORPPILA professori, Helsingin yliopisto jukka.horppila@helsinki.fi Järvien tummuminen on vakava ympäristöongelma, joka johtuu pääasiassa lisääntyneestä humuskuormituksesta. Uusia mittareita humuskuormituksen seurantaan Kuva 1. 2019, Estlander ym. Voimistuneen kuormituksen taustalla on lukuisia tekijöitä, joiden merkitys vaihtelee alueellisesti. Siksi vesiensuojelussa tummumiseen onkin kiinnitetty vähemmän huomiota kuin rehevöitymiseen. Veden värin vaikutus tuottavan kerroksen paksuuteen (yläkuva) ja näkösyvyyteen (alakuva) Eteläja Keski-Suomen järvissä (n = 67). Laajasti käytössä olevat BAT-tekniikkaa edustavat pintavalutuskentät ovat tässä suhteessa tehottomia ja usein jopa lisäävät humuskuormitusta (Karppinen & Postila 2015). Tummuminen jää vähälle huomiolle vedenlaadun seurannoissa, sillä seurantamenetelmät perustuvat pääosin järvien rehevöitymistä kuvaaviin muuttujiin, jotka eivät monilta osin kuvaa tummenemisen aiheuttamia muutoksia. Tummuminen aiheutuu pääosin lisääntyneestä humuksesta, jota mitataan usein liuenneena orgaanisena hiilenä (DOC), sekä raudan kuormituksesta vesistöihin (Kritzberg ym. Merkittävä syy tälle on, että suurelta osin liuenneista aineista aiheutuvan tummentavan kuormituksen hallitseminen on hyvin haasteellista
Pääsääntöisesti rehevöitymislähtöinen tulkinta on kuitenkin se, että kasvava kalabiomassa kuvaa tilan huononemista. Kelly ym. Kuten aiemmin todettiin, kehityskulku voi kuitenkin olla toisenlainen, kun häiriötekijänä onkin tummuminen. Siksi ekologisessa luokittelussa pitäisi ottaa huomioon, että kasviplanktonbiomassan aleneminen voi merkitä järven tilan heikkenemistä. Parkanon Harjulampi kesällä 2020. Kuva: Kari Sainio. Ulpukan klorofyllisisältö on lupaava tummumisen indikaattori. Kuva: Miia Nurmesniemi. Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että järven DOC-pitoisuuden ylittäessä tietyn tason, ekosysteemi voi muuttua ravinnerajoitteisesta valorajoitteiseksi ja DOC-pitoisuuden noustessa edelleen tuottavuus tavallisesti laskee. 2021, kuva 1). 2018). Tämä ei sovi yhteen tummumisen vaikutuksien Kuva 2. DOC-arvot 10-15 mg vastaavat värilukuja noin 66-130 mg Pt/. Siten tummavetisen järven pienikin väriluvun nousu voi vaikuttaa merkitsevästi kalojen kasvunopeuteen. Heinäkuussa 2020 veden DOC-pitoisuus oli 26 mg/. Tämä ei kuitenkaan pidä paikkaansa. Tummavetisissä järvissä pienetkin muutokset veden laadussa voivat aiheuttaa merkittäviä muutoksia eliöiden toiminnoissa, koska elinolosuhteet ovat jo lähtökohtaisesti haastavat. aiheuttaa näkösyvyydessä vain noin 10 cm aleneman (Estlander ym. 2015, Kelly ym. Kuva 3. Esimerkiksi kaikkien ekologisten järvityyppien kaikissa tilaluokissa kasviplanktonbiomassan aleneminen osoittaa siirtymistä kohti parempaa ekologista tilaa eli lähemmäs luonnontilaa. ja väriluku 255 mg Pt/?. Kuva: Miia Nurmesniemi. Kirkkaissa järvissä humuskuormitus ja siihen usein liittyvä fosforija typpikuormitus voivat aluksi lisätä järven tuottavuutta, mutta ekosysteemin muuttuessa valorajoitteiseksi tuotanto kääntyy laskuun, mikäli DOC-pitoisuus nousee edelleen (esim. Tästä voi syntyä mielikuva, että tummavetisen järven väriluvun nousu ei aiheuta ekosysteemissä merkittäviä muutoksia. ja esimerkiksi väriluvun muutos 100:sta 120:een mg Pt/. Esimerkiksi ahvenen kyky havaita saalis heikkenee tietyn valaistuksen muutoksen vuoksi voimakkaammin alhaisissa kuin korkeissa valotasoissa. Tällaisen muutoksen tapahtumiselle DOC-pitoisuuden raja-arvojen on useissa tutkimuksissa ehdotettu olevan tasolla 10-15 mg/. (esim. 11 Vesitalous 5/2022 HIILI VESISTÖISSÄ. 2018). Ekologinen luokittelu kuvaa lähinnä rehevöitymistä Vesien ekologisen tilan seuranta ja ekologinen luokittelu on laadittu pääsääntöisesti rehevöitymistä ajatellen. Ojitukset kuormittavat Kihniön Paskolampea. Muutokset ekosysteemin toiminnassa voivat kuitenkin olla voimakkaita, esimerkiksi jos ekosysteemi muuttuu valorajoitteiseksi. Rehevöitymisen ja tummumisen vaikutukset ovat osittain saman tyyppisiä, mutta monelta osin kuitenkin erilaisia. Kalastossa on käytössä kaksisuuntainen luokittelu, jossa sekä verkkoyksikkösaaliin kasvaminen että aleneminen voivat indikoida vesistön tilan huononemista. Solomon ym. Kuva 4
A framework for understanding variation in pelagic gross primary production of Lake Ecosystems. 2022). Lisäksi menetelmään liittyvä näytteenotto ja laboratorioanalyysit ovat yksinkertaisia. C., Buffam, I., Fork, M. Solomon, C. Projektin tavoitteena on kehittää järvien humuskuormituksen ilmentäjinä toimivia mittareita. Helsingin yliopiston HUMI-projekti (2018-2027) tutkii parhaillaan tummumisen aiheuttamia muutoksia järviekosysteemeissä. & Huss, M. Kelly, P. Global Change Biology 25: 1395-1408. (2022). (2021). Kritzberg, E.S., Hasselquist, E.M., Škerlep, M., Löfgren, S., Olsson, O., Stadmark, J., Valinia, S., Hansson, L.-A., Laudon, H. (2022). ISBN 978-952-11-4502-5. Siten esimerkiksi maankäytön aiheuttama järvien tummuminen ei nykyistä luokittelua käytettäessä välttämättä heijastu niiden ekologiseen tilaan, vaikka ekosysteemissä aiheutuvat poikkeamat luonnontilasta ovat selkeitä. Sensitivity of freshwaters to browning in response to future climate change. M., Gårdmark, A., Svanbäck, R., Beier, U., Weyhenmeyer, G. C., Arzel, C., Davranche, A., Kahilainen, K.K., Secondi, J., Taipale, S., Lindberg, 695 H., Loehr, J., Manninen-Johansen, S., Sundell, J., Maanan, M., Nummi, P. Karppinen, A. A., Müller, R. Kirjallisuus Asmala, E., Karstensen, J., Räike, A. SulKa – hankkeen loppuraportti. Effects of water colour on pigment content of a floatingleaved macrophyte – implications of lake brownification. (2020). Lisätietoa Hankkeen Facebook -sivut: https://www.facebook.com/HUMIhanke/ Helsingin yliopiston HUMI-hankkeen ja tutkimusryhmän sivut https://www.helsinki.fi/en/researchgroups/?ake-ecosystemdynamics/research/disturbances-in-lake-ecosystems/brownification 12 www.vesitalous.fi HIILI VESISTÖISSÄ. (2018). & Postila, H. 2018). Projektin tutkimukset ovat esimerkiksi osoittaneet, että ulpukan (Nuphar lutea) klorofylli a:b suhde alenee merkitsevästi kun järven veden väri nousee (Horppila ym. & Saros J. (2015). Science of the Total Environment 812: 152420. Tätä puoltaa myös se, että ulpukka on hyvin laajasti erilaisissa vesissä esiintyvä laji. Horppila, J., Pippingsköld, E. Multiple anthropogenic drivers behind upward trends in organic carbon concentrations in boreal rivers. Weyhenmeyer, G. (2019). (2015). A., Norman, M. Ecosystems 18: 376-389. Warmer and browner waters decrease fish biomass production. Monien osa-alueiden kohdalla tämä vaatii uusia aineistoja, mutta jo olemassa olevia aineistoja tulisi lisäksi analysoida tässä tarkoituksessa. Browning of freshwaters: consequences to ecosystem services, underlying drivers, and potential mitigation measures. 2022). Blanchet, C. Turvetuotannon vesistökuormituksen muodostuminen ja sen hallintamahdollisuuksia. A. (2016). Blanchet ym. Artificial ditching of catchments and brownification-connected water quality parameters of lakes. E., Weidel, B. Water Research 205:117674. J. T., Read, J. (2019). Tummenemiseen liittyvää tutkimusta tulisi kaiken kaikkiaan laajentaa, sillä monet tummumisen vaikutukset ovat hyvin vähän tutkittuja (esim. Ecosystems 21: 1364-1376. T., Solomon, C. & Estlander, S. kanssa, sillä tummuminen johtaa usein kalabiomassan alenemiseen (van Dorst ym. HUMI-projekti kehittää humuskuormituksen mittareita Ekologisen tilan luokittelua tulisi kehittää niin, että se ottaa nykyistä paremmin huomioon tummumisen vaikutukset. Projektin tutkimusten perusteella vesikasvien klorofyllisisältö, tietyt eläinplanktonsuvut ja siimallisten kasviplanktonlajien osuus kasviplanktonyhteisössä ovat osoittautuneet lupaaviksi tummumisen indikaattoreiksi. & Tranvik. S., Sadro, S. Ecology and extent of freshwater browning – What we know and what should be studied next in the context of global change. Estlander, S., Pippingsköld, E., Horppila, J. Ambio 49, 375-390. T, Zwart, J.A, Jones, S.E. Environmental Research Letters 14: 124018. Ecosystem consequences of changing inputs of terrestrial dissolved organic matter to lakes: current knowledge and future challenges. Suomen Ympäristökeskuksen raportteja 23. Van Dorst, R. T., Jones, S. Tutkimuksia ollaan parhaillaan tarkentamassa klorofyllipitoisuuksien ajallisen ja paikallisen vaihtelun osalta, mutta ulpukan klorofyllisisällön käyttö tummumisen indikaattorina vaikuttaa lupaavalta. L. L., Karlsson, J., Larsen, S., Lennon, J. Climate Change 134:225-239. Aquatic Botany 181: 103540
Nettoheterotrofisessa vesiekosysteemissä kaikki prosessoitava orgaaninen hiili ja siihen sitoutunut energia ei ole peräisin systeemin omasta fotosynteesistä, vaan tulee osittain vesiekosysteemin ulkopuolelta. alloktoninen hiili: maaekosysteemien fototosynteettisten organismien fotosynteesissään sitoma hiili, joka kulkeutuu vesiekosysteemiin . heterotrofinen: toisenvarainen. Tämän seurauksena tutkimuksen volyymi on kasvanut, tutkimusmenetelmät ovat kehittyneet ja tutkimus muuttunut yhä monitieteisemmäksi. Vesistöjen hiilenkierron tutkimus on näin muuttunut globaaliksi ja liittyy tavoitteeseen ymmärtää paremmin maapallon ilmastosysteemiä. Ilmakehätieteiden keskuksen (INAR) toimintaan. Tutkimukset osoittavat, että vesistöt prosessoivat hiiltä tehokkaasti ja vapauttavat valtaosan valumaalueelta niihin tulevasta hiilestä takaisin ilmakehään. Hiilen prosessoituminen vesistöissä ja vesistöjen kasvihuonekaasut Terminologiaa . Jo termit ’kasvihuonekaasut’, ’hiilinielu’ ja ’hiilenlähde’ kertovat, että vesistöjenkin tutkimus liittyy ilmakehän ja ekosysteemien välisten vuorovaikutusten selvittämiseen. Ihmistoiminnan aiheuttamiin muutoksiin vesistöjen hiilenkierrossa ollaan viimeinkin havahtumassa. Autotrofinen vesiekosysteemi pystyy tuottamaan fotosynteesissään kaikki tarvitsemansa energiapitoiset orgaaniset yhdisteet . Järvemme ja jokemme ovat osa maailmanlaajuista hiilen prosessoinnin ja kuljetuksen jatkumoa, jota ihmistoiminta jatkuvasti muokkaa. autotrofinen: omavarainen. hiilidioksidipitoisuuksista. ANNE OJALA PhD, ryhmäpäällikkö, Luonnonvarakeskus anne.ojala@luke.fi Kirjoittaja on tutkinut järvien hiilenkiertoa noin 30 vuoden ajan ja työskennellyt myös pitkään Helsingin yliopistossa osallistuen mm. . JUKKA PUMPANEN mikrobiologisen biogeokemian professori, Itä-Suomen yliopisto jukka.pumpanen@uef.fi Kirjoittaja on tutkinut erityisesti metsämaan prosesseja ja kasvihuonekaasupäästöjä sekä maaperäja vesiekosysteemien välisiä hiilivirtoja. Väitteli hiilen lateraalisesta kulkeumasta Helsingin yliopistossa vuonna 2020. HELI MIETTINEN FT, tutkija, Luonnonvarakeskus heli.miettinen@luke.fi Kirjoittaja työskentelee metsien, soiden ja vesistöjen hiilenkiertoon liittyvien kysymysten parissa. Pikaisesti arvioiden näyttäisi siltä, että akvaattinen, ilmastonmuutokseen liittyvä tutkimus niin kotimaassa kuin kansainvälisestikin olisi alkanut noin 20 vuotta sitten ja kiihtynyt entisestään, kun kiinnostuksen kohteisiin liitettiin kasvihuonekaasujen lisäksi käsitteet ’hiilinielu’ ja ’hiilenlähde’. Lähestymistavassa tärkeät tunnettavat komponentit ovat järven omien biologisten prosessien ja kaasuemissioiden ohella valuma-alueelta tuleva hiilikuorma, hiilen pitkäaikainen varastoituminen pohjasedimentteihin sekä luusuan kautta poistuva hiili. pyörrekovarianssitekniikka: mikrometeorologinen, turbulenssiin perustuva ilmakehän rajakerroksessa käytettävä menetelmä kaasuvoiden mittaamiseen. Vuon määritystä varten tehdään ajallisesti hyvin tiheästi mittauksia niin ilman virtauksista kuin esim. 13 Vesitalous 5/2022 HIILI VESISTÖISSÄ. autoktoninen hiili: vesiekosysteemin perustuottajien fotosynteesissään sitoma hiili . I lmastonmuutokseen herääminen on lisännyt ekosysteemien hiilenkierron tutkimusta lähes räjähdyksenomaisesti
Pääjärviprojekti, joka nimensä mukaisesti keskittyi KantaHämeessä sijaitsevan Pääjärven tutkimukseen. Näillä menetelmillä saatiin yleiskuva tutkittavasta ilmiöstä, mutta tieto ekosysteemien dynamiikasta jäi vajavaiseksi. Jo aiemmin oli mm. Aina 2000-luvulle asti tutkimukset yleisesti perustuivat hetkellisiin näytteisiin, jolloin laajoissa, useita järviä kattavissa tutkimuksissa näytteitä otettiin vuodessa muutamia kertoja näytteenoton ajoittuessa limnologisesti tärkeisiin ajankohtiin, ja intensiivissäkin tutkimuksissa järvillä saatettiin käydä vain kerran viikossa. kasvihuonekaasujen lähteinä; heterotrofiset ekosysteemit tuottavat hajotusprosessien kautta enemmän hiilidioksidia kuin kuluttavat sitä fotosynteesissään, jolloin pintaveteen muodostuu ilmakehäpäästöihin vaadittava hiilidioksidin ylikyllästys. Tutkimuksen historia ja tulevaisuuden näkymiä Suomessa on kansainvälisestikin vertaillen pitkät perinteet vesistöjen hiilenkierron tutkimuksessa. Tutkimuksen määrälliseen kasvuun liittyy myös menetelmien nopea kehittyminen. Muistettakoon esim. Kenttätyöskentelyssä ollaankin nopeasti siirtymässä jatkuvatoimisiin mittauksiin, jolloin tietoa kerätään vuorokaudet ja vuodet ympäriinsä ja tutkijan rooli muuttuu aineiston kerääjästä sen analysoijaksi. Jo vuosikymmeniä sitten suomalaiset tutkijat mm. Suomalaiset ovat olleet pioneereja esimerkiksi mikrometeorologisen pyörrekovarianssitekniikan käyttöönotossa yhdessä ilmakehäfyysikoiden kanssa. Kierroissa vapautuu niin hiilidioksidia kuin metaaniakin, mutta vaikka metaanin lämmitysvaikutus ilmakeKuva 1. Varsinkin pioneerivaiheessa uudet menetelmät vaatinevat uudentyyppistä, tieteen raja-aidat ylittävää yhteistyötä. 1970-luvun alkupuolella toteutettu ns. Heterotrofialla ja autotrofialla on kiinteä yhteys vesistöjen rooliin esim. Järvien hiilidioksidipäästöt Kasvihuonekaasujen päästöjen kannalta kriittisimmät ajankohdat ovat kevään täyskierto, jolloin talven aikana jään alle kerääntyneet, hajotustoiminnan metaboliakaasut vapautuvat ilmakehään. Kevään ohella tärkeä ajankohta on syystäyskierto, jolloin kesäkerrostuneisuuden vallitessa alusveteen kerääntyneet kaasut pääsevät ilmakehään. Vaikka sen aikaiset tutkimusmenetelmät rajoittivatkin hiilenkierron prosessien tutkimusta, painottuivat tutkimuksessa usein orgaanisen hiilen hajotus. selvittivät metsien ja soiden ympäröimien järvien hiilenkiertoa ja totesivat järvien prosessoivan valuma-alueeltaan tulevaa alloktonista hiiltä sen lisäksi, että niiden omat fotosynteettiset organismit tuottavat uutta autoktonista orgaanista hiiltä. 14 www.vesitalous.fi HIILI VESISTÖISSÄ. Seisommekin tukevasti edeltäjiemme harteilla jatkaessamme hiilen prosessoitumisen ja kaasuemissioiden tutkimista suomalaisissa vesistöissä. Helsingin yliopiston Hyytiälän metsäaseman läheisen Kuivajärven mittauslautta pyörrekovarianssilaitteistoineen. Työn tuloksena on saatu yksityiskohtaista tietoa metsäja suovaltaisten valuma-alueidemme tyyppijärvien kasvihuonekaasupäästöjen ajallisesta dynamiikasta. limnologian professori Ryhänen tutkinut Suomelle tyypillisiä metsäja suovaikutteisia humusjärviä. Niinpä nykyisin laajasti hyväksytty käsitys järvistä nettoheterotrofisina systeemeinä on ollut suomalaisille tutkijoille selvää jo pitkään. Pääjärviprojekti toi vesistötutkimukseen tuoreiden tutkijavoimien ohella uusia tutkimusmenetelmiä ja ekosysteemiekologista ajattelua
(2007) laskivat järvien vuotuiseksi hiilidioksidin kokonaisemissioksi 0,11 P g hiiltä (C). Vaikka tulokset ovatkin linjassa järvien heterotrofiaolettaman kanssa, paljastivat jatkuvatoimiset mittaukset niin Valkea-Kotisesta kuin Kuivajärvestäkin keskikesällä säännöllisen ajanjakson, jolloin hiilen vuo on kääntynyt järveen päin eli järvet toimivat lyhytaikaisesti hiilennieluna. Talousmetsien ympäröimällä, tuulille alttiimmalla suuremmalla Hyytiälän Kuivajärvellä kevään ja syksyn täyskiertojen osuudet vuosiemissiosta ovat noin 28 % ja 43 %. hässä on moninkertainen hiilidioksidiin verrattuna, on sen merkitys hiilen kierrossa vähäinen. Ainoastaan Valkea-Kotisesta on selvitettävissä, mikä on pitkäaikaiskertymän suhde kasvihuonekaasupäästöihin, so. Kuivajärvi ja sen metsäinen valuma-alue. Vuositasolla Valkea-Kotisen ilmakehään vapauttaman hiilen määrä on 35,1 g C m -2 eikä vuosiemissio vaihdellut 6-vuotisen mittausjakson aikana. 2022). Myös Vanajaveden vuoden mittainen pyörrekovarianssimittaus antoi vastaavan tuloksen. Mittausmenetelmien kehittyessä ja vesialueiden kokonaispinta-alan arvion tarkentuessa ovat globaalit arviot kasvaneet. Päästöjen takana ovat niin hiilensidonnan kuin hajotuksenkin prosessit. 2018). 2011). Vertailun vuoksi – koko maailmassa on yhteensä yhdeksän järveä ja neljä tekoallasta, joista on tehty kattavia mittauksia. Lammin Evolla Kotisten aarnialueen keskellä sijaitseva Valkea-Kotinen kertoo meille luonnontilaisen, metsän ympäröimän järven toiminnasta. vapaan veden menetelmiä, jotka aiempaa paremmin huomioivat mm. Virtavesien osalta globaali arvio vuosittaiKuva 2. Suomessa on neljä kasvihuonekaasujen osalta pyörrekovarianssitekniikalla intensiivisesti tutkittua järveä. ilmiöiden takana olevat fysikaaliset prosessit (Provenzale ym. jääkauden jälkeinen holoseeni, on selvää, että järviemme pohjasedimenteissä on suuri hiilen varasto. Globaali näkökulma Ensimmäinen varteenotettava globaali estimaatti järvien hiilipäästöistä julkaistiin noin 15 vuotta sitten, jolloin Cole ym. Kuivajärvessä päästö on ollut 3-vuotisen mittausjakson aikana noin kaksinkertainen eli 76,9 g m -2 , ja vuosien väliset erot ovat olleet huomattavia (Golub ym. Kun tarkastelujakso on riittävän pitkä, esim. kuinka intensiivisesti järvet prosessoivat hiiltä. Fotosynteesin ja siitä vastaavan kasviplanktonin merkitys järviemme ilmastonmuutoksen ja tummumisen muuttamalle hiilenkierrolle ja kasvihuonekaasujen päästöille vaatinee jatkossa perinteisistä mittausmenetelmistä poikkeavia jatkuvatoimisia ns. Tranvik ym. julkaisivat vuonna 2009 hiilidioksidin vuosiarvion 0,53 P g C ja vuonna 2016 Holgerson ja Raymond päätyivät lukuarvoon 0,485 P g C. Kevättäyskierroltaan epätäydellisellä Valkea-Kotisella keväisen hiilidioksidiemission merkitys on vuositasolla vain noin 13 % ja syksyn täyskierron vastaavasti 77 % (Huotari ym. ValkeaKotisen hiilidioksidiemissio on 10–30-kertainen suhteessa sedimentin hiilen pitkäaikaiskertymään eli järvi prosessoi suurimman osan sinne saapuneesta ja siellä tuotetusta orgaanisesta hiilestä. Hiilinielu kertoo fotosynteesiaktiivisuudesta, joka keskikesällä on tarpeeksi voimakasta kääntämään hiilidioksidivuon ilmakehästä järveen. 15 Vesitalous 5/2022 HIILI VESISTÖISSÄ
