Kallaveden vedenlaatu

Kallaveden vedenlaatu:

Ravinteet»
Klorofylli-a»
Kemiallinen hapenkulutus»
Veden väri ja tummuminen»
Sameus»
Näkösyvyys»
Happi»
pH»

Ravinteet

Ravinteet, kuten fosfori ja typpi, säätelevät alkutuotantoa vesiympäristössä. Ravinteiden pitoisuudet ja suhteet vaikuttavat levien biomassaan, veden kirkkauteen ja ekosysteemin yleiseen toimintaan, ja voivat aiheuttaa rehevöitymistä.

Fosfori on välttämätön ravinne, joka on makeiden vesien ekosysteemeissä usein ensisijainen rajoittava tekijä levien kasvulle. Kokonaisfosforia tarkastellaan usein rehevyyttä arvioitaessa sen tärkeyden vuoksi. Karuissa vesissä kokonaisfosforipitoisuus on alle 10 µg/l, lievästi rehevissä 10–20 µg/l ja rehevissä 20–50 µg/l ja erittäin rehevissä 50–100 µg/l. Kokonaisfosforipitoisuuden kasvu lisää järven perustuotantoa, mistä voi seurata leväkukintojen runsastumista, veden samentumista ja alusveden vähähappisuutta erityisesti talvella.

Kallavedellä kokonaisfosfori on suurella osalla mittauspaikoista yli 20 µg/l, mutta humus vähentää valon määrää, mikä rajoittaa levien kasvua estäen rehevöitymistä. Valtaosa Kallaveden fosforikuormituksesta on peräisin yläpuolisista vesistöistä Iisalmen ja Nilsiän reiteiltä. Suurimmat ihmisperäiset kuormittajat ovat maa- ja metsätalous. Noin puolet kokonaisfosforikuormituksesta aiheutuu maanviljelystä ja 12 % metsätaloudesta, minkä lisäksi luonnonhuuhtoma aiheuttaa noin 25 % kuormituksesta. Kallavedellä pistekuormituksen osuus fosforikuormituksesta on vain muutama prosentti.

Typpi on toinen välttämätön ravinne levien ja kasvien kasvulle. Typpeä on järvissä tavallisesti huomattavasti enemmän kuin fosforia ja yleinen typen ja fosforin suhde on 25:1. Järvissä typpi ei yleensä ole tuotantoa rajoittava tekijä. Luontaisesti kirkasvetisissä järvissä typpipitoisuus on noin 200–500 µg/l, humuspitoisissa järvissä 400–800 µg/l ja hyvin tummissa vetisissä järvissä yli 1000 µg/l. Kallavedellä luonnonhuuhtouma ja laskeuma aiheuttavat lähes puolet kokonaistyppikuormituksesta. Maanviljely ja pistekuormitus ovat myös suuria kuormituksen lähteitä, joista aiheutuu yhteensä noin 40–50 % typpikuormituksesta.

Klorofylli-a

Klorofylli-a on fotosynteesiin kykenevistä levistä löytyvä pigmentti, jota käytetään yleisesti kasviplanktonbiomassan indikaattorina. Korkeat pitoisuudet kuvaavat levien suurempaa kasvua ja voivat kertoa rehevöitymisestä järviekosysteemissä. Järvet voidaan luokitella klorofylli-a:n määrien mukaan rehevyysluokkiin. Klorofyllipitoisuuden perusteella Kallavesi kuuluu lievästi rehevien tai rehevien järvien luokkaan. Lievästi rehevässä järvessä klorofyllia on 4–10 µg/l ja rehevässä järvessä 10–20 µg/l. Klorofyllipitoisuudet ovat kasvaneet hieman 1970-luvun jälkeen, mikä voi kertoa rehevyyden kasvusta.

Klorofyllia käytetään myös järven ekologista tilaa arvioitaessa. Suurissa humusjärvissä klorofyllipitoisuuden raja erinomaiselle tilalle on <6 µg/l ja hyvälle tilalle 6–11 µg/l. Jos klorofyllia on enemmän kuin 11 µg/l tila on tyydyttävä tai sitä huonompi. Kallavedellä klorofyllipitoisuus on kasvanut, mutta klorofylli on yhä hyvän tilan rajoissa.

