Kemiallinen hapenkulutus järvissä
Tiivistelmä
Sisävesien kemiallinen hapenkulutus kertoo vesistöissä olevan orgaanisen aineen määrästä ja on siten läheisesti yhteydessä vesien humuspitoisuuteen. Humuksen taustapitoisuuteen vaikuttavat voimakkaasti luontaiset tekijät kuten valuma-alueiden turvemaiden määrä, joten indikaattorin kehittelyssä on otettu erikseen huomioon vähähumuksiset ja humuksiset järvet. Vähähumuksiset järvet ovat luontaisesti kirkkaampia ja humusjärvet tummempia. Sisävesien kemiallinen hapenkulutus on tällä hetkellä korkeammalla tasolla kuin 2000-luvun taitteessa, jolloin kemiallinen hapenkulutus on keskimäärin ollut seurantajakson alhaisin. Kemiallinen hapenkulutus on kuitenkin tällä hetkellä alhaisemmalla tasolla kuin seurantajakson alkupuolella 1960-luvulla, jolloin sisävesiin kohdistui vielä voimakasta pistekuormitusta etenkin yhdyskuntien jätevesistä ja kemiallisesta metsäteollisuudesta. Kemiallisen hapankulutuksen luontaista, ihmistoiminnasta riippumatonta tasoa ei tunneta, mikä vaikeuttaa ihmistoiminnan vaikutusten arviointia.
Tila
2000-luvun taitteen hyvään tilanteeseen verrattuna indikaattorin nykytila on tyydyttävä (ks. “Tietoa sivustosta“-sivu). Yhdeksänkymmenen prosentin varmuudella kemiallinen hapenkulutus on järvissä vähintään noin 16 prosenttia korkeampi kuin aikavälillä 1999-2003, jolloin se oli useimmissa järvissä alhaisimmillaan seurantajakson aikana.
Historiallisesti kemiallinen hapenkulutus on kuitenkin mahdollisesti ollut 2000-luvun taitteen jaksoa alhaisempi, sillä systemaattisesti kerättyä tietoa löytyy useimmista järvistä vasta 1960-luvulta alkaen. Silloin vesistöjen kuormitus oli jo kohonnut luontaista tasoa korkeammaksi etenkin jätevesien puutteellisen käsittelyn ja kemiallisen metsäteollisuuden vuoksi. Arvioitu tila koskee keskimääräistä tilaa useiden erilaisten järvien otoksessa. Yksittäisten järvien nykytilat suhteessa 2000-luvun taitteen vertailujaksoon saattavat poiketa merkittävästi toisistaan ja joillain järvillä on myös saattanut olla ajanjaksoja, jolloin kemiallinen hapenkulutus on ollut alhaisempaa kuin 2000-luvun taitteessa.
Kehitys
Indikaattorin kehitys on heikkenevä (ks. “Tietoa sivustosta“-sivu). Kemiallinen hapenkulutus on lisääntynyt 2000-luvun aikana sekä kirkkaissa vähähumuksisissa että tummemmissa humuspitoisissa järvissä yhdeksänkymmenen prosentin varmuudella vähintään 0,7 prosentin vuositahtia.
Kemiallisen hapenkulutuksen viimeaikaista kasvua selittävät todennäköisesti erityisesti turvemaiden ojituksesta aiheutuva kasvava humuskuormitus, jota todennäköisesti ilmastonmuutos lisää (Asmala ym. 2019, Lepistö ym. 2021, Nieminen ym. 2021, Vilmi ym. 2021). Todennäköisesti ojitukset ja ilmastonmuutoksen vaikutukset vahvistavat toistensa vaikutusta. Ojitusten ja ilmastonmuutoksen vuoksi sekä perustuotanto että sulan maan aikana tapahtuva orgaanisen aineen hajoaminen ja huuhtoutuminen ovat lisääntyneet, mikä osaltaan lisää järvien kemiallista hapenkulutusta.
Viimeaikaista kasvavaa kehitystä edelsi vastaavalla nopeudella tapahtunut järvivesien kemiallisen hapenkulutuksen väheneminen, mikä jatkui kohtalaisen tasaisena 1960-luvun alusta 2000-luvun alkuun. Seurantajakson alkupuolen vähenevään kehitykseen vaikutti etenkin jätevesien käsittelyn kehittyminen, mutta myös 1980- ja 1990-luvuille asti jatkunut teollisuuden rikkipäästöistä johtuva vesistöjen ja maan happamoituminen.