https://doi.org/10.1007/s10021006-9013-8. 2006. Pilla ym. 2019). Suorissa vuonmäärityksissä käytetäänkin edelleen usein manuaalisia pienen mittakaavan kammiomittauksia, minkä lisäksi arvioinnissa usein turvaudutaan pintaveden kaasupitoisuutta hyödyntäviin malleihin. flux measurements over a boreal lake: Five years of eddy covariance data. Lakes and reservoirs as regulators of carbon cycling and climate. concentration measurements. 2019. 2022. https://doi.org/10.1002/essoar.10511763.1 Holgerson, M. 2018. & Vesala, T. Earth and Space Science Open Archive. http://doi.org/10.1038/ngeo2654 Huotari, J., Ojala, A., Peltomaa, E., Nordbo, A., Launiainen, S., Pumpanen, J., Rasilo, T., Hari, P. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences 119, 1861-1878. High-frequency productivity estimates for a lake from freewater CO. Ecosystems 10, 172-185. R., Maher, D. Eli on mahdollista, että ValkeaKotisen ja Kuivajärven välinen vuosiemission ero selittyy ihmistoiminnalla, mutta varmuutta tästä ei vielä ole. Valuma-alueen nettohiilitase Erityisesti orgaanisen liuenneen hiilen kulkeutuminen vesistöihin voidaan yhdistää maaekosysteemeihin ja niiden tuottavuuteen (Pumpanen ym. 2007. & Raymond, P. & Weyhenmeyer, G. Nature Geoscience 9, 222-226. 2014). Biogeosciences, 15, 2021-2032. Tutkimuksen edetessä luvut vielä tarkentunevat, vaikka itse hiilidioksidivoiden mittaukseen ei toistaiseksi olekaan olemassa standardisoitua menetelmää. https://doi.org/10.5194/bg-15-2021-2018 Regnier, P., Resplandy, L., Najjar, R. J., Striegl, R. T. 2022. J. Plumbing the global carbon cycle: Integrating inland waters into the terrestrial carbon budget. https://doi.org/10.1038/ s41586-021-04339-9 Tranvik, L. 2022. Valtaosa tästä hiilestä vapautuu vesistöjen hiilen prosessoinnin kautta takaisin ilmakehään. Nature 603, 401-410. F., McDowell, W. & Melack, J. 2016. Suoraan, pinta-alaintegroivaan vuonmittaukseen soveltuvan pyörrekovarianssimenetelmän laajamittaisen käytön esteenä mm. & Ciais, P. Anthropogenically driven climate and landscape change effects on inland water carbon dynamics: What have we learned and where are we going. Webb, J. A., Middelburg, J. Geophysical Research Letters 38, L18401, https://doi:10.1029/2011GL048753 Pilla, R. 2014. and CH. 2011. Limnology and Oceanography 54, 2298-2314. & Shi, X. 2022). G., Duarte, C. Global Change Biology 2022, http://10.1111/gcb.16324 Pumpanen, J., Lindén, A., Miettinen, H., Kolari, P., Ilvesniemi, H., Mammarella, I., Hari, P., Nikinmaa, E., Heinonsalo, J., Bäck, J., Ojala, A., Berninger, F., Vesala, T. Precipitation and net ecosystem exchange are the most important drivers of DOC flux in upland boreal catchments. The importance of carbon fluxes in net ecosystem carbon budgets: A catchment-scale review. monitorointitutkimuksessa ovat teknistieteellisten haasteiden ohella laitteistojen korkea hinta. 2022). selle hiilidioksidipäästölle on 3,56 P g C (kts. J., Downing, J. B., ……. Esimerkiksi lauhkean ja boreaalisen vyöhykkeen metsäisiltä valuma-alueilta on tehty vain 12 nettohiilitasetarkastelua, joiden mukaan metsien nettotuotannosta noin 9 % poistuu akvaattisiin ekosysteemeihin (Webb ym. emissions from very small ponds. M. T., Caraco, N. Tutkimuksista ei vielä selviä, kuinka suuri osa vesistöjen kautta poistuvasta hiilivuosta on pohjoisilla alueilla ihmistoiminnan perua, mutta viimeaikaisten globaalien arvioiden mukaan vesistöihin kulkeutuu ihmistoiminnan seurauksena nykyään noin 20 % enemmän hiiltä kuin ennen teollistumista (Regnier ym. Long-term direct CO. G. M., Kortelainen, P., Downing, J. A. Diel to interannual variation in carbon dioxide emissions from lakes and reservoirs. & Finlay, K. http://doi:10.1002/2014JG002705 Provenzale, M., Ojala, A., Heiskanen, J., Erkkilä, K-M., Mammarella, I., Hari, P., & Vesala, T. J., Prairie, Y. R. A. H., Tranvik, L. https://doi.org/10.1007/s10021-018-0284-7 16 www.vesitalous.fi HIILI VESISTÖISSÄ. Tutkittavaa siis vielä riittää. Varsinaisia ekosysteemien nettohiilitaseita, joissa kriittinen komponentti on usein lateraalinen eli maaekosysteemeistä vesistöihin kulkeutuva hiilivuo, on kuitenkin toistaiseksi julkaistu vähän. Kirjallisuus Cole, J. Samoin kuin ilmakehän ja vesistöjen välisiä vuorovaikutuksia tutkittaessa myös tässä tarvitaan tieteidenvälistä yhteistyötä eli vesitutkijoilla pitää olla yhteinen kieli ja tutkimusmenetelmät maaekosysteemien tutkijoiden kanssa. Kaikissa menetelmissä tulosten skaalaaminen laajempaan alueelliseen mittakaavaan on haaste, ja esim. Turvemaavaltaisilla valuma-alueilla 40 % nettohiilenvaihdosta saattaa siirtyä vesiekosysteemeihin. pintaveden kaasupitoisuuksien käyttö mallitarkasteluissa vaatii kaasunvaihtokertoimen keskeisen roolin vuoksi järvifysiikan tuntemusta. Golub, M., Koupaei-Abyazani, N., Vesala, T., ……. A. The land-to-ocean loops of the global carbon cycle. M., Griffiths, M. A., Gu, L., Kao, S., McManamay, R., Ricciuto, D. & Desai, A. A., Cotner, J. Ecosystems 22, 508-527. R., Santos, I. Large contribution to inland water CO
Oulun yliopiston virtavesiekologian tutkimusryhmä on viime vuosina selvittänyt ruskistumisen vaikutuksia virtavesiekosysteemien monimuotoisuuteen, toimintoihin ja ravintoverkkomuutoksiin niin manipulatiivisen kokeellisen tutkimuksen keinoin kuin kattavien maastoaineistojen avulla. Koillismaan alueella sijaitsevien tutkimuspurojen DOC-pitoisuuden havaittiin selittyvän ensisijaisesti (R²=0.20) valuma-alueen turvemaaosuudella, mikä korostaa valumaalueen luontaisten ominaisuuksien merkitystä vesiemme humuspitoisuuden säätelyssä. Ruskistumisen vaikutuksista virtavesien monimuotoisuuteen ja toimintaan tiedetään kuitenkin verrattain vähän. Vaikka metsien uudisojitus kiellettiin jo lähes 30 vuotta sitten ja vanhojen ja heikosti turvemaata kuivattavien ojien kunnostusojitusta tehdään nykyään yhä enenevissä määrin harkiten, ovat ojituksen tehovuosien (1960– 1980) jäljet jättäneet pitkään vuotavat haavat maaperäämme. Vesien tummuus onkin siis luontainen ilmiö suomalaisissa virtavesissä, ja niiden eliöyhteisöt ovat osin jo sopeutuneet tähän. Metsätaloustoimenpiteistä turvemaiden ojitus on kuitenkin aiheuttanut Suomessa viime vuosina eniten keskustelua niin tutkijapiireissä kuin kansan keskuudessakin ja on eittämättä vahvin yksittäinen vesiemme ruskistumista kiihdyttävä maanmuokkaustoimenpide (ks. veden rautapitoisuuden muutokset, maaperän toipuminen happamoitumisesta) suhteellinen merkitys on edelleen epäselvä, on ilmeistä, että ruskistumisella on merkittäviä vaikutuksia veden laatuun, vesieliöyhteisöjen rakenteeseen ja toimintaan ja sitä kautta moninaisiin vesistöjen tarjoamiin ekosysteemipalveluihin (Solomon ym., 2015). jäännösvaihtelu) oli epälineaarisesti yhteydessä valuma-alueen turvemaiden ojitusintensiteettiin. Ruskistuminen uhkaa virtavesien ravintoverkkoja ja monimuotoisuutta 17 Vesitalous 5/2022 HIILI VESISTÖISSÄ. Uudet tutkimustuloksemme osoittavat, että ruskistuminen heikentää merkittävästi virtavesien ravintoresurssien määrää ja laatua sekä köyhdyttää virtavesilajiston monimuotoisuutta. Sen sijaan se liuenneen orgaanisen hiilen määrän vaihtelu, mitä regressiomalli ei selitä (ns. Asmala ym., 2019; Estlander ym., 2021; Nieminen ym., 2021). Tämä taas on seurausta havupuuja turvemaavaltaisten alueiden suuresta osuudesta valuma-alueella (Kortelainen, 1993). TIMO MUOTKA FT, professori Oulun yliopisto, Ekologian ja genetiikan tutkimusyksikkö timo.muotka@oulu.fi Virtavesien nykytila on sekä Suomessa että globaalisti huolestuttava, ja kiihtyvä ruskistuminen varjostaa niiden tulevaisuutta entisestään. Metsien päätehakkuut ja niiden yhteydessä tehtävät maanmuokkaustoimenpiteet kiihdyttävät paikallisesti liuenneen orgaanisen hiilen (DOC) kulkeutumista vesistöihin (mm. V arhaisimmat havainnot vesistöjen ruskistumisesta olivat valtaosin suurten pohjoisten järvien aikasarjahavaintoja, mutta sittemmin aiheeseen liittyvät tutkimukset ovat osoittaneet, että ruskistumista tapahtuu myös pienissä latvapuroissa (Fork ym., 2020) ja sen vaikutukset ulottuvat aina rannikkovesiekosysteemeihin asti (Andersson ym., 2015). Vaikka ruskistumisilmiön taustalla olevien mekanismien (mm. Laudon ym., 2009). Suomen vesistöille on tyypillistä korkeasta humuspitoisuudesta johtuva veden tumma väri. Vaikka pohjoisten vesistöjen ruskistuminen on seurausta useista yhtäaikaisista ympäristömuutoksista, on kiistatonta, että metsätalouden toimenpiteet ovat voimistaneet ruskistumiskehitystä Suomessa merkittävästi. Puroveden DOC-pitoisuus suhteessa regressiomallin ennusteeseen kasvoi merkittävästi valumaalueen ojitusintensiteetin ylittäessä noin 20 %, mikä kuvastaa intensiivisen metsäojituksen merkitystä virtavesien humuskuorJUSSI JYVÄSJÄRVI FT, dos, tutkijatohtori Oulun yliopisto, Ekologian ja genetiikan tutkimusyksikkö jussi.jyvasjarvi@oulu.fi Kirjoittaja on vesiekologi, jonka tutkimus liittyy eri ympäristöhäiriöiden vaikutuksiin vesiekosysteemien monimuotoisuudessa, rakenteessa ja toiminnassa
Katkoviiva kuvaa paikallisen polynomiregressiomallin (LOESS) sovitetta. Kokeellinen tutkimus tarjoaa mahdollisuuden luontaisesta ympäristövaihtelusta johtuvan ”hälinän” vähentämiseen, mahdollistaen esimerkiksi ruskistumisen ja muiden yhtäaikaisten ympäristöhäiriöiden suhteellisen merkityksen tarkastelun kontrolloiduissa ja toistettavissa olosuhteissa. Valuma-alueen turvemaaosuuden (%) ja liuenneen orgaanisen hiilen pitoisuuden lineaarisen regressiomallin jäännösvaihtelu on yhteydessä turvemaiden ojitusintensiteettiin (%) Koillismaan latvapuroissa. mituksen taustalla (Kuva 1 ). Yllä kuvatut tulokset kuitenkin osoittavat, että turpeen nosto myötävaikuttaa latvapurojen humuskuormitukseen ja on siten osa vesiemme ruskistumiskehitystä. Kuuden 24 m pitkän ja 1,5 m leveän keinotekoisen virtavesiuoman jakaminen pienempiin noro-kokoluokan koeyksiköihin mahdollistaa kahden tai peräti kolmen yhtäaikaisen häiriötekijän manipulatiivisen tutkimuksen, millä voidaan osoittaa näiden tekijöiden erillisja yhdysvaikutuksia sekä mahdollisia vuorovaikutuksia. Turvetuotannon roolista vesiemme ruskistumiskehityksessä on kiistelty jo vuosia, ja sen vesistövaikutukset ovatkin paikallisia, sadannasta riippuvaisia ja siten usein haastavia todentaa. Tulosten mukaan ruskistuminen johtaa purojen perustuotannon merkittävään heikkenemiseen (Kuva 3a Jyväsjärvi ym., 2022). Kokeessa osa koeuomista peitettiin varjostuskankaalla rantapuuston poiston vaikutusten todentamiseksi. Kokeen aikana koepuroista mitattiin mm. Merkittävä osa selvimmin mallin ennusteesta poikkeavista tutkimuskohteista oli puroja, joiden valuma-alueella oli käynnissä olevaa turvetuotantoa (Kuva 1 ). Vuonna 2018 toteutetussa tutkimuksessamme manipuloimme koepurojen ruskistumista lisäämällä koeyksiköihin ruskohiilestä kemiallisesti eristettyä humustiivistettä (Huminfeed, Humin-tech GmbH, Düsseldorf, Saksa). Käsittelemätön kontrolliyksikkö on kuvassa vasemmalla, oikealla on keskimääräisen ruskistumiskäsittelyn yksikkö ja keskellä on korkean ruskistumiskäsittelyn yksikkö. Tutkimusryhmämme on viime vuosina hyödyntänyt Luonnon varakeskuksen Paltamon tutkimusaseman koepuroja ruskistumis tutkimuksessa. Luonnontilaisille ja kirkasvetisille latvapuroille tyypilliset piilevät (Bacillariophyceae) kärsivät ruskistumisesta eniten, ja piilevien sisältämät ja kuluttajien (esim. Turvetuotantoa valuma-alueellaan sisältävät tutkimuspurot on kuvattu tummanruskeilla symboleilla. Koeuomien veden väriä ja liuenneen orgaanisen hiilen pitoisuutta manipuloitiin lisäämällä koeyksiköihin ruskohiilestä valmistettua Huminfeed-humustiivistettä. 18 www.vesitalous.fi HIILI VESISTÖISSÄ. Kuva 2. Ruskistumisen vaikutuksia virtavesiekosysteemeissä on tutkittu Luonnonvarakeskuksen Paltamon tutkimusaseman koeuomien avulla. puron pohjaan kerääntyvien päällyslevien perustuotantoa, sekä levien, bakteerien, sienten ja alkueläinten muodostaman biofilmin laadullisia muutoksia rasvahappoja sterolianalyysien avulla. vesiselkärangattomat) ravinnon laadun kannalta keskeiset omega-3 ja omega-6 rasvahappopitoisuudet romahtavat virtavesien ruskistuessa (Kuva 3b ; Kuva 1. Kokeelliset menetelmät ruskistumistutkimuksessa Ruskistumisen ekologisten vaikutusten todentamisen, erityisesti latvapuroissa ja muissa pienvesissä, tekee haastavaksi kattavien biologisten aikasarjojen puutteellisuus, ja toisaalta purojen suuresti vaihtelevat luontaiset ominaispiirteet, joiden seurauksena ruskistumisen vaikutukset voivat jäädä kokonaan havaitsematta. Näin pystyimme tummentamaan veden väriä sekä kohottamaan DOC-pitoisuutta moninkertaiseksi käsittelemättömiin kontrollioloihin verrattuna
Tutkimusryhmämme on selvittänyt ruskistumisen mah dollisia monimuotoisuusja ravintoverkkovaikutuk sia latva puroissa. Latvapuroissa häiriölle herkkien EPT-pohjaeläinten lajirunsaus laskee liuenneen orgaanisen hiilen (DOC) pitoisuuden kasvaessa (a). Virtavesien ruskistumisen monimuotoisuusvaikutukset Perustuotannon määrän ja ravintoresurssien laadun heikentymisen ohella ruskistuminen johtaa muutoksiin virtavesiekosysteemeille keskeisissä ympäristötekijöissä. Maastohavainnot Koillismaan latvapurojen biofilmin laadusta tukivat kokeessa havaittuja tuloksia – biofilmin laatu heikkenee merkittävästi puroveden tummuessa (Jyväsjärvi ym., 2022). Vektorinuolet kuvaavat keskeisten (p < 0.05) ympäristötekijöiden suuntaa ja suhteellista merkitystä yhteisörakenteen säätelyssä. Tulokset osoittavat, että esimerkiksi ihmisen toiminnasta aiheutuville häiriölle herkkien Ephemeroptera(päivänkorennot), Plecoptera-(koski korennot) ja Trichoptera (vesiperhoset) -vesihyönteislahkojen lajirunsaus laskee noin 50 % siirryttäessä kirkkaista (DOC < 5 mg L -1 ) latvapuroista korkean humuspitoisuuden (DOC > 25 mg L -1 ) puroihin (Kuva 4a ). Niin ikään pohjaeläinlajiston rakenne muuttuu merkittävästi ruskistumisgradientilla. Jyväsjärvi ym., 2022). Pohjaeläimistön lajikoostumus muuttuu ruskistumisgradientilla ja puroveden DOC-pitoisuus selittää mitatuista ympäristömuuttujista voimakkaimmin yhteisöjen rakenteen vaihtelua (b). Sammalpeittävyys Puron leveys Veden lämpötila DOC Pohjan rakenteen vaihtelu 19 Vesitalous 5/2022 HIILI VESISTÖISSÄ. Päällyslevien biomassa (a) ja biofilmin sisältämien hyvälaatuisten omega-3 rasvahappojen pitoisuudet (b) Paltamon kokeellisen tutkimuksen eri ruskistumisja varjostuskäsittelyissä. Tämä osoittaa, että kokeellisten tutkimusten tulokset ovat yleistettävissä luonnon olosuhteisiin. Pelkän veden värin tummenemisen sijaan ruskistumisilmiö onkin useimmiten lukuisten yhtäaikaisten häiriötekijöiden muodostama kompleksinen muutos, jolla voi olla merkittäviä ja vaikeasti ennustettavia virtavesiluonnon monimuotoisuutta, rakennetta ja toimintaa horjuttavia vaikutuksia. Ruskeavetisten latvapurojen pohjaeläinyhteisöt eroavat koostumukseltaan kirkasvetisten purojen yhteisöistä (Kuva 4b ), ja liuenneen orgaanisen hiilen pitoisuus nousee analyyseissä keskeisimmäksi yhteisöjen rakenteellista vaihtelua selittäväksi tekijäksi (Kuva 4b ). kutusoraikkoja, heikentäen näin uhanalaisten lohikalojen lisääntymismenestystä. Kuva 3. Kuva 4. Mikäli ruskistumisen taustalla ovat valuma-alueen maankäyttöön liittyvät muutokset, kuten metsäojitus tai turvetuotanto, voi virtavesien luontainen hydrologia muuttua merkittävästi tulvien ja kuivuusjaksojen äärevöityessä. Voimakas humuskuormitus liettää pohjaa ja voi täyttää ja peittää alleen mm. Ellipsit kuvassa b kuvaavat DOC-ryhmien keskipisteen 95 % -luottamusväliä kaksiulotteisessa ordinaatioavaruudessa. Lähes poikkeuksetta lisääntyvän humuskuormituksen yhteydessä valuntavesien ravinnepitoisuudet kasvavat ja vastaavasti veden pH laskee