Eläinplanktonin pystyessä säätelemään levien määrää, voi klorofylli-fosforisuhde olla matala, vaikka fosforia olisikin runsaasti. Jos klorofylli-fosforisuhde on suurempi kuin 0,4, levien määrä on kasvanut niin suureksi, ettei eläinplankton pysty enää kontrolloimaan sitä. Syynä kasvaneeseen klorofylli-fosforisuhteeseen on yleensä kasvanut kalatiheys, joka ylläpitää suurempaa leväbiomassaa. Kun eläinplanktonia syövät kalat, kuten särkikalat, runsastuvat, järvessä esiintyvät eläinplanktonlajit ovat yleensä pienempiä ja heikompia laiduntajia. Tämän seurauksena levät pääsevät runsastumaan. Kallavedellä klorofylli-fosforisuhde on kasvanut ja on yli 0,4 mutta ei vinoutunut.

Kemiallinen hapenkulutus

Kemiallinen hapenkulutus (CODMn) mittaa vedessä olevien kemiallisesti hapettavien orgaanisten aineiden määrää ja on Suomessa veden humuspitoisuuden määrittämisessä käytettävä menetelmä. Kemialliseen hapenkulutukseen vaikuttaa mm. valuma-alueen turvemaiden määrä ja jätevedet. Vesi on väritöntä CODMn-pitoisuuden ollessa <4 mg/l. Humusvesissä se on yleensä 10–20 mg/l.

Pistekuormituksen väheneminen pienensi kemiallista hapenkulutusta monissa järvissä 1900-luvun loppupuoliskolla. Yleisesti sisävesien kemiallinen hapenkulutus on kuitenkin kasvanut hieman 2000-luvun alusta. Kasvun arvioidaan olevan noin 0,7 % vuodessa. Myös Kallavedellä kehitys on samansuuntaista. Kemiallinen hapenkulutus on ollut matalimmillaan 2000-taitteessa, minkä jälkeen se on taas kasvanut. Syynä kasvulle todennäköisesti on turvemaiden ojituksesta aiheutunut humuksen määrän kasvu, jota ilmastonmuutos lisää.

Tummumista on havaittu suuressa osassa järvistä Suomessa. Yhtä, selkeää syytä tummumiselle ei ole tunnistettu, vaan ilmiöön vaikuttavat useat eri tekijät samanaikaisesti. Yhtenä syynä ovat turvemaiden ojitus ja tasaikäisrakenteinen metsänkasvatus, mitkä ovat lisänneet valuma-alueilta järveen päätyvän humuksen määrää. Vaikutusta voi olla myös happamien laskeumien vähentymisestä seuranneella maaperän pH:n nousulla, mikä on lisännyt veteen liukenevan hiilen määrää. Myös ilmastonmuutoksella voi olla vaikutusta tummumiskehitykseen. Sadannan kasvu ja leudot, vähälumiset talvet lisäävät huuhtoutuvan hiilen määrää voimistaen tummumista.

Kallavedellä väriluku on 60–80 mg Pt/l. Väriluku on kasvanut hieman suurimmalla osalla mittauspaikoista tarkastelujakson aikana. Kahdella mittauspaikalla (Kallavesi 378 ja 375) väriluku on pienentynyt vähän.

Liuenneilla eloperäisillä aineilla tarkoitetaan hajoavaa orgaanista materiaalia, jota mitataan usein orgaanisena kokonaishiilenä (TOC). Korkea TOC vähentää valon läpäisevyyttä ja vaikuttaa ravinteiden saatavuuteen ja ekosysteemin toimintaan. Aines on erityisesti mikrobiston ja pohjaeläimistön energiansaannille avainasemassa. Pohjois-Euroopassa TOC-pitoisuuksien on havaittu kasvaneen 1990-luvulta eteenpäin, mutta voimakkain nousu on jo ohi. Kallavedellä TOC-pitoisuuden kasvu on ollut pientä lähellä pintaa, mutta syvemmällä TOC-pitoisuudet ovat kasvaneet voimakkaammin.

Rauta on toinen veden väriin vaikuttava aine. Se muodostaa valoa absorboivia yhdisteitä liuenneen orgaanisen aineksen kanssa muuttaen veden väriä. Rauta on peräisin kallioperän mineraaleista, mistä se liukenee veteen. Suuri rautakuormitus on yhteydessä valuma-alueen hydrologiaan ja maaperään, ja kuormitus vaikuttaa järven fotokemiallisiin reaktioihin ja biologisiin toimintoihin. Humusvesissä rautaa on yleensä 400–600 µg/l. Kallavedeltä ei ole pitkiä aikasarjoja rautapitoisuuksista, mutta pintaveden rautapitoisuus vaihtelee noin 200–450 µg/l välillä. Alusvedessä rautaa voi olla ajoittain yli 1000 µg/l.