Merkitys
Indikaattori kuvaa järvien tilaa ja täsmällisemmin niissä olevan orgaanisen aineen aiheuttamaa kuormitusta. Täten indikaattorin arvon kasvu on negatiivisesti yhteydessä vesistön tilaan. Kemiallinen hapenkulutus reagoi kaikkeen orgaaniseen kuormitukseen ja saattaa laskea happamoitumisen seurauksen, mutta se on erityisesti yhteydessä veden väriin ja humuspitoisuuteen.
Kemiallista hapenkulutusta on seurattu suurimmissa suomalaisissa järvissä keskenään vertailukelpoisilla menetelmillä 1960-luvun alusta tähän päivään (ks. ”Tausta-aineisto”). Aineiston haasteena on kuitenkin se, että ihmisen aiheuttama sisävesien kuormitus oli jo ennättänyt merkittävästi vaikuttaa sisävesien tilaan ennen seurannan alkua, joten aineiston perusteella ei voida suoraan muodostaa käsitystä pintavesien nykytilasta suhteessa historialliseen täysin luonnontilaiseen tilaan.
Kemiallinen hapenkulutus on usein luontaisesti korkeampi turvemaavaltaisilla alueilla ja pienissä ja matalissa latvajärvissä, koska näissä on luontaisesti korkea humuspitoisuus ja lyhyt veden viipymä. Suurissa järvissä sen sijaan vesi yleensä viipyy pidempään, mikä mahdollistaa humuksen saostumisen ja kertymisen järven pohjaan.
Luontaisen taustahuuhtouman lisäksi orgaanisen aineen valuma on Suomessa lisääntynyt erityisesti turvemaiden laaja-alaisten ojitusten vuoksi. Tumma vesi kykenee sitomaan enemmän lämpöä kuin kirkas vesi, mikä on haitallista kylmässä vedessä eläville lajeille, kuten lohikaloille.
Lähteet
Tausta-aineisto
Pintavesien tilan seuranta muodostaa yhden Suomen mittavimmista luonnon ja ympäristön tilaa kuvaavista aineistoista. Pintavesien laatua alettiin seurata järjestelmällisesti 1960-luvulla ja seuranta on lisääntynyt etenkin vuodesta 2009 alkaen Euroopan unionin vesipuitedirektiivin edellyttämänä. Tällä hetkellä vedenlaaturekisteriin on kertynyt yli 75 tuhatta havaintopaikka, joista yli kahdelle sadalle on mahdollista muodostaa pitkiä aikasarjoja, joilta havaintoja on kerätty vähintään vuosittain.
Pitkäaikainen seuranta mahdollistaa myös järvien luokittelemisen luontaisesti vähähumuksisiin, humuspitoisiin ja runsashumuksisiin, jolloin kehityskulkuja voidaan tarkastella erikseen erilaisissa vesistöissä. Luontaisesti runsashumuksisia järviä on vähän ja niistä on kertynyt myös vähemmän seuranta-aineistoa, jonka vuoksi ne on jätetty tämän indikaattorin kohdalla tarkastelun ulkopuolelle.