Response of dissolved organic carbon following forest harvesting in a boreal forest. 2020. Fork, M.L., Sponseller, R.A., & Laudon, H. Science of the Total Environment, 774, 145150. 2009. Kun syyt ovat tiedossa ja keinot tilanteen korjaamiseksi (mm. 2021. 1993. Environmental Research Letters, 14, 124018. 2021. M., & Laudon, H. Osaan Koillismaan tutkimuspuroista on yhteistyössä Luonnonvarakeskuksen kanssa istutettu 1+ -vuotiaita taimenia, ja analysoimalla puroravintoverkon eri tasojen (päällyslevä, selkärangattomat, kalat) rasvahappokoostumusta voimme selvittää, kuinka pitkälle ja missä määrin perustuotannon laadulliset muutokset heijastuvat ravintoverkossa ylöspäin. 20 www.vesitalous.fi HIILI VESISTÖISSÄ. Forest Ecology and Management, 462, 117962. Peatland drainage a missing link behind increasing TOC concentrations in waters from high latitude forest catchments?. Ambio, 44, 345–356. Vesistöjen ruskistumiskehityksen odotetaan jatkuvan tulevaisuudessa, ja tutkimustulostemme perusteella se heikentää virtavesien monimuotoisuutta ja muuttaa ravintoresurssien määrää ja laatua perusteellisesti. Tarkastelumme ei rajoitu pelkästään puroihin, vaan analysoimme myös aikuistuvia vesihyönteisiä saalistavien rantametsän hämähäkkien rasvahappokoostumusta nähdäksemme, ulottuvatko ruskistumisen ravintoverkkovaikutukset myös vesi-metsäekosysteemien rajanpinnan yli. Water Research, 205, 117674. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 50, 1477-1483. Ecosystem consequences of changing inputs of terrestrial dissolved organic matter to lakes: Current knowledge and future challenges. Streams and riparian forests depend on each other: A review with a special focus on microbes. Artificial ditching of catchments and brownification-connected water quality parameters of lakes. Changing source-transport dynamics drive differential browning trends in a boreal stream network. Solomon, C.T., Jones, S.E., Weidel, B.C., Buffam, I., Fork, M.L., Karlsson, J., Larsen, S., Lennon, J.T., Read, J.S., Sadro, S., & Saros, J.E. Laudon, H., Hedtjärn, J., Schelker, J., Bishop, K., Sørensen, R., & Ågren, A. Osa vesistöjen ruskistumisen taustalla olevista mekanismeista on globaaliin ympäristömuutokseen liittyviä ja siten haasteellisia hillitä. Kirjallisuus Andersson, A., Meier, H.E.M., Ripszam, M., Rowe, O., Wikner, J., Haglund, P., Eilola, K., Legrand, C., Figueroa, D., Paczkowska, J., Lindehoff, E., Tysklind, M., & Elmgren, R. Vastauksia näihin kysymyksiin saataneen pian. kalat). Jyväsjärvi, J., Rajakallio, M., Brüsecke, J., Huttunen, K.L., Huusko, A., Muotka, T., & Taipale, S.J. Kortelainen, P. Content of total organic carbon in Finnish lakes and its relationship to catchment characteristics. Nykytutkimuksen valossa lienee kuitenkin selvää, että Suomen vesistöjen ruskistumiskehitystä ohjaa ennen kaikkea metsätalouden tarpeisiin liittyvä maankäyttö. soiden ennallistaminen, metsien jatkuvaan kasvatukseen siirtyminen) olemassa, on muutos parempaan kokonaan omissa käsissämme. Dark matters–contrasting responses of stream biofilm to browning and loss of riparian shading. Ecosystems, 18, 376–389. 2015. Estlander, S., Pippingsköld, E., & Horppila, J. Asmala, E., Carstensen, J., & Räike, A. Global Change Biology, painossa. Multiple anthropogenic drivers behind upward trends in organic carbon concentrations in boreal rivers. Nieminen, M., Sarkkola, S., Sallantaus, T., Hasselquist, E. 2015. Ambio, 38, 381-386. 2022. Nämä mahdolliset ravintoverkkomuutokset tuskin rajautuvat pelkästään puroihin, sillä metsäpurot ja niitä ympäröivät rantametsät ovat voimakkaasti vuorovaikutuksessa keskenään (Tolkkinen ym., 2020), ja virtavedet ruokkivat merkittävissä määrin ympäröivää maaekosysteemiä aikuistuvien vesihyönteisten muodossa. 2019. Mikäli virtavesien ravintoverkon perustana toimivien päällyslevien ja siihen kytkeytyneen muun biofilmin ravitsemuksellinen laatu heikkenee ruskistumiskehityksen myötä, mitä vaikutuksia muutoksella on virtavesien ravintoverkkojen rakenteeseen sekä aineiden ja energian kiertoon siirryttäessä ravintoketjua ylöspäin (levä . Water Resources Research, 56, e2019WR026336. levää laiduntavat selkärangattomat . Jatkotutkimusta tarvitaan Tutkimustuloksemme ruskistumisen aiheuttamasta latvapurojen ravintoresurssien laadullisesta heikkenemisestä nostavat esiin useita jatkokysymyksiä. Tolkkinen, M.J., Heino, J., Ahonen, S.H., Lehosmaa, K., & Mykrä, H. Projected future climate change and Baltic Sea ecosystem management. 2020
Kasviplanktoneiden yhteyttämisväriaineiden koostumus vaihtelee ryhmittäin, minä vuoksi eri kasviplanktonryhmät ovat sopeutuneet erilaisiin valaistusolosuhteisiin. Valaistusolosuhteiden ja kerrostuneisuuden vaikutus kasviplanktoniin Tumma vesi imee tehokkaasti auringon säteilyä, mikä johtaa jyrkkään lämpökerrostumiseen ja korkeaan lämpöstabiilisuuteen erityisesti pienissä ja suojaisissa järvissä. Lämpötila kerrostuneessa järvessä pää osa kasviplanktontuotannosta tapahtuu lämpötilan harppauskerroksen yläpuolella, jonka syvyys voi poiketa valaistun kerroksen syvyydestä. Eri kasviplanktonlajeilla on erilaisia vaatimuksia kasvuolosuhteille ja siksi kasvi planktonin määrä ja koostumus vaihtelee ympäristö olosuhteiden mukaan. Pienet ruskeavetiset järvet voivat kerrostua keväällä heti jäittenlähdön jälkeen. Humusaineksen aiheuttama tummuminen vaikuttaa monella tavalla kasviplanktonin määrään ja laji koostu mukseen sekä fysio logiaan. Valoilmaston muutos ja kasviplanktonille tärkeän fosforiravinteen sitoutuminen humusainekseen vaikuttaa kasviplanktonin syvyyssuuntaiseen esiintymiseen, määrään ja koostumukseen sekä kasviplanktonin aineenvaihduntaan. Tummassa vedessä valo ei pääse tunkeutumaan yhtä syvälle kuin kirkkaassa vedessä, minkä seurauksena valaistun eli tuottavan kerroksen paksuus on matalampi kuin kirkkaissa vesissä. Ilmastonmuutoksen odotetaan lisäävän sateisuutta ja ilman lämpötiloja, minkä puolestaan odotetaan lisäävän jo ennestään suurta vesistöihin kohdistuvaa orgaanisen humusaineksen kuormitusta ja järvivesien tummumista. Monet Suomen noin 180 000 järvestä ovat alttiita tummumiselle. Se minkä aallonpituista valoa on planktonlevien käytettävissä vaikuttaa vedessä esiintyvän kasviplanktonyhteisön koostumukseen. Levien yhteyttämisen kannalta tärkeimmät valon punaiset ja siniset aallonpituudet eivät tunkeudu tummassa humusjärvessä yhtä syvälle, etenkin sininen aallonpituus voi sammua jo hyvin lähellä pintaa. Järvien tummumiseen vaikuttaa ilmastonmuutoksen lisäksi valuma-alueiden palautuminen happamoitumisesta. Järvien tummumisen vaikutus kasviplanktonyhteisöön 21 Vesitalous 5/2022 HIILI VESISTÖISSÄ. Kasviplankton voi yhteyttää vain valaistussa vesikerroksessa. KRISTIINA VUORIO FT, dosentti, erikoistutkija, Suomen Ympäristökeskus SYKE kristiina.vuorio@syke.fi SAMI TAIPALE FT, yliopistonlehtori, Jyväskylän yliopisto, Ympäristötieteiden laitos sami.taipale@jyu.fi MARKO JÄRVINEN FT, dosentti, ryhmäpäällikkö, Suomen ympäristökeskus SYKE marko.jarvinen@syke.fi S uomelle ja ylipäätään boreaaliselle vyöhykkeelle on ominaista suuri metsien ja soiden osuus. Esimerkiksi nielulevien suurta osuutta monissa humusjärvissä selittänee osaltaan niiden sisältämä yhteyttämisväriaine fykoerytriini, joka absorboi humusvesissä syvemmälle tunkeutuvia valon punaisia aallonpituuksia. Kasvaakseen kasvi plankton tarvitsee valoa ja ravinteita. Valumaalueelta tuleva humuskuormitus lisää järvien tummumista ja vaikuttaa valon tunkeutumiseen, lämpötilakerrostuneisuuteen ja ravinteiden saatavuuteen. Merkittävä osa DOM:sta koostuu liuenneista humusaineista, joissa on korkeita orgaanisten happojen pitoisuuksia, minkä vuoksi ruskeavetisten järvien pH-arvo on luontaisesti matala. Lämpötilakerrostuneisuus vaikuttaa sekoittuvan päällysvesikerroksen paksuuden kautta levien käytettävissä olevan valon ja ravinteiden määrään. Vähentyneen valon intensiteetin lisäksi tunkeutuva valo eroaa laadultaan kirkasvetisten järvien valosta. Tämä tarkoittaa sitä, että vesistöihin kohdistuu luontaisesti suuri liuenneen orgaanisen aineksen/hiilen (DOM/DOC) kuormitus. Ruskea vetisten järvien fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet poikkeavat kirkasvetisistä järvistä, mikä vaikuttaa planktoneliöiden kasvuun, aineen vaihduntaan ja sijoittumiseen vesi patsaassa. Tämä johtaa veden epätäydelliseen sekoittumiseen, estää ravinnerikkaan alusveden sekoittumisen päällys veteen ja vähentää kasviplanktonin käytössä olevien ravinteiden pitoisuutta vedessä
Tummuminen lisää kasviplanktonin miksotrofiaa Heikompi valon saatavuus veden tummumisen seurauksena rajoittaa kasviplanktonin yhteyttämistä (autotrofia), minkä vuoksi kasviplankton voi turvautua energiansaannissa enemmän miksotrofiaan. Kuva: Sanna Autio, Lounais-Suomen vesija ympäristötutkimus Oy. Erityisen näkyvä tummumisen seuraus on Gonyostomum semen -limalevän osuuden kasvu leväbiomassassa. Jos limalevää esiintyy runsaasti, se aiheuttaa uimarien iholle liukkaan, kuivuessaan kiristävän kalvon. Miksotrofiaa esiintyy lähes kaikissa kasviplanktonryhKuva 1. Kasviplankton on merkittävä eläinplanktonin ja kalojen kasvuun ja lisääntymiseen tarvittavien ja ihmisten terveydelle välttämättömien pitkäketjuisten omega-3-rasvahappojen (dokosaheksaeeni(DHA) ja eikosapentaeenihapon (EPA)) tuottaja. Kasviplanktonyhteisö muuttuu tummumisen seurauksena rasvahappotuotannon kannalta epäedullisemmaksi. Gonyostomum semen -limalevä esiintyy pääasiassa ruskeavetisissä järvissä. Osa kasviplanktoneista voi hyödyntää liuenneita orgaanisia ravinteita osmotrofian avulla. Miksotrofinen kasviplankton voi yhteyttämisen lisäksi hyödyntää orgaanisia ravinteita (heterotrofia), mikäli omavarainen tuotanto (yhteyttäminen) on ympäristöolosuhteiden vuoksi heikentynyt tai estynyt. Cryptomonas-suvun nielulevien ja Dictyochophyceae-luokan Pseudopedinella-suvun ja Aulacoseira-, Urosoleniaja Tabellaria-sukujen piilevien osuus kasviplanktonissa on usein suuri ruskeavetisissä järvissä, jotka ovat myös hyviä pitkäketjuisten omega-3 rasvahappojen tuottajia. Humus-Fe-PO?-komplekseja voidaan siten pitää myös potentiaalisina P-varastoina. Mallomonas akrokomos -kultalevä on tyypillinen ruskeavetisissä järvissä. Kirkkaissa, vähäravinteisissa järvissä esiintyy runsaasti niukkaravinteisuutta ilmentäviä Dinobryon-, Kephyrion-sukujen kultaleviä, joiden on todettu yhdessä panssarisiimalevien kanssa olevan tärkeitä pitkäketjuisten omega-3 rasvahappojen tuottajia. Microcystis-suvun sinileviä esiintyy yleensä järvissä, joiden fosforipitoisuus on yli >20 µg l -1 . Limalevää esiintyy pääasiassa pienissä tai pienehköissä tummavetisissä lammissa ja järvissä. Esimerkiksi sinilevien runsaan esiintymisen fosforikynnysarvot Suomen järvissä vaihtelevat sinileväryhmästä riippuen noin 20 ja 60 µg l -1 välillä. Siimalliset ja liikuntakykyiset Gonyostomum ja Cryptomonas kykenevät etenkin pienissä suojaisissa humusjärvissä hakemaan fosforia ravinnerikkaammasta alusvedestä ja palaamaan valaistuun päällysveteen yhteyttämään. Tummumisen seurauksena kultalevien osuus pienenee, vaikka esim. Humusaineksen vaikutus kasviplanktoniin Tummavetisissä järvissä humusaines sitoo humusmetallikompleksien avulla kasviplanktonin tarvitsemaa fosforiravinnetta vähentäen leville käytettävissä olevan epäorgaanisen fosforin määrää. Limalevä sisältää paljon EPA:a ja DHA:ta, mutta suuren kokonsa vuoksi suurin osa eläinplanktonista ei pysty sitä käyttämään ravintona, ja siksi limalevän sisältämät rasvahapot eivät siirry ravintoketjussa eteenpäin. Toisaalta mm. Kasviplanktonbiomassan pienemmän EPA ja DHA pitoisuuden seurauksena myös kookkaiden kalaravintoa syövien ahventen lihaskudoksessa EPA ja DHA pitoisuus oli alhaisempi humusjärvissä. Tummuminen muuttaa kasviplanktonyhteisön koostumusta Tummumisen seurauksena kasviplanktonyhteisön koostumus muuttuu. HumusFe-kompleksit vähentävät vapaan fosfaattifosforin (PO?) saatavuutta, mutta toisaalta fosforia (P) voi vapautua näistä yhdisteistä P-puutoksen tai UV-valon vaikutuksesta. Eri kasviplanktonit tarvitsevat kasvuunsa eri määrän fosforia eli levälajeilla on fosforin suhteen toisistaan poikkeavia kynnysarvoja. Osa taas voi ”syödä” (fagotrofia) pienikokokoista bakteeriplanktonia tai aitotumallista planktonia. Fosforin sitoutuminen humusaineeseen osaltaan selittänee sitä, että sinilevien fosforikynnysarvot ovat tummavetisissä järvissä pääsääntöisesti korkeampia kuin kirkasvetisissä järvissä. Ravinteiden saatavuutta vaikeuttaa humusaineksen kyky sitoa rautaa (Fe). 22 www.vesitalous.fi HIILI VESISTÖISSÄ. Tummavetisissä järvissä, joiden veden väriarvo on yli 90 mg Pt l -1 , Microcystis-lajien fosforipitoisuuden kynnysarvo, jolloin suvun lajien biomassa alkaa voimakkaasti lisääntyä, on korkeampi, noin 50 µg l -1
Jones, R. Hydrobiologia 369/370: 89-97. Kuva 2. Nämä muutokset heijastuvat edelleen järvien ravintoverkkojen muihin eliöryhmiin ja ekosysteemin toimintaan. Jones, R. Vähätalo, A.V, Salonen, K., Münster, U., Järvinen, M., & Wetzel, R. Strandberg, U., Hiltunen, M., Rissanen, N., Taipale, S., Akkanen, J. Molecular Ecology, hyväksytty 11.7.2022. Kasviplanktonryhmien prosenttiosuus kokonaisbiomassasta suhteessa veden väriarvoon (mg Pt l -1 ) Suomen järvissä. Tutkimuksessa aineenvaihdunnan muutos ei kuitenkaan vaikuttanut tärkeiden biomolekyylien, kuten omega-3 rasvahappojen pitoisuuteen, vaikka Cryptomonas-solujen sterolipitoisuus laski hieman tummemmassa vedessä. & Rosenström, U. Freshwater biology, 45: 219-226. 2000: Advantages from diel vertical migration can explain the dominance of Gonyostomum semen (Raphidophyceae) in a small, steeply-stratified humic lake. Ecography, 7: 390-398. Suomen Akatemian rahoittamissa TERLA-, MiDAS-ja QUALITY-tutkimushankkeissa, joiden tuloksiin artikkelimme osaksi perustuu. 2022: Metabolic plasticity of mixotrophic algae is key for their persistence in browning environments. Ecosphere 11(7):e03189. & Järvinen, M. & Kankaala, P. Kahilainen, K.K., Järvinen, M., Hiltunen, M., Peltomaa, E. 23 Vesitalous 5/2022 HIILI VESISTÖISSÄ. Taipale, S.J., Vuorio, K., Strandberg, U. Dinobryon). 1988: Vertical distribution and diel migration of flagellated phytoplankton in a small humic lake. Archiv für Hydrobiologie 156: 287-314. Fagotrofiaa esiintyy esimerkiksi nielulevillä, panssarisiimalevillä ja osalla kultaleviä (esim. Ilmastonmuutoksen seurauksena lisääntyvä liuenneen eloperäisen aineksen kulkeutuminen ympäröivältä valuma-alueelta muuttaa järven fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia ja tummentaa vesistöjä. Lepistö L. 2020: Increasing concentration of polyunsaturated fatty acids in browning lakes is driven by nuisance alga Gonyostomum. Hydrobiologia, 161: 75-87. Journal of Plankton Research, 22: 1841-1853. Hydrobiologia 847: 4389-4400. Mielenkiintoinen kysymys on esimerkiksi se vaikuttaako samansuuruinen DOM/DOC kuormituksen kasvu samalla tavalla kasviplanktoniin järvissä, joiden nykyinen veden väri on erilainen. Veden värin tummentuessa kultalevien osuus pienenee ja limalevän osuus kasvaa. missä. Kaikkia tummumisen ja ilmastonmuutoksen suoria tai epäsuoria vaikutuksia kasviplanktonin ei vielä ymmärretä tai tiedetä. 2020: Phosphorus thresholds for bloom-forming cyanobacterial taxa in boreal lakes. Environment International 96: 156-166. G. 2000: Mixotrophy in planktonic protists: an overview. Kokeellisessa tutkimuksessa Cryptomonas-nielulevällä fagotrofiaa säätelevien geenien on todettu aktivoituvan veden tummumisen vaikutuksesta, jolloin levän aineenvaihdunta voi siirtyä omavaraisesta tuotannosta enemmän toisenvaraiseen tuotantoon. 1984: Vertical distribution of primary production and phytoplankton in two small lakes with different humus concentration in southern Finland. Vesien tummumista ja sen vaikutuksia on tutkittu mm. & Kankaala, P. Tämä muuttaa kasviplanktonlevien kasvuolosuhteita, kasviplanktonyhteisön koostumusta ja kasviplanktonin aineenvaihduntaa sekä vaikuttaa niiden sisältämien välttämättömien biomolekyylien määrään. Calderini, M., Salmi, P., Rigaud, C., Peltomaa E. & Taipale, S. 2003: Photochemical transformation of allochthonous organic matter provides bioavailable nutrients in a humic lake. 2016: Lake eutrophication and brownification downgrade availability and transfer of essential fatty acids for human consumption. I. Vuorio, K., Kotamäki, N. Kiitämme kaikkia hankkeisiin osallistuneita tutkijoita. I. 1998: The most typical phytoplankton taxa in our types of boreal lakes. Kirjallisuus Arvola, L. Salonen, K., & Rosenberg, M