Sameus

Veden sameus kertoo veden läpinäkyvyydestä ja kirkkaudesta. Sameus aiheutuu suspendoituneesta kiintoaineksesta, jolla viitataan vedessä olevaan liukenemattomaan, hiukkasmaiseen ainekseen. Kiintoainesta ovat mm. siltti, levät ja orgaaninen aines. Korkeampi sameus johtaa heikompaan valon läpäisevyyteen, rajoittaa fotosynteesiä, ja voi kertoa esimerkiksi eroosiosta tai leväkukinnoista. Kiintoaineksen vaikutukset kaikkiin eliöryhmiin eivät ole täysin selviä. Vesi on kirkasta sameuden ollessa alle 1 FNU. Lievästi rehevissä järvissä sameus on yleensä 0–5 FNU eikä sameus erotu paljaalla silmällä. Kesällä sameus on levien kasvun vuoksi suurempaa kuin talvella.

Kallavedellä sameus on pysynyt lähellä 1 FNU eli vesi on lähellä kirkasta. Alusvedessä noin 56 m syvyydessä sameus on suurempaa ja ajoittain se on ollut lähellä 4 FNU. Korkeampi sameus syvänteissä on kuitenkin tavallista.

Näkösyvyys

Näkösyvyyden mittarina on Secchi-syvyys, joka kertoo yhtä aikaa veden sameuden ja värin vaikutuksesta valon läpäisevyyteen vedessä. Näkösyvyyden määräävät sameuteen vaikuttavat kiintoaineshiukkaset ja veden väriin vaikuttavat liuenneet aineet. Kallaveden näkösyvyys on pieni, vain noin 1,5–2,5 m, mikä ei poikkea suuresti näkösyvyydestä muissa humusjärvissä. Näkösyvyys on kuitenkin pienentynyt 1900-luvun puolenvälin jälkeen.

Liuenneen hapen määrä vaihtelee vuodenaikojen mukaan boreaalisissa järvissä. Pitoisuudet ovat korkeimmillaan keväällä ja syksyllä täyskierron aikaan veden sekoittuessa. Matalimmillaan happipitoisuus on kesällä veden ollessa voimakkaasti lämpökerrostunutta ja talvella jäänpeitteen alla. Kesällä hyvin eri lämpöiset vesikerrokset eivät sekoitu keskenään, minkä seurauksena alusveteen ei pääse liukenemaan ilmasta lisää happea. Talvella jää estää hapen liukenemisen ilmasta, mutta hapen kulutus kuitenkin jatkuu, joten happitilanne heikkenee. Koska jääpeitteisen ajan pituus vaikuttaa happitilanteeseen, voi myöhäisempi jäätyminen ja aikaisempi sulaminen parantaa happitilannetta ainakin suurissa järvissä.

Veteen liuenneen hapen määrään vaikuttaa esimerkiksi veden lämpötila ja paine, minkä vuoksi happipitoisuuksia vertailtaessa on käytettävä hapen kyllästysastetta. Kyllästysaste kuvaa veteen liuenneen hapen määrää suhteessa sen enimmäismäärään olosuhteet huomioiden. Hyvin korkea (>100 %) kyllästysaste voi kertoa suuresta levien määrästä pintavedessä.

Kallavedessä happipitoisuus on hyvä sekä päällysvedessä että alusvedessä kaikilla mittauspaikoilla. Syvänteissä on ollut vähähappisuutta, mutta tilanne on parantunut. Mittauspaikoilla hapen kyllästysasteessa ei ole tapahtunut suurta muutosta 1970-luvun alkupuolen jälkeen, mutta kevättalvella kyllästysaste on noussut hieman 30 metrin syvyydessä.

Vesistöjen eliölajit selviävät myös happamammissa vesissä, mutta joidenkin kalalajien kutu voi kärsiä. Eniten happamoitumisesta kuitenkin kärsivät simpukat, ravut ja kotilot. Aiemmin hapan laskeuma on laskenut pH:ta, mutta nykyisin laskeumat ovat vähentyneet. Kallavedellä pH on noussut hieman 50 vuoden aikana, mutta muutos on ollut pientä. Mittaustulosten mukaan myös Kallavedessä pH on hieman alle 7 ja puskurikyvystä kertova alkaliteetti on noin 160–235 ueq.