Indikaattorissa mukana olevat 28 vähähumuksista järveä (suluissa maakunta, jossa sijaitsee):
Höytiäinen (Pohjois-Karjala)
Inarijärvi (Lappi)
Juojärvi (Pohjois-Savo, Pohjois-Karjala)
Keitele (Keski-Suomi, Pohjois-Savo)
Kermajärvi (Pohjois-Karjala)
Kivijärvi (Keski-Suomi)
Kivijärvi (Etelä-Karjala)
Kolima (Keski-Suomi)
Konnevesi (Keski-Suomi, Pohjois-Savo)
Kukkia (Pirkanmaa, Kanta-Häme)
Kuolimo (Etelä-Savo, Etelä-Karjala)
Leppävesi (Keski-Suomi)
Mallasvesi (Pirkanmaa)
Muojärvi (Pohjois-Pohjanmaa)
Puruvesi (Etelä-Savo, Pohjois-Karjala)
Puula (Etelä-Savo, Keski-Suomi)
Pyhäjärvi (Keski-Suomi)
Pyhäjärvi (Etelä- ja Pohjois-Karjala)
Pyhäjärvi (Satakunta ja Varsinais-Suomi)
Pyhäjärvi (Pohjois-Pohjanmaa)
Pyhäjärvi (Kymenlaakso)
Päijänne (Keski-Suomi, Pirkanmaa, Päijät-Häme)
Roine (Pirkanmaa)
Saimaa (Etelä-Karjala, Etelä-Savo)
Suvasvesi (Pohjois-Savo, Pohjois-Karjala)
Viinijärvi (Pohjois-Karjala)
Vuohijärvi (Kymenlaakso, Etelä-Savo)
Yli-Kitka (Lappi, Pohjois-Pohjanmaa)
Indikaattorissa mukana olevat 25 humusjärveä (suluissa maakunta, jossa sijaitsee):
Haukivesi (Etelä- ja Pohjois-Savo)
Kallavesi (Pohjois-Savo)
Kemijärvi (Lappi)
Keurusselkä (Keski-Suomi, Pirkanmaa)
Kiantajärvi (Kainuu)
Koitere (Pohjois-Karjala)
Kyyvesi (Etelä-Savo)
Lappajärvi (Etelä-Pohjanmaa)
Lentua (Kainuu)
Lestijärvi (Keski-Pohjanmaa)
Näsijärvi (Pirkanmaa)
Ontojärvi (Kainuu)
Oulujärvi (Pohjois-Pohjanmaa, Kainuu)
Orivesi (Pohjois-Karjala, Etelä-Savo)
Pielinen (Pohjois-Karjala)
Pihlajavesi (Etelä-Savo)
Punelia (Kanta-Häme)
Pyhäjärvi (Pirkanmaa)
Pyhäselkä (Pohjois-Karjala)
Simojärvi (Lappi)
Sääksjärvi (Satakunta)
Unnukka (Pohjois-Savo)
Vanajavesi (Pirkanmaa, Kanta-Häme)
Vuotjärvi (Pohjois-Savo)
Ähtärinjärvi (Etelä-Pohjanmaa)
Lisätietoa aineistosta:
Indikaattorin laskenta
Indikaattoriin on sisällytetty vuoden 1960 alusta alkaen otettuja näytteitä, jotka on kerätty 1-2 metrin syvyydestä ja määritetty kemiallinen hapenkulutus (CODMn) käyttämällä permanganaatti-ionia hapettimena.
Koska indikaattorin tavoitteena on ilmaista yleistettävä tila ja kehityskulku useiden toisistaan kovin erilaisten järvien yli, on laskennassa pyritty huomioimaan erot järvityyppien, järvien, järvien eri altaiden ja jopa yksittäisten otantapaikkojenkin välillä. Käytännössä tämä tapahtuu niin kutsutuilla hierarkkisilla yleistetyillä tilastollisilla sekamalleilla, jotka kykenevät huomioimaan aineiston rakenteen mahdollisimman tarkasti, eivätkä yksittäiset äärevät havainnot tai otantapaikat pääse merkittävästi vääristämään mallin avulla tuotettavia yleistyksiä. Tällaisia tilastomalleja on hyödynnetty sekä indikaattorin tilan ja kehityssuunnan määrittämiseksi, että indikaattorigraafin tuottamiseksi.
Indikaattorin tilan määrittelyä varten on aineistosta ensin etsitty viiden vuoden vertailuaikaikkuna, jolloin useimpien järvien kemiallinen hapenkulutus on ollut alhaisimmillaan. Viiden viimeisimmän vuoden kemiallista hapenkulutusta on sen jälkeen verrattu tämän vertailuaikaikkunan aineistoon ja arvioitu keskimääräinen suhteellinen ero, nykytilan ja vertailujakson välillä. Tarkemmat tiedot siitä kuinka indikaattorin tila luokitellaan löytyvät ”Tietoa sivustosta” -osiosta.
Kehityssuunta on puolestaan arvioitu keskimääräisestä trendistä 2000-luvun alusta tähän ajanhetkeen. Tarkemmat tiedot siitä kuinka indikaattorin kehitys luokitellaan löytyvät ”Tietoa sivustosta” -osiosta. Pidemmän kehityskulun hahmottamiseksi vertailuksi on laskettu myös trendi aikasarjan alusta vuoteen 2000.
Lisätietoa indikaattorin laskennasta:
Kysy lisätietoja
Mika Nieminen
Johtava tutkija (Luke), Ravinnekierto ja vesistönkuormitus