Tummissa vesissä parhaiten näkevät lajit, jotka pystyvät sopeutumaan vallitsevaan valaistukseen. Myös kalojen verkkokalvon sauvasolujen herkkyys eri aallonpituuksille vaihtelee – kalat pyrkivät maksimoimaan sauvasolujen herkkyyden syvimmälle vesipatsaaseen tunkeutuvan valon aallonpituudelle. Näillä tekijöillä on merkittävä yhdysvaikutus veden väriin. 2022). Värin lisääntyessä järvien tuottava kerros ohenee ja pimeän syvännealueen osuus tilavuudesta kasvaa. Tumma veden väri vähentää näkyvän valon määrää ja kaventaa valon aallonpituusjakaumaa, jolloin siniset ja vihreät aallonpituudet sammuvat nopeasti ja jäljelle jää keltaisia tai punaisia aallonpituuksia. Tummumisella on vaikutusta myös veden happamuuteen, ja varsinkin metsien ja soiden keskellä olevat KIMMO KAHILAINEN professori, Helsingin yliopisto, Lammin biologinen asema kimmo.kahilainen@helsinki.fi SAMI TAIPALE yliopiston lehtori, Jyväskylän yliopisto, Ympäristötieteiden laitos sami.taipale@jyu.fi MIKKO OLIN erikoistutkija, Luonnonvarakeskus mikko.olin@luke.fi OSSI KEVA filosofian maisteri (väitellyt), Jyväskylän yliopisto, Ympäristötieteiden laitos ossi.keva@jyu.fi JUKKA RUUHIJÄRVI tutkija, Luonnonvarakeskus jukka.ruuhijarvi@luke.fi MARTTI RASK dosentti, Lammin biologinen asema, Helsingin yliopisto martti.rask@helsinki.fi Järvien tummuminen on rehevöitymisen ohella keskeinen veden laatua heikentävä tekijä. Eri lajien välillä on kuitenkin merkittäviä eroja saalistustehokkuudessa eri valotasoilla. Tummumisen vaikutuksia kaloihin Liuenneen humuksen määrä vaikuttaa valon määrään ja laatuun vedessä (Seekell ym. 2018). Järvien tummuminen ja kalat 24 www.vesitalous.fi HIILI VESISTÖISSÄ. Happamoitumisesta toipumisen kiivaimmat vuodet ovat kuitenkin jo ohi ja tuoreempaan tummumiseen on haettava syitä muualta. Lohikalat viihtyvät kirkkaassa, kylmässä ja runsashappisessa vedessä, kun taas särkikalat ovat sopeutuneet parhaiten lämpimiin ja sameisiin oloihin. Ehkä tunnetuin sopeutuma on kuhan ja kiisken silmien saalistusta tehostava heijastuskalvo, joka vahvistaa valoaistimusta heijastamalla valon uudelleen verkkokalvon näköreseptorisoluille. Tummuminen vaikuttaa kaloihin ja kalastoon monin eri tavoin. 2022). Lämpötila ja hapen määrä ovat kaloille tärkeitä ympäristötekijöitä, ja kaikilla lajeilla on niille sekä optimaalinen alue että kriittiset rajat. Humusta huuhtoutuu erityisesti soisilta valuma-alueilta, joissa myös luontainen veden väri on tumma. 2012). 2020). Valuma-alueiden kasvillisuus runsastuu ja hajotus nopeutuu, minkä seurauksena enemmän hiiltä päätyy vesistöihin. T ummumisella tarkoitetaan veden värin lisääntymistä liuenneen orgaanisen hiilen ja rautapitoisuuden kasvaessa (Kritzberg ym. Valon määrän väheneminen alentaa kalojen saalistustehokkuutta, koska saaliskohteen havaitsemismatka lyhenee (Estlander ym. Lohikalojen silmät ovat sopeutuneet kirkkaampiin vesiin kuin monen särkikalan silmät. Ilmiön taustalla on useita erilaisia ympäristötekijöitä. Monesti tummumisen taustalla on maaperän toipuminen ilmansaasteiden aiheuttamasta happamoitumisesta, jolloin humusyhdisteet liukenevat maaperästä entistä herkemmin sadeveteen ja lopulta päätyvät vesistöihin. Sateet huuhtovat valuma-aluetta ja tulvat lisääntyvät, jolloin myös rannoilta liukenee humusta ja ravinteita järviin. Suomessa ilmastonmuutos tarkoittaa lämpötilan nousua ja sateisuuden kasvua, jotka lisäävät vesien tummumista (Blanchet ym. Erittäin tummissa vesissä kesäpäivän lämmittämä pintavesi voi olla monta astetta lämpimämpi kuin sen alapuolinen vesimassa. 2019; Blanchet ym. Osalla lajeista voi olla myös sopeutumia saalistukseen hämärässä tai pimeässä. Tummuminen vaikuttaa myös veden lämpötilaan ja kerrostumiseen. Suomessa humushuuhtouma järviin korostuu, koska merkittävä osa valumaalueistamme ja vesistöistämme, pohjoisinta Lappia lukuun ottamatta, on voimakkaasti muokattu erityisesti soiden ojituksen, tukinuiton ja voimatalouden vuoksi (Hayden ym. Lajit voidaan jakaa kylmän, viileän ja lämpimän veden lajeihin, jotka karkeasti seuraavat myös lajeille ominaisia happija valaistusvaatimuksia. Voimakas kerrostuneisuus yhdistettynä valuma-alueelta tulevaan humuskuormaan lisää mahdollisuutta alusveden hapettomuuteen. Muutoksilla on keskeinen vaikutus kotimaisiin kaloihin, jotka saalistavat pääosin näön avulla
1999). Siialla lienee sama trendi, mutta laajamittaisten istutusten vuoksi sen toteaminen on selvästi muikkua vaikeampaa. Suuremmissa järvissä tummumisen ja rehevöitymisen nuhraantumista aiheuttavia vaikutuksia voi olla vaikea erottaa toisistaan (Hayden ym. pienet järvet ovat luontaisesti happamia. Esimerkiksi kuhasaaliit voivat olla tummissa järvissä hyvin suuriakin, erityisesti mikäli kuhille on paljon ravintokaloja ja sopivaa kovapohjaista kutualuetta eikä hapettomuutta juuri esiinny. 1999). 2021). Kuva 2. Pienistä tummista järvistä saatavien kalansaaliiden määrä ja kalayksilöiden koko ja kasvu ovat usein selvästi pienempiä kuin kirkkaissa järvissä (Rask ym. 2014; Seekell ym. Tummissa vesissä on usein enemmän elohopeaa ja kalojen kasvunopeus on heikko, joten kalojen elohopeapitoisuus voi olla korkea (Rask ym. Esimerkiksi särki menestyy tummien järvien ravintokilpailussa ahventa paremmin (Estlander ym. Hitaasti kasvavilla kaloilla on selvästi nopeammin kasvavia lajitovereitaan enemmän elohopeaa lihaskudoksessaan (Kuva 2 , Rask ym. Molempien lajien kaupallisen kalastuksen parhaat saaliit saadaan kirkasvetisistä järvistä. Tummuminen muuttaa myös lajien välisiä kilpailuja peto-saalissuhteita. 2022). Matala happipitoisuus ja happamuus vaikuttavat haitallisesti useiden lajien mädin kehitykseen ja kuoriutumiseen — ahven ja hauki ovat usein tällaisten järvien ainoat kalalajit (Kuva 1 ). Monesti myös happamuutta heikosti kestävät lajit kuten särkikalat ja made taantuvat (Rask ym. 2021). 2012), jolloin ahvenen kasvu voi hidastua. Tummissa vesissä on myös enemmän bakteerituotantoa ja hapetonta alusvettä, jossa epäorgaanisen elohopean muuntuminen metylaation kautta orgaaniseksi metyylielohopeaksi kiihtyy (Rask ym. Tummuminen ja kalojen laatu ihmisravintona Valuma-alueelta järviin päätyvät liuenneet humusyhdisteet sisältävät niihin sitoutunutta elohopeaa. Ahvenen kasvun ja elohopeapitoisuuden (m.p. Metyylielohopea rikastuu ravintoverkossa, kun bakteereja ja leviä syövät selkärangattomat päätyvät ensin pienten kalojen ravinnoksi ja ne myöhemmin petokalojen ravinnoksi. Tumman metsäjärven tyypillisiä kaloja ovat ahven ja hauki (Kuva Kimmo Kahilainen). 2010). Tällä on merkitystä myös kalojen ravitsemukselliseen laatuun, koska vain tietyt kasviplanktonluokat tuottavat pitkäketjuisia rasvahappoja, joilla on positiivinen vaikutus esimerkiksi eliöiden kasvuun ja lisääntymiseen. Tummumisen lisääntyminen edelleen johtaa lohikalojen määrän vähenemiseen ja erityisesti muikkukantojen taantumiseen, paikoin jopa katoamiseen, joka on havaittu monessa vesistössä (Rask ym. = märkäpaino) välinen suhde Etelä-Suomen pienillä metsäjärvillä (muokattu Rask ym. Kalayhteisön vasteet tummumiseen Järvien tummuminen vaikuttaa kalayhteisöön monin tavoin. 2019). Erityisen tehokkaita pitkäketjuisten rasvahappojen tuottajia ovat Kuva 1. Tällöin petokalaksi kasvaneita ja särkiä syöviä ahvenia on aikaisempaa vähemmän. Suuret järvet tummuvat yleensä pieniä hitaammin, joten kalayhteisön vaste ei ole välttämättä yhtä selvä kuin pienissä järvissä. 2019). Erityisesti rikkija rautabakteerit, joiden määrä on suuri tummissa vesissä, metyloivat elohopeaa tehokkaasti. Metyylielohopea kertyy kalojen lihaskudokseen pituuden ja iän karttuessa. 2018). 1999; van Dorst ym. Tuottavan kerroksen oheneminen vähentää kalojen saalisvaroja sekä vesikasvillisuutta vähentäen siten kutualueiden ja monelle lajille tärkeän rantavyöhykkeen määrää. 25 Vesitalous 5/2022 HIILI VESISTÖISSÄ. Alussa värin lisääntymisellä on positiivinen vaikutus kirkasvetisen järven kalojen lajikirjoon, kalansaaliisiin ja saaliskalojen kokoon sekä kalojen kasvuun, mutta värin lisääntyessä vaikutus kääntyy usein negatiiviseksi (Finstad ym. 1999; Keva ym. Vesien tummuminen vähentää järven tuottavan kerroksen paksuutta, kasviplanktonin tuotantoa ja kaventaa lajikirjoa
2016: Lake eutrophication and brownification downgrade availability and transfer of essential fatty acids for human consumption. 2020: Browning of freshwaters: Consequences to ecosystem services, underlying drivers, and potential mitigation measures. 2022: Allochthony and the fatty acid and mercury contents of Eurasian perch (Perca fluviatilis) along boreal environmental gradients. 2010: Does lake thermocline depth affect methyl mercury concentrations in fish. 2018: Lake morphometry moderates the relationship between water color and fish biomass in small boreal lakes. panssarisiima-, pii-, nieluja kultalevät, joiden määrä vähenee selvästi järvien tummuessa (Taipale ym. Rask, M., Malinen, T., Olin, M., Nyberg, K., Ruuhijärvi, J., Kahilainen, K.K., Verta, M., Vuorenmaa, J., Blauberg, T-R., & Arvola, L. 2014: Unimodal response of fish yield to dissolved organic carbon. Environment International 96: 156-166. Science of Total Environment 838: 155982. s. & Nurminen, L. Water, Air and Soil Pollution 232: 382. 209-224. Ecology Letters 17: 36–43. Taipale, S.J., Vuorio, K., Strandberg, U. Rask, M., Verta, M., Korhonen, M., Salo, S., Forsius, M., Arvola, L., Jones, R.I. riskisuhde eli kuinka moninkertaisesti ihmiskuluttaja saa metyylielohopeaa (MeHg) verrattuna saantirajoituksiin (noin 0.2 µg ihmisen massakiloa kohden päivässä) kun päivittäinen pitkäketjuisten omega-3 rasvahappojen (eikosapentaeenihappo;EPA ja dokosaheksaeenihappo;DHA) saantisuositus (250 mg päivässä) on saavutettu. Koko ravintoverkon osalta kuitenkin tarvitaan vielä lisätutkimuksia humuspitoisuudeltaan erilaisissa järvissä. 1999: Chapter 6: Humic lakes as fish habitats. Teoksessa: Keskitalo, J. van Dorst, R.M., Gårdmark, A., Svanbäck, R., Beier, U., Weyhenmeyer, G.A. 2022: Ecology and extent of freshwater browning – What we know and what should be studied next in the context of global change. Happamien metsäjärvien petokalat, kuten hauki ja suuret ahvenet, ovat ravinnollisesti heikkolaatuisia ihmiselle erityisesti korkeiden elohopeapitoisuuksien vuoksi (Kuva 3 , Keva ym. & Sarvala, J. & Taipale, S.J. Kasviplanktonin tuottamien pitkäketjuisten rasvahappojen dokosaheksaeeni(DHA) ja eikosapentaeenihapon (EPA) määrä vähenee, mikä voi edelleen heijastua niitä laiduntavan eläinplanktonin ja koko laajemman ravintoverkon alempina DHAja EPA-pitoisuuksina. Limnology and Oceanography 63: 2171-2178. Global Change Biology 25: 1395–1408. & Huss, M. Leiden, Alankomaat. Kritzberg, E.S., Hasselquist, E.M., Škerlep, M., Löfgren, S., Olsson, O., Stadmark, J., Valinia, S., Hansson, L-A., & Laudon, H. & Hessen, D.O. Boreal Environment Research 17: 305-312. Ahvenaterialle laskettu ns. & Kahilainen, K.K. & Karlsson, J. & Kankaala, P. Kuva 3. mm. Finstad, A.G., Helland, I.P., Ugedal, O., Hesthagen, T. & Nummi, P. & Kiljunen, M. Hayden, B., Harrod, C., Thomas, S.M. Estlander, S., Horppila, J., Olin, M., Vinni, M., Lehtonen, H., Rask, M. Ambio 49: 375-390. Kun riskisuhde on <1 niin kaloista saadaan saantisuosituksiin suhteutettuna enemmän hyödyllisiä rasvahappoja kuin haitallista elohopeaa, tämä toteutuu lähinnä rehevissä järvissä. 2019: From clear lakes to murky waters tracing the functional response of high-latitude lake communities to concurrent ‘greening’ and ‘browning’. Kirjallisuus Blanchet, C.C., Arzel, C., Davranche, A., Kahilainen, K.K., Secondi, J., Loehr, J., Taipale, S., Lindberg, H., Sundell, J., Manninen-Johansen, S., Maanan, M. & Eloranta, P. 2021: High mercury concentrations of European perch (Perca fluviatilis) in boreal headwater lakes with variable history of acidification and recovery. 2022). Rask, M., Viljanen, M. Eloranta, A.P., Myllykangas, J-P., Siwertsson, A., Præbel, K., Knudsen, R., Amundsen, P-A. (toim.): Limnology of humic waters. Biogeochemistry 101: 311-322. Seekell, D.A., Byström, P. 2012: Troubled by the humics – effects of water colour and interspecific competition on the feeding efficiency of planktivorous perch. Science of the Total Environment 812: 152420. 26 www.vesitalous.fi HIILI VESISTÖISSÄ. 2016). Tutkimukseen kuului erilaisia järviä, jotka oli luokiteltu eri ympäristömuuttujien pääkomponenttianalyysilla (muokattu Keva ym. Tummumisella on havaittu olevan yhteys kookkaiden ahventen alempaan EPAja DHA-pitoisuuteen verrattuna kirkkaisiin vesiin (Taipale ym. Backhuys Publishers. 2019: Warmer and browner waters decrease fish biomass production. 2022). 2016). Ecology Letters 22: 807-816. Keva, O., Kiljunen, M., Hämäläinen, H., Jones, R.I., Kahilainen, K.K., Kankaala, P., Laine, B., Schilder, J., Strandberg, U., Vesterinen, J. Kahilainen, K.K., Järvinen, M., Hiltunen, M., Peltomaa, E
2020, Blanchet ym. Hiilen huuhtoutumismuutosten tarkempi selvittäminen edellyttää lisätutkimusta. Suomessa tummumista on havaittu laajamittaisesti, mutta paikoin myös ilmiön hidastumista on nähtävissä (Räike ym. 2022). sivu 5 tässä lehdessä). 2021). Tummumisella on vesistöissä useita vaikutuksia, joista monet ovat haitallisia ja vaikuttavat paitsi ekologiaan, myös raakaveden ottoon ja virkistyskäyttöön (Kritzberg ym. LAURA H. Myös lisääntyneen puustobiomassan merkitys yhtenä tummumiseen vaikuttavana tekijänä on saanut vahvistusta (Kritzberg ym, 2020). Viime aikoina tummumisen taustatekijäksi on enenevässä määrin tunnistettu myös metsätalous varsinkin turvemailla, minkä seurauksena orgaanisen hiilen kuormitus metsätalousvaltaisilta valuma-alueilta on kasvanut (Kuva 2 ) (Finér ym. HÄRKÖNEN erikoistutkija, Suomen ympäristökeskus laura.harkonen@syke.fi AHTI LEPISTÖ erikoistutkija, Suomen ympäristökeskus SAKARI SARKKOLA erikoistutkija, Luonnonvarakeskus PIRKKO KORTELAINEN johtava tutkija, Suomen ympäristökeskus ANTTI RÄIKE vanhempi tutkija, Suomen ympäristökeskus Pohjoisissa vesistöissä on havaittu laajamittaista humuspitoisuuksien nousua ja tummumista. Laskeumamuutoksen vaikutus on todennäköisesti vähenemässä, mutta ilmastonmuutoksen vaikutus vastaavasti lisääntymässä (deWit ym. Siksi vesistöjen tummumista tulisi pyrkiä hillitsemään. Vesistöjen tummumisen hillintä edellyttää systeemistä muutosta turvemaiden metsätalouden toimintatavoissa 27 Vesitalous 5/2022 HIILI VESISTÖISSÄ. V esistöjen tummumisella tarkoitetaan erityisesti orgaanisen hiilen, mutta myös raudan pitoisuuksien nousua (Kuva 1 ). Yleisesti tummuminen on liitetty happaman laskeuman vähenemiseen ja sen aiheuttamiin muutoksiin maaperän ionivahvuudessa, sekä ilmastonmuutokseen ja sen aiheuttamiin muutoksiin lämpötilassa, sadannassa ja hydrologiassa. Puuston määrä on Suomessa kasvanut erityisesti ojitetuilla soilla. Vaikka tietoa onkin karttunut metsätalouden vaikutuksista lisääntyneeseen kuormitukseen, kuormituksen syntymekanismit prosessitasolla tunnetaan kuitenkin vielä heikosti. Kansallisella tasolla tulisi pyrkiä vaikuttamaan maankäytön, kuten metsätalouden aiheuttamaan lisätummumiseen. Laajan kirjallisuuskatsauksen perusteella olisi arvioitava uudelleen turvemaiden metsätalouden toimintatapoja ja muutettava niitä kestävämmiksi. Tummumisen taustalla ovat paitsi ilmastonmuutos ja happaman laskeuman väheneminen, myös maankäyttö, varsinkin soiden kuivattaminen metsätaloutta varten. 2021)
Lisäksi tarkasteltiin nykyisin käytössä olevien vesiensuojeluratkaisujen vaikutusta orgaanisen hiilen pidättämiseen. Sentinel-2 satelliitin havainto 15.4. Kuva: Laura Härkönen Kuva 2. Turvemaiden hakkuut lisäävät orgaanisen hiilen kuormitusta nostamalla pohjaveden pintaa ja maaperän lämpötilaa, sekä lisäämällä valuntaa puustopidännän ja puuston haihdunnan heikentyessä (Schelker ym. Jaksollinen metsänkasvatus edistää orgaanisen hiilen huuhtoutumista ja kulkeutumista Suomessa metsätalous turvemailla perustuu pääasiassa ns. Orgaaninen hiili yhdessä raudan kanssa tummentaa vesistöjä. jaksolliseen metsänkasvatukseen, johon sisältyy sekä voimakkaita hakkuita ja maanmuokkaustoimenpiteitä että ojien kunnostusta. 2012) (Kuva 2 ). Tummumisen hillintäkeinoja etsittiin kirjallisuuskatsauksessa Turvemaiden metsätalouden toimintatapojen vaikutuksia orgaanisen hiilen huuhtoutumiseen ja kulkeutumiseen arvioitiin osana maaja metsätalousministeriön rahoittamaa, Hiilestä Kiinni-ohjelmaan kuuluvan SysteemiHiili-hankkeen kirjallisuuskatsausta. valmisteilla). 28 www.vesitalous.fi HIILI VESISTÖISSÄ. metsävaltaisella lähivaluma-alueella sijaitsevalta tummavetiseltä Sääksjärveltä ja sen koillispuolella, peltovaltaisella lähivaluma-alueella sijaitsevalta, sameavetiseltä Kiikoisjärveltä. Sisältää muokattua Copenicus-dataa @SYKE. Kuva 1. Kirjallisuuskatsausta varten tehtiin Web of Science-, Google Scholarsekä BASE-tietokantoihin kirjallisuushaku, jonka tuloksena saaduista 226 vertaisarvioidusta artikkelista tuotettiin synteesi (Härkönen ym
Kosteikkojen vaikutusta hiilen pidättymiseen ei toistaiseksi ole metsätalousmailla tutkittu, mutta turvetuotannossa niiden vaikutus orgaaniseen hiileen on useimmiten heikko. 29 Vesitalous 5/2022 HIILI VESISTÖISSÄ. Lisäksi ojitus lisää merkittävästi valuma-alueen ja vesistöjen välistä hydrologista kytkeytyneisyyttä nopeuttaen veden kulkeutumista valuma-alueelta vesistöön, mikä johtaa usein kohonneisiin orgaanisen hiilen pitoisuuksiin intensiivisesti ojitetuilla turvemaiden valuma-alueilla ja alapuolisissa vesistöissä. Riittävän kokoisia pintavalutuskenttiä pidetään kiintoaineen ja ravinteiden Kuva 4. 1999). 1999). Kuva 3. Useiden tutkimusten perusteella ojituksella on vähäisiä negatiivisia, toisinaan jopa positiivisia lyhytaikaisvaikutuksia hiilen huuhtoutumiseen (esim. Turvemaiden metsätalous lisää orgaanisen hiilen kuormitusta useiden mekanismien kautta. Ojituksissa yleisimmin hyödynnetyt laskeutusaltaat voivat pidättää keskikarkeita ja karkeita epäorgaanisia maalajitteita, mutta orgaanista hiiltä ne eivät pidätä (Joensuu ym. Joensuu ym. 2012). Myöskään putkipadot, jotka muutoin huomattavasti parantavat laskeutusaltaiden pidätyskykyä, eivät vaikuta etenkään liuenneen orgaanisen hiilen pidättymiseen (Marttila & Kløve 2010). Nykyisillä ojitusten vesiensuojelurakenteilla ei pidätetä orgaanista hiiltä Samaan aikaan, kun jaksollinen metsänkasvatus lisää hiilen huuhtoutumista, nykyisin käytössä olevat vesiensuojelurakenteet eivät pysty hiilikuormitusta vähentämään. Myös uudistushakkuiden jälkeen tehtävät voimakkaat maanmuokkaukset sekä hakkuutähteet voimistavat orgaanisen hiilen huuhtoutumista (Schelker ym. 2010). Turvemaiden metsätalouden aiheuttamaa orgaanisen hiilen kuormitusta voitaisiin hillitä toimintatapojen muutoksella. Pitkällä aikavälillä ojitus voi kuitenkin lisätä hiilen huuhtoutumista, kun pohjaveden pinta laskee ja turpeen hajoaminen siten lisääntyy (Rantakari ym
Keinoja siihen voisivat tarjota jatkuvapeitteinen metsänkasvatus, sekametsien suosiminen, optimoidut suojavyöhykkeet sekä liian syvien ojien välttäminen kunnostusojituksessa (Kuva 4 ). Renlundin säätiö julistaa haettavaksi projektirahoitusta yhteensä noin miljoona euroa. osalta tehokkaimpina vesiensuojeluratkaisuina, mutta orgaanisen hiilen kuormitusta ne eivät vähennä vaan saattavat sitä jopa lisätä (Nieminen ym. Koska mitkään käytössä olevat vesiensuojeluratkaisut eivät pysty pidättämään orgaanisen hiilen kuormitusta, olisi sen vähentämiseksi jatkossa keskityttävä metsänkäsittelymenetelmiin, jotka voivat ehkäistä hiilikuormituksen syntymistä. Säätiö voi rahoittaa julkaisutoimintaa sekä tieteellisiä jatkotutkintotöitä, joiden aihepiiri liittyy säätiön tavoitteisiin. soiden ennallistamisen lisääminen varsinkin heikkotuottoisilla soilla, keskivedenpinnan nostaminen ojitusalueilla ojasyvyyttä pienentämällä, purouomastojen ennallistaminen sekä vesiensuojelun ja valuma-aluetason suunnittelun tehostaminen. Soiden ennallistaminen voi toisinaan olla ainoa keino pysäyttää kuormitus pitkällä tähtäimellä (Juutinen ym. Kaikessa toiminnassa on huomioitava riittävän levyiset suojavyöhykkeet, jotka ovat tärkeitä monimuotoisuuden kannalta ja voivat mahdollisesti myös vähentää hiilikuormitusta (Kritzberg ym. Jatkuvapeitteisellä metsänkasvatuksella pyritään pitämään puusto eri-ikäisrakenteisena, joka voi vähentää paitsi kunnostusojitustarvetta, myös pohjavedenpinnan vaihtelusta johtuvaa turpeen hajoamista ja vastaavasti vesistökuormitusta (Palviainen ym. 2017). Säätiö tukee taloudellisesti käyttökelpoisten maankamaran raaka-aineja vesivarojen etsintää, tutkimusta ja teknis-taloudellisia selvityksiä. 2020). Rahoitushakemukset lähetetään sähköisesti säätiön kotisivun www.khrenlund.fi kautta 30.11.2022 mennessä. Keinoja tähän ovat mm. Säätiö on valmis harkitsemaan myös monivuotista panostusta uuden malminetsintäidean testaamiseksi, mineraalivarojen kestävän käytön tai siihen liittyvän kiertotalouden edistämiseksi. 2022). 2020). Renlundin säätiö, apurahoja geologisiin ja ympäristöprojekteihin vuodelle 2023 V uonna 1915 perustettu K.H. Erityisen tärkeää olisi pyrkiä lisäämään valuma-alueen vedenpidätyskykyä ja lisätä veden viipymää valumaalueella, jotta vähennettäisiin ja hidastettaisiin kuormituksen kulkeutumista vesistöön. Säätiö tukee mineralogian ja geologian alojen teknisiä innovaatioita sekä geologisesti suuntautuneita ympäristöhankkeita (ei kongressimatkoja eikä puhtaita laitehankintoja). Turvemaiden metsien käsittelytapoja on muutettava Ensisijaisesti tulisi keskittyä turpeen hajoamisen hillintään ja hidastamiseen. 2020). Vaikka soiden ennallistaminen varsinkin rehevillä kasvupaikoilla saattaa aluksi lisätä sekä ravinteiden että orgaanisen hiilen kuormitusta, vaikutukset usein vähenevät vuosikymmenen kuluessa. Lisätietoja antaa: Professori Veli-Pekka Salonen, veli-pekka.salonen@khrenlund.fi.. K.H.Renlundin säätiö 1/2 vaaka 30 www.vesitalous.fi HIILI VESISTÖISSÄ K.H. Sekametsien suosiminen voisi vähentää hiilikuormitusta vähentämällä orgaanisen hiilen akkumuloitumista (Kritzberg ym
The effects of peatland ditch maintenance of suspended solids in runoff. Tummumisen hillintä huomioitava metsänhoidon suosituksissa Keinot orgaanisen hiilen kuormituksen vähentämiseksi tulisi sisällyttää säännöllisesti päivitettäviin metsänhoidon suosituksiin, joiden tulee perustua tarkentuvaan tutkimustietoon metsätalouden vaikutuksista hiilitaseeseen sekä vesistöihin ja luonnon monimuotoisuuteen. Nieminen, M., Sarkkola, S., Laurén, A. Ecology and extent of freshwater browning – What we know and what should be studied next in the context of global change. org/10.1016/j.scitotenv.2020.144098. https://doi. Sci. Browning of freshwaters: Consequences to ecosystem services, underlying drivers, and potential mitigation measures. Räike, A., Lepistö, H., Härkönen, L.H., Taskinen, A. Water quality and the biodegradability of dissolved organic carbon in drained boreal peatland under different forest harvesting intensities. 2017. Sci. Impacts of forest harvesting on nutrient, sediment and dissolved organic carbon exports from drained peatlands: A literature review, synthesis and suggestions for the future. Ecol. Joensuu, S., Ahti, E., Vuollekoski, M. 36, 900–911. 2020. Cost-effective land-use options of drained peatlands – integrated biophysical-economic modeling approach, Ecological Economics 175: 106704. Kirjallisuus Blanchet, C.C., Arzel, C., Davranche, A., Kahilainen, K.K., Secondi, J., Taipale, S., Lindberg, H., Loehr, J., Manninen-Johansen, S., Sundell, J., Maanan, M., Nummi, P., 2022. Sci. Palviainen, M., Peltomaa, E., Laurén, A., Kinnunen, N., Ojala, A., Berninger, F., Zhu, X., Pumpanen, J. Boreal Environment Research 4: 343–355. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.152420. https://doi.org/10.1029/2011JG001827. Drainage for forestry increases N, P and TOC export to boreal surface waters. 16: 104009. https://doi. 2022. Juutinen, A., Tolvanen, A., Saarimaa, M., Ojanen, P., Sarkkola, S., Ahtikoski, A., Haikarainen, S., Karhu, J., Haara, A., Nieminen, M., Penttilä, T., Nousiainen, H., Hotanen, J.-P., Minkkinen, K., Kurttila, M., Heikkinen, K., Sallantaus, T., Aapala, K., Tuominen, S. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ac2526 Finér, L., Lepistö, A., Karlsson, K., Räike, A., Härkönen, L., Huttunen, M., Joensuu, S., Kortelainen, P., Mattsson, T., Piirainen, S., Sallantaus, T., Sarkkola, S., Tattari, S., Ukonmaanaho, L., 2021. Vihreä siirtymä yhdessä metsäpohjaisen biotalouden kasvun kanssa korostavat tarvetta tehostaa metsätalouden vesiensuojelua. 2022. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2020.106704. Eng. Forest Ecology and Management 392: 13-20. Total Env. Marttila, H., Kløve, B., 2010. Organic and inorganic carbon concentrations and fluxes from managed and unmanaged boreal first-order catchments. Managing runoff, water quality and erosion in peatland forestry by peak runoff control. Res. Ambio 49, 375–390. & Kortelainen, P. de Wit, H.A., Stoddard, J.L., Monteith, D.T., Sample, J.E., Austnes, K., Couture, S., Fölster, J., Higgins, S.N., Houle, D., Hruška, J., Krám, P., Kopá?ek, J., Paterson, A.M., Valinia, S., Van Dam, H., Vuorenmaa, J., Evans, C.D. Environ. Lett. 2021. Total Environ. org/10.1016/j.ecoleng.2010.04.002. Kritzberg, E.S., Hasselquist, E.M., Škerlep, M., Löfgren, S., Olsson, O., Stadmark, J., Valinia, S., Hansson, L.A., Laudon, J., 2020. Effects of forestry operations on dissolved organic carbon concentrations and export in boreal first-order streams. 150919, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.150919. Science of the Total Environment: 762. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2017.02.046. 408: 1649–1658. Cleaner air reveals growing influence of climate on dissolved organic carbon trends in northern headwaters. Rantakari, M., Mattsson, T., Kortelainen, P., Piirainen, S., Finér, L., Ahtiainen, M., 2010. 812, 152420. Total Environ. 1999. Schelker, J., Eklöf, K., Bishop, K., Laudon, H., 2012. https://doi.org/10.1007/s13280-01901227-5. 31 Vesitalous 5/2022 HIILI VESISTÖISSÄ. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2009.12.025. Lisää tutkimusta kaivattaisiin kipeästi myös kuormituksen syntymekanismeista muuttuvassa ilmastossa. Journal of Geophysical Research, 117, G01011. Eteneekö Suomen vesistöjen tummuminen?. Vesitalous 5/2022
Veden laatu vaikuttaa vesistöjen ravintoverkkojen monimuotoisuuteen eli leviin, bakteereihin ja sieniin, jotka kuuluvat ravintoverkon alimmalle portaalle. Tummumisen vaikutukset ekosysteemipalveluihin ja vaikutusten taloudellinen arvottaminen Tummumisen aiheuttamat muutokset veden laadussa heikentävät vesistöjen tarjoamia ekosysteemipalveluita. Siten veden tummuminen heikentää järvikalojen ravintoarvoa ihmisille ja on suoraan kytköksissä ympäristöllisesti ja terveydellisesti kestävän ruoan laatuun ja saatavuuteen (Taipale ym. Tummumisen aiheuttamat muutokset ekosysteemipalveluissa ovat turvemaiden metsätalouden aiheuttamia yhteiskunnallisia ulkoisvaikutuksia. Kuitenkin turvemaiden metsätaloustoimenpiteet, kuten hakkuut ja ojitukset, lisäävät vesistökuormitusta jopa vuosikymmeniä (Nieminen ym. Jälkimmäiset ovat laadullisesti leviä huonompaa ravintoa eläinplanktonille, jota kalat käyttävät ravinnokseen. Lisäksi ojitettujen turvemaiden metsistä merkittävä osa lähestyy päätehakkuu ikää, jolloin päätökset metsätaloustoimenpiteiden toteuttamisesta ovat erityisen ajankohtaisia. 2021). 2019). 32 www.vesitalous.fi HIILI VESISTÖISSÄ. Veden tummuminen vähentää valoa tarvitsevien levien määrää, mutta toisaalta suosii bakteereja ja sieniä (Kritzberg ym. 2020; Finer ym. 2021). Suometsillä on suuri kansan taloudellinen merkitys, koska huomattava osa talous metsistämme kasvaa ojitetuilla turvemailla. Erityisesti ojitus lisää turvemailta peräisin olevan värillisen liukoisen hiilen kulkeutumista ojien ja purojen kautta järviin aiheuttaen vesistöjen tummumista (Nieminen ym. Taloustieteessä ulkoisvaikutuksilla tarkoitetaan taloudellisesta toiminMikä on veden tummumisen hinta. Nesslingin säätiön rahoittaman hankkeen ”Veden tummumisen hinta Metsätaloustoimenpiteiden vaikutukset vesistöjen monimuotoisuuteen, ekosysteemipalveluihin ja kasvihuonekaasupäästöihin” tavoite on tutkia miten metsätalouden toimenpiteet vaikuttavat vesistöjen tummumiseen ja mitoittaa tummumisesta yhteiskunnalle koituvia haittoja. Ravinneja kiintoainekuormituksen ohella metsätaloustoimenpiteet turvemailla aiheuttavat orgaanisen hiilen kuormitusta vesistöihin (Kritzberg 2017; Finer ym. Puuston lisääntynyt kasvu on merkittävästi kasvattanut turvemaiden puuntuotantoa ja siten hakkuutuloja. ELINA PELTOMAA yliopistotutkija, Helsingin yliopisto elina.peltomaa@helsinki.fi JENNI MIETTINEN apurahatutkija, Helsingin yliopisto jenni.miettinen@helsinki.fi MARI KÖNÖNEN apurahatutkija, Itä-Suomen yliopisto mari.kononen@uef.fi KARI HYYTIÄINEN professori, Helsingin yliopisto kari.hyytiainen@helsinki.fi S uomen pinta-alasta noin kolmannes on suota, josta reilu puolet on ojitettu metsätalouskäyttöön. 2016). Turvemaiden ojituksilla pyritään alentamaan pohjaveden pinnan tasoa ja lisäämään puuston kasvua. 2021). 2020). Nykyinen turvemaiden metsätalous Suomessa perustuu pääosin tasaikäisrakenteiseen metsänkasvatukseen sisältäen avohakkuita ja kunnostusojituksia. Viime vuosikymmeninä koko pohjoisella pallonpuoliskolla on havaittu lisääntyvää vesistöjen tummumista, minkä taustalla on lisääntynyt värillisen liukoisen orgaanisen aineksen (CDOM) kulkeutuminen valumaalueilta vesistöihin. Lisäksi tumman päällysveden lämpeneminen voimistaa järvien kerrostuneisuutta ja orgaanisen aineen määrän kasvu lisää niiden kasvihuonekaasupäästöjä vaikeuttaen ilmastonmuutoksen torjuntaa (Nydahl ym
YT23 1/2 33 Vesitalous 5/2022 HIILI VESISTÖISSÄ Alan parhaat yhdessä Yhdyskunta tekniikka 2023 • energiahuolto • liikenneja alueinfra • jäteja ympäristöhuolto • koneet, laitteet ja varusteet • mittaus-, tutkimusja muut palvelut • vesihuolto Ke 10.5.2023 klo 9–17, asiakasja kutsuvierasilta osastoilla klo 18.30–21 To 11.5.2023 klo 9–16 www.yhdyskuntatekniikka.fi. Turvemaiden erilaiset metsänkäsittelyketjut ja yhteiskunnallinen kustannus-hyötyanalyysi Vaihtoehtoja tasaikäisrakenteiselle metsänkasvatukselle turvemailla ovat erilaiset metsänhoidon menetelmät, joissa pyritään välttämään sekä avohakkuita että kunnostusojituksia, ja siten vähentämään vesistökuormitusta ja metsätalouden haitallisia vaikutuksia veden laatuun. nasta aiheutuvia negatiivisia tai positiivisia vaikutuksia osapuoleen, joka ei osallistunut valintaan tai päätöksentekoon toiminnasta. 2022). Tavoitteenamme on järjestää erilaiset metsänkäsittelyketjut edullisuusjärjestykseen, kun laskelmassa huomioidaan sekä yhteiskunnalle että metsänomistajalle metsistä koituvaa hyvinvointia. Esimerkiksi jatkuvan kasvatuksen menetelmien (kuten poimintahakkuu) avulla voidaan turvemaiden metsätalouden aiheuttamaa vesistökuormitusta vähentää pohjaveden pinnankorkeuden vaihtelua rajoittamalla (Kuva 1 ; Palviainen ym. Tulojen ja kustannusten suuruus ja ajoitus määrittävät sen kuinka kannattavia erilaiset metsänkäsittelyketjut maanomistajalle ovat. Sovellamme menetelmää vertaamalla metsätalouden negatiivisia ulkoisvaikutuksia (rahassa ilmaistuja muutoksia ekosysteemipalveluissa) nettohakkuutuloihin eri metsänkäsittelyketjuissa. Rahamääräinen määrittely voidaan toteuttaa joko kustannusperusteisesti (esimerkiksi puhdistuskustannukset) tai kuluttajien mieltymyksiin perustuvilla menetelmillä (kuluttajien maksuhalukkuuden määrittäminen) (Juutinen 2015). Kustannus-hyötyanalyysi on yleisesti käytetty menetelmä eritellä ja laskea yhteen taloudellisesta toiminnasta sekä yksityisille toimijoille että yhteiskunnalle koituvia haittoja ja hyötyjä. Ulkoisvaikutuksia voidaan arvioida rahamääräisesti, jolloin ne ovat vertailtavissa taloudellisen toiminnan tuottoihin. Lisäksi vaihtoehtona on metsän suojelu, jolloin hakkuutuloja ei saataisi lainkaan, mutta monet muut haitat ja hyödyt voisivat poiketa merkittävästi hakkuita sisältävistä metsänkäsittelyketjuista
Kuva: Jaakko Vainionpää 34 www.vesitalous.fi HIILI VESISTÖISSÄ. ha kk aa m at on av oh ak ku u ja tk uv a ka sv . ha kk aa m at on av oh ak ku u ja tk uv a ka sv . 2021) ja prosessipohjainen fysikaalisbiogeokemiallinen järvimalli MyLake (Kiuru ym. Mallien avulla kuvataan metsikön puuston kasvua ja hiilitasetta sekä vesistöjen tilan tulevaisuuden kehitystä erilaisten metsänkäsittelyketjujen tapauksissa. ha kk aa m at on Kesäkuu 2019 Heinäkuu 2019 Elokuu 2019 Lokakuu 2019 Marraskuu 2019 Helmikuu 2020 Huhtikuu 2020 Toukokuu 2020 Kesäkuu 2020 DOC (mg/L) pohjavesi (cm) Kuva 1. ha kk aa m at on av oh ak ku u ja tk uv a ka sv . Hankkeen tavoite on tutkia turvemaiden metsätaloustoimenpiteiden vaikutuksia erityisesti vesistöjen tummumiseen liittyen sekä määritellä yhteiskunnallinen haitta tummumisesta. Vesimassi-hanke tutkii turvemaiden yhteiskunnallisesti kestävää käyttöä monitieteisesti Vesistöjen tummumisen aiheuttamaa yhteiskunnallista haittaa ei aiemmissa alan tutkimuksissa ole määritelty. Lisäksi SUSI-mallia laajennetaan sisältämään taloustieteellinen mallinnus. 2022). Simuloinneista saadaan tarvittava aineisto turvemaiden metsänkäsittelyketjujen kustannus-hyötyanalyysien toteuttamiseen (Kuva 3 ). Vesimassi-hankkeessa tutkitaan metsätalouden vesistövaikutuksia. ha kk aa m at on av oh ak ku u ja tk uv a ka sv . ha kk aa m at on av oh ak ku u ja tk uv a ka sv . Kuva 2. -150 -100 -50 50 100 150 200 av oh ak ku u ja tk uv a ka sv . ha kk aa m at on av oh ak ku u ja tk uv a ka sv . Kolme vuotinen Nesslingin säätiön rahoittama hanke ”Veden tummumisen hinta Metsätalous toimenpiteiden vaikutukset vesistöjen monimuotoisuuteen, ekosysteemipalveluihin ja kasvihuonekaasupäästöihin”, eli tuttavallisemmin ”Vesimassi” -hanke yhdistää metsänhoitotiedettä, limnologiaa, mallinnusta ja taloustiedettä (Kuva 2 ). 2019). Pohjaveden pinnan korkeus vaikuttaa veden DOC pitoisuuteen; mitä korkeammalla pohjaveden pinta on, sitä suurempi on veden DOC-pitoisuus (aineisto Palviainen ym. Hankkeessa yhdistetään turvemaiden hydrologiaa simuloiva SUSI-malli (Laurén ym. Sup-lauta on helppo kuljettaa mukana ja sillä pääsee näytteenottoon, kun venettä ei ole saatavilla. ha kk aa m at on av oh ak ku u ja tk uv a ka sv . ha kk aa m at on av oh ak ku u ja tk uv a ka sv
Kuva 3. Hankkeessa vaaditaan eri luonnon systeemien ja talouden vuorovaikutusten kokonaisvaltaista ymmärtämistä. Drainage and Stand Growth Response in Peatland Forests—Description, Testing, and Application of Mechanistic Peatland Simulator SUSI. 2016. Metsätieteen aikakauskirja 2/2015. 2022. Limnology and Oceanography 2(4):105-112. Drainage for forestry increases N, P and TOC export to boreal surface waters. 2019. Vastaavanlaista rajat ylittävää ajattelua ja yhteistyötä tarvitaan myös maanomistajien, metsäalan ammattilaisten ja päätöksentekijöiden keskuudessa, kun tavoitteena on löytää ratkaisuja sekä taloudellisesti että ekologisesti kestävään turvemaiden metsien ja vesistöjen käyttöön. Science of the Total Environment, 806:150919. ym. C., Wallin, M. Science of the Total Environment 774:145150. Centennial-long trends of lake browning show major effect of afforestation. Biogeosciences, 16:3297-3317. B., Tranvik, L. Applicability and consequences of the integration of alternative models for CO. 2021. J., ym. Nieminen, M., Sarkkola, S., Haahti, K., ym. 2019. Nydahl, A. Juutinen, A. Kritzberg, E.S. 2020. Vesimassin tavoitteena on tarjota tutkittua tietoa turvemaiden metsätalouden kestävyyden arviointiin ja päätöksenteon pohjaksi. Lake eutrophication and brownification downgrade availability and transfer of essential fatty acids for human consumption. Laurén, A., Palviainen, M., Launiainen, S., ym. in meso-eutrophic lake water through altered light climate and acidity. Nieminen, M., Sarkkola, S., Sallantaus, T., ym. SUSI-malli • Puuston kasvu • Hydrologia • Biogeokemialliset prosessit Turvemaiden metsätaloustoimenpiteiden vaikutukset ekosysteemipalveluihin • Puuntuotanto • Näkymättömän monimuotoisuuden suojelu • Ilmastonmuutoksen torjunta • Veden laatu . Peatland drainage – a missing link behind increasing TOC concentrations in waters from high latitude forest catchments. Kiuru, P., Ojala, A., Mammarella, I., Heiskanen, J., Erkkilä, K-M., Miettinen, H., Vesala, T., Huttula, T. 35 Vesitalous 5/2022 HIILI VESISTÖISSÄ. Palviainen, M., Peltomaa, E., Laurén, A., ym. Suo 71(1):1-13. Ambio 49:375-390. Limnology and Oceanography, 64(2):744-756. Effect of forest harvesting intensity on water quality and the biodegradability of dissolved organic carbon in drained boreal peatland. Metsäojitettujen soiden typpija fosforikuormitus Suomessa. 2015. 2021. Kustannus-hyötyanalyysi sisältäen sekä yhteiskunnalliset hyödyt että haitat eri metsänkäsittelyskenaarioista Tarkasteltavat metsänkäsittelyketjut • Tasaikäisrakenteinen metsänkasvatus • Avohakkuut • Harvennukset • Kunnostusojitus • Jatkuva kasvatus • Metsän suojelu MyLake-malli • Hiilen kiertoon liittyvät fysikaaliset, kemialliset ja biologiset prosessit Metsänkäsittelyketjut metsikkötasolla Metsänkäsittelyn aiheuttama ravinteiden ja liuenneen orgaanisen hiilen kuormitus Ravinteiden ja liuenneen orgaanisen hiilen kuormituksen vaikutukset järviekosysteemiin Yhteiskunnallinen analyysi metsänkäsittelyketjujen vaikutuksista ekosysteemipalveluihin • Hakkuukertymät • Muu biomassa • Maaperän hiilitase (CH 4, CO 2 ) • Ravinnekuorma (N, P) DOC (dissolved organic carbon) huuhtouma Lähtötiedot • Säätiedot • Kasvupaikka • Puustotunnukset • Sarkaleveys • Ojien syvyys Ekosysteemipalveluiden rahamääräinen arvottaminen: • Nettohakkuutulot • Haitan arvo kasvihuonekaasupäästöille • Haitan arvo muutokselle kalojen ravintoarvossa • Haitan arvo ravinnekuormitukselle • Haitan arvo kiintoainekuormitukselle Kirjallisuus Finér, L., Lepistö, A., Karlsson, K., Räike, A., Härkönen, L., Huttunen, M., Joensuu, S., Kortelainen, P., Mattsson, T., Piirainen, S., Sallantaus, T., Sarkkola, S., Tattari, S., Ukonmaanaho, L. Vesimassi-hankkeen monitieteinen mallinnus eri metsänkäsittelyketjujen tapauksissa. Sen vuoksi hanke edellyttää eri alojen tutkijoiden tiivistä ja aidosti monitieteistä yhteistyötä. Science of the Total Environment 762: 144098. Taipale, S., Vuorio, K., Strandberg, U., ym. Kritzberg, E.S., Hasselquist, E.M., Škerlep, M. Environment International 96:156-166. 2021. Forests, 12(3):293. Colored organic matter increases CO. Metsien monet hyödyt ja taloudellinen arvottaminen. transfer velocity into a process-based lake model. Browning of freshwaters: Consequences to ecosystem services, underlying drivers, and potential mitigation measures. 2020. 2017
Jatkossa malli tulee sisältämään myös hiilikomponentin. Sen sijaan kivennäismailla, joilla hiilivarasto on korkein maaperän yläkerroksessa, TOC:n huuhtoutuminen tapahtuu pääasiassa pintakerrosvalunnan kautta. Malli ottaa huomioon maaperän huokoisuuden, vedenpidätyskyvyn ja vedenjohtavuuden. Hiiliprosessit maaperässä perustuvat INCA-Cmalliin (Futter et al., 2007). INESE HUTTUNEN hydrologi, Suomen ympäristökeskus inese.huttunen@syke.fi KIMMO KAHILAINEN professori, Lammin biologinen asema, Helsingin yliopisto kimmo.kahilainen@helsinki.fi VEMALA TOC: Kohti täsmällisempiä, orgaanisen hiilen valtakunnallisia huuhtoutumisestimaatteja Kuva 1. Hiilellä on maaperässä kolme varastoa – kiinteä orgaaninen hiili (SOC), liuennut orgaaninen hiili (DOC) ja liuennut epäorgaaninen hiili (DIC) (Kuva 1 ). Viimeisen vuoden aikana VEMALAan on liitetty myös orgaanisen kokonaishiilen (TOC) huuhtoutumiskomponentti. 36 www.vesitalous.fi HIILI VESISTÖISSÄ. K ansallinen ravinnekuormituksen mallinnusjärjestelmä VEMALA simuloi ravinteiden huuhtoutumista maalta vesistöihin ja kulkeutumista vesistöissä kaikilla Suomen vesistöalueilla (Huttunen ym., 2016, Korppoo ym., 2017). Valumaalueilta sisävesiin ja lopulta Itämereen huuhtoutuvan hiilen määrää on pystyttävä tarkentamaan. Turvemailla pohjavesi on lähellä maanpintaa, ja hiilivarasto on korkea koko maaprofiilissa, jolloin huomattava osa huuhtoutumisesta tapahtuu myös pohjavesivalunnan kautta. Kehitystyössä VEMALAan on toteutettu maaperän kosteusja imeytymismalli (Jakkila ym., 2014), jotta valuntaa voidaan simuloida eri maalajeilla. VEMALA TOC -mallin kuvaus, joka sisältää kiinteän orgaanisen hiilen (solid organic carbon, SOC), liuenneen orgaanisen hiilen (dissolved organic carbon, DOC) liuenneen epäorgaanisen hiilen (dissolved inorganic carbon, DIC). TOC kulkeutuu pintavalunnan, pintakerrosvalunnan ja pohjavesivalunnan kautta. Mallin kehittämisessä ja validoinnissa on käytetty Lammin biologisen aseman intensiivistä vedenlaatutietoa Pääjärven valumaalueelta. Kehitystyötä on tehty ympäristöministeriön rahoittamissa hankkeissa sekä maaja metsätalousministeriön Hiilestä kiinni -ohjelmaan kuuluvassa SysteemiHiili-hankkeessa. Hiilikuormituksen estimoinniksi on jatkokehitetty VEMALAmallia (Vesistömallit Laatu), jota yleisesti hyödynnetään ravinnekuormituksen arvioimisessa
37 Vesitalous 5/2022 HIILI VESISTÖISSÄ. TOC-pitoisuushavaintojen ajallinen ja spatiaalinen saatavuus on kuitenkin niukkaa ja mallin kalibrointia ja validointia varten tarvitaan lisää empiiristä seurantatietoa. Tärkeimpiä transformaatioprosesseja ovat orgaanisen hiilen mineralisaatio, dissosiaatio ja DOC:n tuotanto, sekä DOC:n yhdistyminen takaisin SOC:ksi. Pääjärven viidestä päätulouomasta sekä luusuasta oli käytettävissä viikoittaisia DOC-havaintoja jakson 2013–2020 ajalta. Maaveden DOC-pitoisuutta simuloidaan jakamalla DOC-varasto maaperän kunkin kerroksen kosteusvarastolla. Jokaiselle maankäyttöluokalle kalibroidaan prosessinopeuden parametrit kahdella tavalla: 1) vertaamalla simuloituja vuotuisia TOC-kuormituksia eri maankäyttöluokkien kuormitusarvoista kirjallisuudessa julkaistuihin, 2) vertaamalla havaittuja ja simuloituja TOC-pitoisuuksia virtavesissä, pienillä valuma-alueilla ja kansallisilla seurantaasemilla. Tulouomien pitoisuudet muodostuvat erilaisista lähteistä tulevista hiilikuormista, joiden suhteet vaihtelevat kunkin tulouoman lähivaluma-alueella. DOC:n huuhtoutuminen lasketaan kertomalla päivittäinen valunta DOC-pitoisuudella. Vaihtelevilta maanpeittoluokkien alueilta laskevien tulouomien havaintojen avulla voitiin puolestaan kalibroida TOC:n maaperäprosesseja eri maankäyttöluokilla. Kansalliset hiilen huuhtoutumisestimaatit SysteemiHiili-hankkeessa on kehitteillä ja validoitavana VEMALA TOC -mallin uusi versio, jossa sovelletaan ilmastonmuutokseen ja maankäytön muutoksiin liittyviä 2018 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2019 2020 Simuloitu Havaittu Simuloitu Havaittu Kuva 2. Kuukausittaiset järven TOC-pitoisuudet mahdollistivat myös sen päivittäisen dynamiikan validoinnin (Kuva 2b ). Kyseiset maankäyttöluokat on valittu siksi, että niiden välillä TOC:n huuhtoutumisessa on huomattavia eroja. Mallin tärkeimmät syöttötiedot ovat hiilipitoisuus putoavassa karikkeessa (kg ha -1. Viikoittaisen pitoisuusdatan avulla validoitiin orgaanisen hiilen pitoisuuksien päivittäistä dynamiikkaa (Kuva 2a ), mikä ei olisi harvemmilla havainnoilla mahdollista. TOC-tulokuorma muodostui seuraavista lähteistä: metsät kivennäismailla 63 %, metsät ojitetuilla turvemailla 28 %, maatalousalueet 7 % ja ojittamattomat suot 2 %. Päivittäistä SOCja DOC-varastojen muutosta simuloidaan lineaarisilla nopeusprosesseilla, jotka riippuvat varaston suuruudesta, maaperän lämpötilakertoimesta ja maaperän kosteudesta. Havaintodatat ovat Lammin biologisen aseman aineistoa. Lisäksi kuukausittaiset TOC-havainnot Pääjärven useilta eri syvyyksiltä olivat saatavilla vuosilta 1995–2022. Pääjärven simuloitu TOC-tulokuorma, lähtökuorma ja retentio olivat 1151, 592 ja 560 t v -1 , jolloin retention osuus tulokuormituksesta oli 48 % (vuosien 2014–2021 keskiarvo). Näiden lisäksi tulouomien, järven ja järvestä poistuvan uoman havainnot mahdollistivat järven TOC-tasapainon mallintamisen ja validoinnin. Lammin Pääjärven havaintodatan hyödyntäminen mallin kehitystyössä Systeemihiili-hankkeessa hyödynnettiin Lammin biologisen aseman keräämää, yksityiskohtaista TOCja DOC-havaintodataa Lammin Pääjärveltä ja sen valumaalueelta. Suurin ominaiskuormitus oli peräisin ojitettujen turvemaiden metsistä. Simuloidut ja havaitut TOC-pitoisuudet a) Mustajoessa (2017-2020), sekä b) Pääjärvessä (2010-2021). v -1 ) sekä hiilipitoisuus 1 m syvässä maakerroksessa eri maankäyttöluokilla: maatalous kivennäistai turvemailla; metsätalous kivennäistai ojitetuilla turvemailla; sekä ojittamattomat suot
Journal of Marine Systems, 63 (3–4): 155-161. Siksi vesistöihin kohdistuvissa TOC-kuormitusarvioissa tapahtuvien muutosten simulointi on tärkeää. Journal of Hydrology 549: 363-373. Mallin kehittämiseksi tarvitaan kuitenkin lisää intensiivisiä TOC-havaintoja erilaisilta valuma-alueilta. skenaarioita ja niiden vaikutusta TOC-kuormitukseen. Huttunen, I., Huttunen, M., Piirainen, V., Korppoo, M., Lepistö, A., Räike, A., Tattari, S. Kirjallisuus Algesten, G., Brydsten, L., Jonsson, P., Kortelainen, P., Löfgren, S., Rahm, L., Räike, A., Sobek, S., Tranvik, L., Wikner, J., Jansson, M. Joitakin Itämeren osia pidetään hiilidioksidin lähteenä ilmakehään ja valuma-alueelta tuleva orgaaninen hiili voi vaikuttaa Itämeren eri osien hiilitasapainoon voimakkaasti. Environmental Modeling & Assessment, 21(1): 83-109. 2014. Näin on esimerkiksi Pohjanlahdella, jonka omavarainen tuotanto on alhainen ja vesistöistä tuleva orgaanisen hiilen kuormitus korkea (Algesten et al., 2006). Water Resources Research 43(2): 1-16. Jakkila, J., Vento, T., Rousi, T., Vehviläinen, B. A national scale nutrient loading model for Finnish watersheds – VEMALA. VEMALA TOC tarjoaa jatkossa mahdollisuuden kehittää myös järvimallia (Korppoo ym., 2017) ottamaan huomioon makean veden ekosysteemien hiilipäästöt valtakunnallisella tasolla. Futter, M., Butterfield, D., Cosby, B., Dillon, P., Wade, A., 2007. Hydrology Research, 45 (4-5): 684–702. 2006. SMOS soil moisture data validation in the Aurajoki watershed, Finland. Modeling the mechanisms that control in-stream dissolved organic carbon dynamics in upland and forested catchments. VEMALA TOC tulee jatkossa mahdollistamaan TOC-kuormituksen kvantifioimisen ja päästölähteiden arvioimisen kaikkiin Suomen vesistöihin sekä Itämereen. Monet Suomen vesistöalueet muodostuvat järviketjuista, joille paitsi ravinteiden, myös hiilen pidättymisen mallintaminen ja havainnointi olisi ratkaisevan tärkeää. Yhtä kattavaa dataa, mitä Pääjärveltä on saatavilla, on harvoin pystytty keräämään Suomen järviltä. Organic carbon budget for the Gulf of Bothnia. Simulation of bioavailable phosphorus and nitrogen loading in an agricultural river basin in Finland using VEMALA v.3. Korppoo, M., Huttunen, M., Huttunen, I., Piirainen, V., Vehviläinen, B. 2016. & Vehviläinen, B. Maveplan 1/3 38 www.vesitalous.fi HIILI VESISTÖISSÄ. 2017
39 Vesitalous 5/2022 HIILI VESISTÖISSÄ. Keväisten sulamisvesien ja muulloinkin rankkojen sateiden jälkeen Suomen valumavesien veden väriä voi kuvailla erilaisten kahvila-annosten väreillä: länsirannikon jokisuut värjäytyvät mustan espresson, lattekahvin ja kaakaon eri vivahteilla (Kuva 1 ). Ajoittain veden värissä voi havaita myös tujauksen chiliä, kun veteen sekoittuu sopivana yhdistelmänä liuennutta orgaanista ainesta ja rautaa. H avainnoista muokatut tosivärikuvat ovat visuaalisesti vaikuttavia katsauksia veden väriin ja sen muutoksiin. Osa värivaihtelusta liittyy vesistöjen humuspitoisuuteen, jonka määrääkin voidaan arvioida satelliittihavainnoista. Vuosittain ilmiö näkyy selkeästi JENNI ATTILA johtava tutkija, Suomen ympäristökeskus jenni.attila@syke.fi EEVA BRUUN tutkija, Suomen ympäristökeskus eeva.bruun@syke.fi HANNA ALASALMI tutkija, Suomen ympäristökeskus hanna.alasalmi@syke.fi SAMPSA KOPONEN ryhmäpäällikkö, Suomen ympäristökeskus sampsa.koponen@syke.fi Satelliittihavaintojen hyödyntämisestä on tullut monelle asiantuntijalle arkipäivää; erityisesti ELYkeskukset hyödyntävät Suomen ympäristökeskuksen päivittäisten satelliittihavaintojen seurantaan kehitettyä TARKKApalvelua. Vesien tummuminen – mitä lisäarvoa saadaan satelliittihavainnoista. Kuvan lähde: USGS Landsat-ohjelma, SYKE (21.4.2021). Keväisin osa Suomen järvistä, joista ja rannikkovesistä värjäytyy huomattavan ruskeiksi viimeistään siinä vaiheessa, kun maaperän routa sulaa. Havaintojen tarkkuus on sitä luokkaa, että jopa Suomen jokia seurataan nykyään aktiivisesti. Tässä kevään vaiheessa lumet ovat jo pitkälti menneet menojaan pitkin jokia ja uomia vieden peltojen sameat partikkelit mukanaan. Suosituin vuodenaika on kevät, jolloin lumen, jään ja roudan sulaminen värjää vesistöjä vaihtuvin värein. Kuvassa Satakunnan rannikon jokien edustoja Kokemäenjoesta Kellahdenjokeen. Kuva 1. Asiantuntijoiden lisäksi aktiiviset kansalaiset ja lehdistö seuraavat TARKKA-palvelun havaintojen kautta luonnon muutoksia. Yhdistelmän koostumus vaihtelee vuodenaikojen ja sääolojen mukaan. Havainnekuva siitä, miten valuma-alueelta tuleva kuormitus vaihtelee samean ja humuksisen välillä. Eri ajankohtina samastakin joesta saadaan vaihtelevia humuksista tai sameaa kuormitusta
Kuva 2. Länsirannikon keskija pohjoisosissa jokien tuoma kuormitus näkyy havainnollisesti (Kuva 1 ). Pidemmällä ajanjaksolla satelliittihavainnoilla voidaan kuitenkin päästä kiinni avomerialueiden, rannikon isojen jokisuiden ja suurimpien järvien humuksen määrään ja vuodenaikaisvaihteluihin vuodesta 2003 lähtien. Vesien tummumisen arvioinnissa kiinnostavaa on myös, näkyykö vesistöissä pidemmän aikavälin muutoksia. Tätä havainnollistettiin taannoin alustavasti Itämeren laajuudella mallinnusta ja satelliittihavaintoja yhdistävässä SeaLaBio-hankkeessa (Neumann et al., 2021). Tarkempia satelliittihavaintoja on kertynyt seitsemän vuoden ajalta. Samankaltainen vaihtelu näkyy selkeästi myös eri puolilla sisämaan järvillä, joiden valuma-alueilla maaperän koostumus on otollinen sekoitus turvemaita, metsiä ja peltoja (Kuva 2 ). Alueelle laskee useita jokia, joiden osalta pidemmän aikavälin veden tummumiseen liittyvien muutosten arvioiminen ja kuormitushuippujen havainnointi on olennaista. Nyt kun satelliittiaineistoa on kertynyt jo seitsemättä vuotta, satelliittihavaintojen ja maastomittausten yhteensopivuutta voi tarkastella niillä alueilla, joista löytyy kattavasti näytteenottoa (Kuva 3 ). Siihen käytetty menetelmä sovitettiin erityisesti Suomen rannikon vesialueille toimivaksi takavuosien hankkeissa (Vesitalous 2/2017). de Wit et al., 2016). Nykyään on jo käytettävissä erinomainen neljän satelliitin yhdistelmä, joiden havaintolaitteiden avulla humuksen vaihtelua voidaan tulkita 60 m maastoerotuskyvyllä. Karhijärvi on hyvä esimerkki Suomen järvestä, jossa veden värin vaihtelu on suurta eri vuodenaikoina valuma-alueelta tulevan kuormituksen mukaan. Lähde: USGS Landsat-ohjelma, SYKE (15.4.2021). 40 www.vesitalous.fi HIILI VESISTÖISSÄ. rannikon jokien edustoilla, ja ulottuu ajoittain kauaskin rannasta vesien kulkureittien mukaan. Pohjoisen rannikonosan valuma-alueilla peltopinta-alaa on vähemmän, joten savisameaa maa-ainesta ei sekoitu valumavesissä liuenneeseen orgaaniseen ja muuhun ainekseen samassa määrin kuin esimerkiksi Lounais-Suomessa. Tällöin päästään hyvin käsiksi ääriajankohtiin sateiden ja sulamisajan kuormitushuippujen jälkeen (Kuva 3 ), mikä on tärkeää vesialueiden tummumisen muutosten arvioimisessa (mm. Satelliittihavainnoista tehdyt tosivärikuvat saavat paljon huomiota, mutta satelliittihavaintoja voidaan käyttää hyvällä määritystarkkuudella myös veden humuspitoisuuden arvioimiseen. TARKKA-palvelun (syke.fi/TARKKA) vertailuasemilla satelliittihavaintoja voi verrata myös asemanäytteenoton veden värimäärityksistä muunnoskaavalla tehtyihin arvioihin humuksen määrästä (r²=0.8, N=804). Satelliittihavainto tulkitaan humuksen määräksi bio-optisen mallin avulla. Satelliittihavaintojen lisäarvo on erityisesti siinä, että havaintoja voidaan tehdä myös ajankohtina ja alueilla, joita näytteenotto ei kata. Merialueilla erityisesti Perämeri ansaitsisi jatkossa tarkempaa huomiota. Havaintoja kertyy muutaman päivän välein pilvettöminä ajanjaksoina. Lopputulos kuvaa liuenneen orgaanisen aineksen eli humuksen absorption määrää samalla aallonpituudella kuin vesinäytteistä tehtävissä laboratoriomäärityksissä (400 nm, Attila et al., 2013)
Vesitalous 2/2017. Neumann, T., Koponen, S., Attila, J., Brockmann, C., Kallio, K., Kervinen, M., Mazeran, C., Müller, D., Philipson, P., Thulin, S., Väkevä, S., and Ylöstalo, P. MERIS Case II water processor comparison on coastal sites of the northern Baltic Sea, Remote Sensing of Environment, 128, 138–149. Kuva 3. Rannikon asema A) Ka-2 Kalajoen edustalla ja B) Vavy-19 Storbådan Kyrönjoen edustalla, vuosi 2021. Finér L., Lepistö A., Karlsson K., Räike A., Härkönen L., Huttunen M., Joensuu S., Kortelainen P., Mattsson T., Piirainen S., Sallantaus T., Sarkkola S., Tattari S., Ukonmaanaho L., (2021). https://vesitalous.fi/wp-content/uploads/2017/03/VT1702_lowres.pdf. Environmental Science & Technology Letters, 3 (12), 430-435. Model Dev., 14, 5049–5062, https://doi.org/10.5194/gmd-14-5049-2021. Asemahavainnoista (MS) määritetty humuksen määrä (oranssit ympyrät), liuenneen orgaanisen aineen absorptio [1/m] aallonpituudella 400 nm, veden väristä laskettu arvio absorptiosta (keltaiset ympyrät). Siniset palkit kuvaavat havaintojen vaihtelua aseman ympärillä (P25-P75) 900 m alueelta havaittuna. Sentinel-satelliitit mullistavat vesiseurannan. Satelliittihavainnot (EO, Earth Observations) aseman ympäristöstä kunkin havaintopäivän mediaanina (valkoiset ympyrät) vuosilta 2019–2021. DOI: 10.1021/acs.estlett.6b00396. Koponen S., Attila J., (2017). de Wit H.A., Valinia S., Weyhenmeyer G.A., Futter M., Kortelainen P., Austnes K., Hessen D.O., Räike A., Laudon H., Vuorenmaa J., (2016). Optical model for the Baltic Sea with an explicit CDOM state variable: a case study with Model ERGOM (version 1.2), Geosci. (2013). DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.144098. Kirjallisuus Attila J., Koponen S., Kallio K., Lindfors A., Kaitala, S., Ylöstalo, P. 41 Vesitalous 5/2022 HIILI VESISTÖISSÄ. (2021). Drainage for forestry increases N, P and TOC export to boreal surface waters, Science of The Total Environment, 762, 144098, ISSN 0048-9697
2020). Projektikurssin lisäksi hankkeessa kehitetään WAT-alumnitoimintaa, järjestetään tapahtumia työelämätoimijoiden kanssa sekä tehdään tutkimusta. Erilaisten muutosten pyörteissä myös vesi ja ympäristötekniikan alan organisaatioiden ja työntekijöiden on pidettävä huoli osaamisensa jatkuvasta päivittämisestä. Ammatin, tehtävien ja rutiinien muutos edellyttävät jokaiselta muovautumista ja sopeutumista – vain siten koko alan jatkuva kehitys on mahdollista (Renko ym. Hankkeen toiminta kietoutuu uuden WAT-projektikurssin ympärille, johon kutsutaan maisteriohjelman alumneja ja muita nuoria työelämätoimijoita ohjaamaan opiskelijaryhmien ongelmanratkaisua. Samalla työelämätoimijat ovat kurssilla itsekin oppimassa ja suorittavat kurssin oppimistehtäviä yhdessä tutkinto-opiskelijoiden kanssa. 2019; Renko ym. Lifewide WAT-hanke etsii keinoja sopeutua nopeasti muuttuvaan maailmaan, jossa tietoa ja taitoja on päivitettävä jatkuvasti. 2020). Englanninkielinen maisteriohjelma on ollut käynnissä vuodesta 2016 alkaen ja ohjelmaa on alusta saakka kehitetty aktiivisesti ja tutkimusperustaisesti. 2018; Karvinen ym. Karvinen ym. A alto-yliopiston vesija ympäristötekniikan maisteriohjelmasta – tuttavallisemmin WAT-ohjelmasta – valmistuu vesija ympäristöalan diplomi-insinöörejä, jotka osaavat soveltaa teknistä osaamistaan laajojen yhteiskunnallisten ongelmien ratkaisemiseksi. Kesällä 2022 alkanut MVTT ry:n rahoittama Lifewide WAT -hanke (2022–2025) vastaa näihin kehityskohteisiin. Elämänlaajuinen oppiminen (englanniksi Lifewide Learning LWL) on ajatusmalli, jonka mukaan koko elämän ajan ja eri elämänalueilla tulisi oppia uusia asioita (Lonka 2014). 2020). MEERI KARVINEN koordinaattori, Lifewide WAT -hanke, Aalto-yliopisto meeri.karvinen@aalto.fi OSAMA EL ASRI tutkimusavustaja, Lifewide WAT -hanke, Aalto-yliopisto osama.elasri@aalto.fi SUVI OJALA tutkimusavustaja, Lifewide WAT -hanke, Aalto-yliopisto suvi.j.ojala@aalto.fi MARKO KESKINEN professori, WAT-maisteriohjelman johtaja, Aalto-yliopisto marko.keskinen@aalto.fi Oppiminen ei pääty valmistumiseen. Vesija ympäristötekniikan alalla tarvitaan elämänlaajuista oppimista: esittelyssä Lifewide WAT -hanke 42 www.vesitalous.fi KOULUTUS. Maaja vesitekniikan tuki ry:n (MVTT) tuella toteutettu WAT-kehityshanke (2016–2020) vahvisti uudistuneen ohjelman ensiaskeleita, kartoitti alan osaamistarpeita ja nosti esiin uusia kehityskohteita (ks. Seuraavassa kerromme yksityiskohtia hankkeen eri osa-alueista. Lisäksi selvityksissä nousi esiin tarve syventää alan työelämätoimijoiden ja opiskelijoiden kykyä jäsentää kestävää kehitystä ja soveltaa kestävyysajattelua omassa työssään. Lisäksi hanke toimii kokeilualustana, miten Aalto-yliopiston strategisia teemoja (yrittäjämäinen ajattelu, radikaali luovuus ja kestävät ratkaisut) sekä elämänlaajuisen oppimisen ajatusta voisi parhaiten toteuttaa vesija ympäristötekniikan alan opetuksessa. Hankkeessa toteutettujen alumnikyselyn ja sidosryhmäselvityksen tulosten perusteella WATohjelmassa oli tarve vahvistaa opiskelijoiden ymmärrystä keskeisistä työelämätaidoista ja alan käytännön työtehtävistä sekä tukea ammatti-identiteetin rakentumista jo opintojen aikana (Vehmaa 2018; Vehmaa ym. Aallon Lifewide Learningsivuilta saa lisätietoa Aallon laajuisesta LWL-toiminnasta: https://lifewidelearning. Samalla hanke syventää ymmärrystä ammattiidentiteetin kehittymisestä ja tarjoaa työnantajille mahdollisuuden kytkeytyä vahvemmin alan opetukseen. Aaltoyliopiston Lifewide WAT hanke edistää elämänlaajuista oppimista sekä koulutuksen ja työelämän välistä yhteistyötä muun muassa uuden projektikurssin avulla. aalto.fi
Tällaisen yrittäjämäisen, rohkean ajattelun ja kokeilemisen kautta kurssin tavoite on vahvistaa tiedonkulkua opetuksen, tutkimuksen ja työelämän välillä sekä edistää kestävien käytäntöjen jalkauttamista työelämässä. Alumnien näkemysten ja osaamisen jakamiseksi hankkeessa kokeillaan erilaisia yhteistyömuotoja, kuten tapaamisia opiskelijoiden kanssa, pienseminaareja, haastatteluja ja blogitekstejä. Lifewide WAT -hankkeen peruspilarit. Lisäksi ongelmalähtöinen oppiminen edistää kriittisen ajattelun, ongelmanratkaisukyvyn sekä viestintäja vuorovaikutustaitojen kehittymistä. Kyseessä on opetusmenetelmä, jossa monisyisiä käytännön haasteita käytetään välineenä omaksua alan keskeisiä käsitteitä, periaatteita ja vuorovaikutussuhteita. Ongelmalähtöinen oppiminen haastaa soveltamaan ennalta opittua, herättää uteliaisuutta ja auttaa ymmärtämään monisyisten ongelmien asiayhteyksiä: tämän on havaittu myös ruokkivan sisäistä motivaatiota (Lonka 2014). Kurssin keskiössä ovat yhdessä työelämätoimijoiden kanssa suunnitellut käytännön haasteet, joihin opiskelijaryhmät pohtivat ratkaisuja tulevaisuusorientoituneella tavalla. Opiskelijat rakentavat kurssin aikana oman jäsennyksensä kestävyyden käsitteestä ja soveltavat tätä jäsennystä alaan kytkeytyvän käytännön haasteen ratkaisemisessa. (Nilson 2010.) WAT-projektikurssin tavoitteena on myös tukea opiskelijoiden sidoksia työelämään, lisätä ymmärrystä alan käytännön työtehtävistä sekä vahvistaa ammatti-identiteetin muodostumista. WAT-projektikurssi tuo opiskelijat ja työelämän asiantuntijat yhteen Lifewide WAT -hankkeessa perustetaan WAT-projekti kurssi, joka tuo yhteen opiskelijoita, alumneja ja muita nuoria työelämätoimijoita sekä alan organisaatioita. Ammatti-identiteetin kehitystä tukee muun muassa henkilökohtainen reflektio, johon kurssilla kannustetaan niin oppimispäiväkirjan kuin ryhmien mentoroinnin kautta. Ryhmien ratkaisuehdotukset esitellään yhteisessä loppuseminaarissa. Tapahtumissa pohditaan yhdessä alan kehityssuuntia hankkeen teemojen eli elämänlaajuisen oppimisen, kestävien ratkaisujen sekä yrittäjämäisen ajattelun ja luovuuden näkökulmista. 43 Vesitalous 5/2022 KOULUTUS. Tärkeänä tavoitteena on tukea kurssin osallistujia kokeilemaan rohkeasti uusia ajatuksia ja jakaa omia ideoitaan. Alumnija työelämäyhteistyö tärkeä osa hanketta Projektikurssin lisäksi hankkeessa tehdään yhteistyötä WAT-maisteriohjelmasta valmistuneiden alumnien ja muiden alan työelämätoimijoiden kanssa myös laajemmassa mittakaavassa, sillä heillä on merkittävä rooli sekä maisteriohjelman kehittämisessä että ammatillisen yhteisön ylläpitämisessä. Jo tämän lukuvuoden aikana kokeillaan alumnien kanssa järjestettäviä tapaamisia eli niin sanottuja vesikahveja, joiden tavoitteena on lisätä yhteisöllisyyttä ja verkostoitumista opiskelijoiden, alumnien sekä Aallon henkilökunnan keskuudessa. Alumnien ja opiskelijoiden tiiviimpi yhteistyö antaa opiskelijoille selkeämmän kuvan työelämästä sekä mahdollisista urapoluista jo opiskeluaikana. Siksi projektikurssin mentorina toimiminen voi vahvistaa myös työelämätoimijoiden ammatti-identiteettiä ja ammatillista itsevarmuutta. Mentorointi on kaikkien osapuolien ammatti-identiteetin kehitykselle edullista. Samalla kurssi syventää ymmärrystä sekä kehitettävän ratkaisun että omien suunnittelupäätösten laajemmista vaikutuksista. Lisäksi kurssilla mukana olevat työelämätoimijat järjestävät työpaikallaan seminaarin, jossa keskustellaan ratkaisuehdotuksen käytännön toteutettavuudesta sekä koko kurssin yleisistä opeista. Se tarjoaa mahdollisuuksia ryhmätyöskentelyyn, tutkimusmateriaalin etsimisen ja arvioinnin harjoitteluun sekä eväitä elinikäisen oppimisen omaksumiseen. Hankkeen aikana järjestetään myös kaksi laajaa sidosryhmätapahtumaa, joiden tarkoituksena on alan toimijoiden, kouluttajien ja opiskelijoiden kohtaaminen sekä monisuuntainen viestintä alan kehityksestä. Projektikurssi pohjautuu ongelmalähtöisen oppimiseen, joka on sekä insinööriopetuksen ytimessä että keskeinen lähestymistapa työelämän käytännön ongelmanratkaisussa
Blogissa kerrotaan muun muassa uuden projektikurssin kehittämisen vaiheista, sidosryhmätapahtumien ajankohdista sekä hankkeessa tehdyn tutkimuksen tuloksista. Jo ensimmäisen hankevuoden aikana toteutetaan diplomityö, jonka aiheena on vesija ympäristötekniikan alan ammattiidentiteetin rakentuminen diplomi-insinööriopintojen aikana ja uran alkuvaiheessa. Building a more sustainable society. 2. (2020). 2. Oivaltava oppiminen. & Keskinen, M. (2018). Muuttuvien työelämätaitojen sisällyttäminen tekniikan alan koulutukseen: tapaustutkimus Aalto-yliopiston vesija ympäristötekniikan maisteriohjelmasta. Nilson, L. ja Keskinen, M. Working life of water and environmental engineers: a case study of career paths, core competencies and the role of sustainable development. Renko, J., Kaikko, A., Karvinen, M. Aalto-yliopiston Vesija ympäristötekniikan maisteriohjelman sidosryhmäselvitys 2019–2020: yhteenvetoraportti: Alan tulevaisuus, osaamistarpeet ja vastavalmistuneiden rooli. (2019). Saatavilla: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201806013031. Työskentely pienryhmissä . Lisäksi vahva ammatti-identiteetti auttaa vastavalmistuneita tuomaan opiskeluaikana opittuja tietoja ja taitoja paremmin työelämään. B. A case study on the role of sustainable development in the education and early career of water and environmental engineers. Vehmaa, A., Karvinen, M., & Keskinen, M. Haemme myös työelämän asiantuntijoita, jotka haluavat kasvattaa ymmärrystään kestävyydestä ja tulevaisuusorientoituneesta ajattelusta sekä toimia opiskelijoiden mentoreina. Voit seurata hankkeen etenemistä Lifewide WAT –blogissa: https://blogs.aalto.fi/lifewidewat/ sekä Twitterissä tunnisteella #lifewidewat. Diplomityö, Aalto-yliopisto. Kaikki osallistujat suorittavat kurssin arvioitavat osaalueet: 9 Yksilöllinen ennakkotehtävä 9 Yhteiset tapaamiset ja niihin liittyvät tehtävät 9 Ryhmätyö 9 Kurssin loppuseminaari & työpaikalla järjestettävä tapaaminen Lähde mukaan WAT-projektikurssille! Etsimme parhaillaan WATprojektikurssille työelämäorganisaatioita, joiden kanssa määrittelemme kurssilla ratkottavat käytännön haasteet, joita opiskelijat kurssin aikana ratkovat. 2605. Tervetuloa mukaan vahvistamaan vesija ympäristötekniikan alan opetuksen ja työelämän yhteistyötä! WAT-projektikurssi pähkinänkuoressa Mitä: viiden opintopisteen (op) kurssi, osa WATohjelman valinnaisia pääaineopintoja Milloin: huhtikesäkuu 2023 monimuotoopetuksena Kenelle: WATohjelman opiskelijoille & avoin työelämätoimijoille erillisen haun kautta Miten: . Voit jakaa työelämässä kertynyttä osaamistasi opiskelijoille sekä vahvistaa verkostojasi alan tulevien osaajien suuntaan. Kustannusyhtiö Otava. https://doi. Etsimme hankkeelle ja projektikurssille myös yhteistyökumppaneita: tästä lisää oheisessa tekstilaatikossa. & Keskinen, M. painos. Yliopistopedagogiikka, 2019(1), s. Karvinen, M., Renko, J., Kaikko, A. (2020). Aaltoyliopisto. Vesialan tulevaisuuden huipputekijä syntyy koulutuksen ja työelämän yhteispelillä. Saatavilla: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-60-3785-1. painos. Osallistumalla kurssille syvennät ymmärrystäsi alan työelämän käytäntöjen ja opetuksen välisistä kytköksistä sekä saat työkaluja ongelmien tunnistamiseen, analysointiin ja ratkomiseen etenkin kestävyyden näkökulmasta. Saatavilla: https://lehti.yliopistopedagogiikka.fi/2019/03/11/ tyoelamataidot-vesi-ja-ymparistotekniikka/. Lonka, K. Samalla voit välittää saamiasi oivalluksia ja uutta tietoa omalla työpaikallasi. (2018). Teaching at its best: A research-based resource for college instructors. 20–41. Helsinki. San Francisco, CA: Jossey-Bass. 20–27. Sustainability, 10(8), s. (2014). Vehmaa, A. org/10.3390/su10082605. Opiskelijoiden ammattiidentiteetin vahvistaminen auttaa heitä hahmottamaan työelämän mahdollisuuksia, jolloin he voivat miettiä paremmin haluamaansa urapolkua ja edistää polun ohjautumista toivottuun suuntaan. Haluatko kuulla lisää. Kyseessä on siis upea mahdollisuus sekä oppia uutta että siirtää kokemustasi eteenpäin! Seuraa hankkeen tiedotusta blogissamme: https:// blogs.aalto.fi/lifewidewat sekä AaltoWATtwitterissä (#lifewidewat): https://twitter.com/AaltoWAT Lisätiedot: kurssin vastuuopettaja Meeri Karvinen Kirjallisuus Karvinen, M., Vehmaa, A. Työelämätoimijat/WATalumnit ryhmien mentoreina . Lifewide WAT -hankkeessa tehtävä kehitystyö pohjautuu sekä aiemman WAT-kehityshankkeen tuloksiin että hankkeen aikana tehtävään tutkimukseen. (2010). Vesitalous, 6, s. 44 www.vesitalous.fi KOULUTUS
Vesihuollon energia, ympäristö, resurssi ja kustannustehokkuuden kehittäminen. Minna Maasilta päätoimittaja, Vesitalous Muutoksia Vesitalouden toimituskunnassa a j a n ko h ta is ta to i m i t u k selta 45 Vesitalous 5/2022 AJANKOHTAISTA. Ilmoita halukkuutesi esityksen pitämiseen viimeistään 31.10.2022. Vesihuolto 2023 -päiville etsitään ajankohtaisia esitysaiheita. Verkosto ja laitosomaisuuden ylläpito, hallinnan kehittäminen ja laadun hallinta. Vesihuollon toiminnan ohjaus, jatkuvuus ja turvallisuus. Lietteen hyötykäytön edistäminen ja ravinteiden kierrätys. y Vesihuoltolaitosten kansainvälistyminen Lisäksi sähköisellä lomakkeella valitaan jokin seuraavista aihepiireistä: y Talousveden hankinta ja käsittely y Jätevedet y Hallinto ja talous sekä viestintä y Verkostot y Jätevesien resurssit, lietteet y Jokin muu aihepiiri Kutsu luennoimaan – Vesihuolto 2023 Valtakunnalliset Vesihuolto 2023 -päivät järjestetään Jyväskylän Paviljongissa 10.-11.5.2023, Yhdyskuntatekniikka 2023 -näyttelyn yhteydessä. Samassa yhteydessä pitkään lehden toimituskunnassa olleet Riku Vahala, Olli Varis ja Hannele Kärkinen siirtyivät sivuun ja haluaisinkin kiittää heitä arvokkaasta yhteistyöstä lehden kanssa. Sähköisellä lomakkeella valitaan jokin seuraavista teemoista: y Kohti resurssiviisasta ja ilmastoneutraalia vesihuoltoa. Ilmoita esitelmäehdotuksen yhteydessä, mikäli olet kiinnostunut kirjoittamaan lehteen. y Vesihuoltoala uudistuu. Vesitalouslehti 3/2023 on teemanumero, jossa julkaistaan Vesihuolto 2023päivien esitelmistä artikkeleita. Erityisesti toivotaan esityksiä, jotka kertovat konkreettisista tilanteista ja toimenpiteistä vesihuoltolaitoksilla. Uudet tekijät pääsevät kehittämään lehteä ja ovat osaltaan varmistamassa, että lehti pysyy kiinnostavana jatkossakin. Vesihuoltolaitosten kestävä talous ja asiakassuhteet. Heidän mukanaan toimituskuntaan tulee lisää monipuolista näkemystä ja kokemusta vesialan eri osaalueilta, mikä on tärkeää, sillä lehden tavoitteena on jatkossakin tarjota tietoa ja uutisia laajalle joukolle vesialan osaajia. y Digitalisoituva ja tiedolla johdettu vesihuolto. y Kestävä, turvallinen, toiminta ja huoltovarma vesihuolto. aspx?tabid=139&tap=726 Vesihuolto 2023päivien tiivistelmä on pituudeltaan 2500 merkkiä sisältäen välilyönnit. Esitysehdotuksia toivotaan liittyen näihin teemoihin, jotka noudattelevat Vesihuoltolaitosten kehittämisrahaston painopistealueita. y Asiakaskeskeinen, näkyvä ja vetovoimainen vesihuolto. Vesihuoltoalan toimintamalleja, rakenteita ja yhteistyötä uudistavat hankkeet. y Vesihuolto osana bio ja kiertotaloutta. Voit laittaa haluamasi tiivistelmätekstin sähköisen lomakkeen tiivistelmälle tarkoitettuun kenttään kopioitoiminnolla. V e si h uol t o p äi v ä t Vesitalouslehden toimituskunta on uudistunut, kun tekniikan tohtori, teknisen vesitalouden professori Harri Koivusalo Aaltoyliopistosta, filosofian tohtori, ryhmäpäällikkö Jyrki Laitinen Suomen ympäristökeskuksesta, tekniikan tohtori, apulaisprofessori Anna Mikola Aaltoyliopistosta sekä filosofian tohtori, akateeminen koordinaattori Maija Taka Aaltoyliopistosta liittyivät mukaan. Ilmoita halukkuutesi esityksen pitämiseen sähköisellä lomakkeella: https://vvy.etapahtuma.fi/Default
Syyskuussa 1972 Uponor (entinen Wirsbo) oli maailman ensimmäinen valmistaja, joka lanseerasi ristisilloitetut polyeteeniputket eli PEX-putket. 46 www.vesitalous.fi AJANKOHTAISTA. Materiaali on joustava ja monipuolinen: se kestää jopa 95 °C:n lämpötiloja ja soveltuu monenlaisiin käyttötarkoituksiin. Uusiutuvien raaka-aineiden käyttö putkissa perustuu ISCCsertifikaatin mukaiseen massatasemalliin. a j a n ko h ta i s ta v e s i y h d i s t y k s e ltä SUOMEN VESIYHDISTYS RY Water Association Finland Vesistöjen tummumisen syyt ja seuraukset Tervetuloa Kuopioon 3.-4.11.2022! Vesiyhdistyksen limnologian jaosto järjestää vesistöjen tummumisen syihin ja seurauksiin keskittyneen teemasession "Carbon cycle in surface waters" osana Itä-Suomen yliopiston tutkimusyhteisöjen järjestämää 2nd International Conference for Sustainable Resource Society: Seizing a sustainable future -konferenssia. Materiaalin joustavuus tekee asennuksesta helppoa: putket toimitetaan suurissa keloissa tai laatikoissa, ja ne voidaan katkaista paikan päällä yksilöllisten tarpeiden mukaan. Alun perin PEX-putkia käytettiin lattialämmityksessä, mutta nykyään niitä käytetään myös lämmitysja jäähdytysjärjestelmissä sekä vesijohtovesija patteriliitännöissä. Kaikille avoimessa poikkitieteellisessä tapahtumassa käsitellään myös kestävyysmurrosta, muuttuvaa ympäristöä ja luonnonvarojen kestävää käyttöä. Aiemmin tänä vuonna Uponor lanseerasi PEX Blue -putket, jotka ovat maailman ensimmäiset biopohjaiset PEX-putket. Ilmoittautuminen 19.10.2022 mennessä: https://lnkd.in/dataD5rB Merkitsethän päivät jo nyt kalenteriisi! Uponorin PEX-putket täyttävät 50 vuotta S yyskuussa 1972 Uponor, entinen Wirsbo oli maailman ensimmäinen valmistaja, joka lanseerasi ristisilloitetut polyeteeniputket, tai lyhyesti PEX-putket – jotka mullistivat alan. Erinomaisten kemiallisten ja hygieenisten ominaisuuksiensa lisäksi PEX-putkien ominaisuuksiin kuuluu myös lämpömuisti, niin kutsuttu muistiefekti, joka mahdollistaa nopean ja turvallisen liittämisen Uponor Q&E -liittimiin, jotka lanseerattiin vuonna 1994. Laajennetut putket kutistuvat takaisin alkuperäiseen kokoonsa liittimien ympärille. Putkien hiilijalanjälki on jopa 90 % pienempi kuin fossiilipohjaisilla PEX-putkilla, mutta niillä on sama suorituskyky, ominaisuudet ja laatu kuin perinteisillä putkilla. Nyt 50 vuotta ensimmäisen lanseerauksen jälkeen Uponor PEX-putket ovat uudistuneet myös vastuullisiksi. Kuva: Uponor Oyj
Lisäksi tutkittiin EC-sakan hyödyntämistä vedenpuhdistusmateriaalina adsorbenttina ja katalyyttinä. Korkeassa, 550 °C, lämpötilassa käsitellyn EC-sakan todettiin soveltuvan hyvin näihin käyttökohteisiin. Kirjallisuusselvityksellä kartoitettiin julkaistuja tutkimuksia EC-sakan hyödyntämismahdollisuuksista. Hän työskentelee tällä hetkellä luontoselvityskonsulttina Albus luontopalvelut Oy:ssä. Tutkielma on vapaasti luettavissa verkossa: http://jultika.oulu.fi/Record/nbnfioulu-202203281456 DI Kyösti Rajaniemi puolusti väitöskirjaansa Oulun yliopiston Teknillisessä tiedekunnassa perjantaina 23.9.2022. Latvapuroissa ?-diversiteetti oli odotetusti alhaisempi. Latvapurot ja pääuomat erosivat toisistaan sekä yhteisöiltään että ympäristötekijöiltään. Väitöskirja on vapaasti luettavissa verkossa: http://jultika.oulu.fi/Record/isbn978-952-62-3382-6 47 Vesitalous 5/2022. Sen sijaan ?-diversiteetti on latvapuroissa korkeampi; niissä esiintyy kirjavampi joukko erilaisia eliöyhteisöjä. Väitöstyössä tutkittu jatkuvatoiminen EC-laitteisto osoittautui energiaja kustannustehokkaaksi ratkaisuksi veden käsittelyssä, laitteiston tuottaman sakan määrä voidaan säätää huomattavasti paremmin kuin panosprosessissa sekä syntyvän sakan laatu mahdollistaa useita erilaisia uudelleenkäyttömahdollisuuksia. Tavoitteena oli selvittää, eroavatko pohjaeläinyhteisöt latvapurojen ja pääuoman välillä, ja onko paikallisessa monimuotoisuudessa ( ?-diversiteetti) ja yhteisöjen välisissä eroissa ( ?-diversiteetti) eroja jokiverkoston eri osien välillä. Latvapurot biodiversiteetin ylläpitäjinä Elektrokoagulaatio vesienkäsittelyssä FM Wille-Pekka Lepo valmistui Oulun yliopiston biologian maisteriohjelmasta. Aineistona käytin viideltä valuma-alueelta kerättyjä pohjaeläinnäytteitä. Kokeellisesti tutkittiin ravinteiden talteenottoa saostamalla menestyksekkäästi struviittia EC-prosessissa. V altaosa jokiverkoston kokonaispituudesta on pieniä latvapuroja. Uusi jatkuvatoiminen EC-laitteisto on erittäin potentiaalinen vaihtoehto panosprosessilaitteistolle. Struviitilla on hyötykäyttöpotentiaalia lannoitteena. Latvapurojen merkitys alueellisen biodiversiteetin näkökulmasta osoittautuikin huomattavaksi, mikä korostaa latvapurojen ekologisen tilan tärkeyttä osana koko jokiverkoston tilaa. Väitöstyön toisena tutkimusaiheena oli EC-prosessissa muodostuvan sakan hyödyntäminen. Vertailua tehtiin erityyppisille vesinäytteille ja laitteistojen toimivuutta selvitettiin useiden muuttujien kuten mikrobien määrän, kiintoainespitoisuuden, sakan määrän ja laadun, ravinteiden poistamisen, energiatehokkuuden ja taloudellisuuden suhteen. V äitöstyössä tutkittiin jatkuvatoimista elektrokoagulaatiolaitteistoa (EC) ja sitä verrattiin yleisesti käytössä olevaan panostoimiseen laitteistoon
06 – 420 9500 www.fennowater.fi TUOTTEITAMME: Välppäysyksiköt Hiekanerotusja kuivausyksiköt Lietekaapimet Sekoittimet Lietteentiivistysja kuivausyksiköt Kemikaalinannostelulaitteet Flotaatioyksiköt Lamelliselkeyttimet Sähkö-, instrumentointija automaatiolaitteet Ruuvipuristin FW250/750/0.5, Q= 80 kgTS/h hydraulinen kapasiteetti 6 m³/h. www.slatek.fi Jäteveden . LIIKEHAKEMISTO Slatek (80 x 80) Auma Finland (80 x 85) Huber (80 x 50) Kaiko (80 x 50) Fennowater (80 x 60) Pa-Ve (80x100) b AUTOMAATIOJÄRJESTELMÄT b JÄTEVESIENJA LIETTEENKÄSITTELY b VESIHUOLLON KONEET JA LAITTEET b VEDENKÄSITTELYLAITTEET JA -LAITOKSET Tehdään yhdessä maailman parasta vettä. ja lietteenkäsittelylaitteet Hydropress Huber AB | Puh 0207 120 620 info@huber.fi | www.huber.fi www.kaiko.fi Kaiko Oy Henry Fordin katu 5 C 00150 Helsinki Puhelin (09) 684 1010 kaiko@kaiko.fi www.kaiko.fi • Vuodonetsintälaitteet • Vesimittarit • Annostelupumput • Venttiilit • Vedenkäsittelylaitteet Lastausväylä 9, 60100 Seinäjoki Pirjontie 3, 00630 Helsinki Puh
afry.fi fi.ramboll.com Vesihuollon suunnittelun ykkönen Kemira (80x80) b VESIKEMIKAALIT Jätevedenpuhdistuslaitosten hiilijalanjälki KÄY KATSOMASSA WEBINAARI, JOSSA IVL:N (RUOTSIN YMPÄRISTÖINSTITTUUTTI) JA KEMIRAN ASIANTUNTIJAT KESKUSTELEVAT JÄTEVEDENPUHDISTAMOJEN HIILIJALANJÄLJESTÄ, ENERGIATASAPAINOSTA JA UUSIEN TIUKEMPIEN LUPAEHTOJEN VAIKUTUKSESTA. Puhtaan veden asiantuntija Autamme asiakkaitamme pohjaveteen ja vedenhankintaan, jätevedenpuhdistukseen, vesihuoltoverkostoihin, hulevesiin ja vesilaitosten johtamiseen liittyvissä kysymyksissä. LIIKEHAKEMISTO Sweco (80 x 40) AFRY (80 x 85) Ramboll (80x60) johanlundberg b SUUNNITTELU JA TUTKIMUS Kaivamattoman (no-dig) tekniikan asiantuntijakonsultit Kaikki uudisasennusja saneerausmenetelmät info@johanlundberg.. KESKUSTELUN POHJANA TOIMII IVL:N VIIMEISIN TUTKIMUS AIHEESTA. WWW.KEMIRA.COM/CO2-WWTP. www.johanlundberg.
Our recent results – based on manipulative experiments and field data from boreal streams – show that browning impairs productivity and nutritional quality (fatty acids and sterols) of periphytic stream biofilm, leading to biodiversity loss in brownified freshwater ecosystems. The most apparent consequence of browning for the phytoplankton composition of boreal Finnish lakes is the increasing abundance of the ‘slimy’ alga Gonyostomum semen. Other articles Antton Keto and Laura H. Härkönen: Surface water browning is a challenge to water pollution control – action is required (Editorial) Kimmo Kahilainen, Sami Taipale, Mikko Olin, Ossi Keva, Jukka Ruuhijärvi, Martti Rask: Lake browning and fish Elina Peltomaa, Jenni Miettinen, Mari Könönen and Kari Hyytiäinen: What is the cost of browning water bodies. M any Finnish water bodies have experienced browning due to increased loading of humic substances. Meeri Karvinen, Osama El Asri, Suvi Ojala and Marko Keskinen: The water and environmental sector needs life-wide learning: presenting the Lifewide WAT project Heli Härkki: Organic carbon in surface water treatment 50 www.vesitalous.fi FINNISH JOURNAL FOR PROFESSIONALS IN THE WATER SECTOR Published six times annually | Editor-in-chief: Minna Maasilta | Address: Annankatu 29 A 18, 00100 Helsinki, Finland ABSTRACTS. Kristiina Vuorio, Sami Taipale and Marko Järvinen: The impact of brownification of lakes on the phytoplankton community T he browning of lakes, increased by climate change, is due to increased run-off of humic substances from catchment, which increases the absorption of light and thus reduces the penetration of light into the water. Brownification affects the functioning of aquatic ecosystem in numerous ways, but these effects are often not reflected in their ecological status because the presently used classification system is mainly targeted on eutrophication. Anne Ojala, Heli Miettinen and Jukka Pumpanen: Carbon processing in waterways and the greenhouse gases of waterways W e are at last becoming aware of anthropogenic changes in the carbon cycle of waterways. Inese Huttunen and Kimmo Kahilainen: VEMALA TOC: Towards better national-scale carbon leaching estimates Jenni Attila, Eeva Bruun, Hanna Alasalmi and Sampsa Koponen: Browning of water bodies – what added value is gained from satellite observations. Satu Estlander, Salla Rajala and Jukka Horppila: New measures for monitoring humus loading I ncreasing water colour (brownification) of surface waters is a widespread phenomenon which is caused mainly by the increasing fluxes of dissolved organic carbon (DOC) and iron. Lately, intensive peatland forestry has also been shown to contribute to the loading of organic carbon. Jussi Jyväsjärvi and Timo Muotka: Browning imposes a threat to stream food-webs and biodiversity B rowning is already having severe repercussions for freshwater quality, organisms and ecosystem services. One of the goals of the ongoing SysteemiHiili project is to assess the national state of browning and to clarify its causes. Although the phenomenon has been studied for a long time in individual water bodies, the national trend of browning in different types of water bodies is not yet comprehensively understood. Antti Räike, Ahti Lepistö, Laura H. As a result of this, the volume of research has grown, research methods have made advances, and research has become increasingly multidisciplinary. Therefore, classification and monitoring of the ecological status of surface waters should be developed to account also for increasing colour of waters. Laura H. Studies show that water bodies process carbon efficiently and release the greater part of carbon coming into them from the catchment area back into the atmosphere. In order to reduce forestry-induced carbon loading, an extensive literature review suggests re-evaluation of the prevailing forestry practices on peatlands. Browning has most often been associated with climate change and the reduction of atmospheric sulphur deposition. However, the impacts of browning on stream biodiversity and functioning are poorly known. Härkönen, Antti Taskinen and Pirkko Kortelainen: Is browning of Finnish water bodies progressing. Darkening of water colour (brownification) may also activate the genes regulating phagotrophy of mixotrophic phytoplankton. This change in photoclimate together with changes in temperature stratification due to darkening of water colour, and the ability of humic substances to bind phosphorus – an important nutrient for phytoplankton growth – is reflected in the abundance, composition and metabolism of phytoplankton. Härkönen, Ahti Lepistö, Sakari Sarkkola, Pirkko Kortelainen and Antti Räike: Mitigating freshwater ecosystem browning calls for a systemic change in peatland forestry B rowning of water bodies, i.e., an increase in their organic carbon content, has been observed in numerous studies in northern latitudes
Tavoitteena on, että orgaanisen aineen määrässä ei tapahtuisi epätavallisia muutoksia. riippuen, onko kyseessä pohjavesi vai pintavedestä valmistettu talousvesi. Päijänteen veden, jota käytetään pääkaupunkiseudun talousveden raakavesilähteenä, analyysituloksissa on kuitenkin viimeisimmän 10 vuoden aikana huomattu, että nousu on tasaantunut ja pitoisuudet ovat pysyneet suhteellisen vakaina tai jopa hieman laskeneet. Lainsäädännöllistä rajaarvoa TOC-pitoisuudelle ei ole asetettu ja se vaihtelee Suomessa tyypillisesti välillä noin 1–3 mg/. Tarvitsisimmekin lisää fraktiointija mittausmenetelmiä, jotta laitoksilla voidaan entistä paremmin hallita ja ennustaa orgaanisen hiilen poistumista sekä eri fraktioiden vaikutusta vesijohtoverkostojen mikrobiologiaan yhdessä muiden tekijöiden kanssa. HELI HÄRKKI yksikön päällikkö, vedenpuhdistus Helsingin seudun ympäristöpalvelutkuntayhtymä heli.harkki@hsy.fi 51 Vesitalous 5/2022. Monessa pintavedestä talousvettä tuottavassa kaupungissa saneerausja uudisinvestoinnit paitsi laitosten kunnon, myös lisäkapasiteetin sekä toimintavarmuuden kasvattamisen osalta ovat ajankohtaisia. Orgaanisen aineen koostumuksessa havaitaan myös vaihtelua vuodenajasta riippuen. Prosessija laitevalinnoilla voidaan lisäksi vaikuttaa myös laitosten hiilidioksidipäästöihin, huoltovarmuuteen ja energiankulutukseen. Jäljelle jää pienempikokoiset, neutraalit ja useimmiten hydrofiiliset orgaaniset yhdisteet, joita voidaan poistaa edelleen biologisilla prosesseilla tai esimerkiksi aktiivihiilisuodatuksella. Perinteisessä pintavedenkäsittelyssä Suomessa valtaosa suurija keskikokoisista humusyhdisteistä sekä niiden isompikokoisista hajoamistuotteista poistetaan kemiallisella saostuksella. Vesistöjen orgaaninen hiili pintaveden käsittelyn näkökulmasta P ohjoismaisissa vesistöissä havaittiin viime vuosikymmenten aikana orgaanisen aineen pitoisuuksien nousua sekä vesistöjen tummumista, mikä on seurausta erityisesti väriä aiheuttavien aromaattisten ja suuren molekyylikoon humusyhdisteiden määrän kasvusta. Orgaanisen aineen poistotehon mittarina on Suomessa vuosikausia pidetty orgaanisen aineen kokonaismäärää, TOC (Total Organic Carbon). Suomen vesihuoltolaitosten toimittamasta talousvedestä noin kolmannes tuotetaan pintavesilaitoksilla. Raakaveden laadun muutoksista johtuvien yksittäisten käyttökustannusten lisäksi on syytä katsoa kokonaisuutta ja tuottaa korkealaatuista talousvettä mahdollisimman optimaalisesti ja resurssitehokkaasti. Kun pintavedestä valmistetaan talousvettä, on orgaanisen hiilen kokonaismäärän lisäksi keskeistä ymmärtää, millaisista yhdisteistä orgaaninen aines koostuu, jotta vedenkäsittelyprosessit voidaan valita ja optimoida oikein. Saostuksen avulla saadaan poistettua olosuhteista ja kemikaalista riippuen noin 40–65 % orgaanisesta hiilestä. Vedenkäsittelyn kustannuksiin on viime aikoina vaikuttanut kemikaalien valmistukseen ja kuljetukseen liittyvien kustannustasojen nousu, energiakustannusten nousu sekä kasvavat tuotantokapasiteettija saneeraustarpeet. Pintavesien lisääntyneet humusyhdisteet saadaankin pitkälti poistettua nykyisillä vedenkäsittelyprosesseilla optimoimalla saostuskemikaalien käyttöä raakaveden lämpötilan ja laadun mukaan. Pienemmät, saostuksen jälkeen jäljellä olevat yhdisteet puolestaan toimivat mikrobien ravintona sekä voivat aiheuttaa hajuja makuhaittoja. Esimerkiksi Päijänteen vedessä suurimolekyylisen orgaanisen aineen osuus on suurempi kesäisin kuin talvisin. Orgaanista ainesta poistetaan vedestä, koska kloorin kanssa reagoidessaan erityisesti suuremmat yhdisteet muodostavat desinfioinnin sivutuotteita. Lisäksi pintavettä käytetään tekopohjaveden valmistukseen
Weholite-säiliö on valittu jo satoihin kohteisiin kunnallistekniikassa, teollisuudessa ja maa taloudessa. Ota yhteyttä! Lue lisää: www.uponor.com/fi-fi Uponor Weholite VT 210x265.indd 1 13.9.2022 9.52.39. Kompaktissa Weholite-säiliössä tarvittava tekniikka on koottu jo tehtaalla samaan, suojattuun paikkaan. Kalkkikivimenetelmä varmistaa käyttöveden oikean pH-arvon ja huippu laadun ilman lipeää ja lisäaineita. Uponor-edustajasi kertoo mielellään lisää. Weholite-alavesi säiliössä on erillinen laite tila, jossa on valmiiksi asennettu paineenkorotusyksikkö. uponor Weholite-säiliö tekee hyvää käyttövettä – ja paljon muuta Asennus valmis Weholite-alkalointisäiliö ei vaadi suuria rakennelmia. Laitoksen automaattinen toiminta vähentää huollontarvetta