Hulevesinäytteiden keskinäinen vertailu

5.1.2.1 Ominaisuusalueiden (OA1, OA2 ja OA3) keskinäinen vertailu

Toisen tason keskinäisessä vertailussa kasvualustan (OA1), puutarhamaisen kasvilli-suuden (OA2) ja hiekkasuodatuksen (OA3) hulevesinäytteitä vertailtiin keskenään. Li-säksi ominaisuusalueiden hulevesinäytteitä (OA1–OA3) verrattiin samana päivänä (18.10.2013) otettuun maanäytteeseen taulukon 24 mukaan. Maanäyte M1 edustaa puu-haketta, M2 edustaa kasvualustaa ja M3 edustaa suodatinkerrosta. Maanäytteen kasvu-alustan lähes kaikkien muuttujien haitta-ainepitoisuudet ovat korkeammat kuin puuhak-keen tai suodatinkerroksen pitoisuudet. Kasvualustan korkeat pitoisuudet selittyvät elo-peräisellä mullalla, joka oli jo valmiiksi ravintorikasta ja sisälsi raskasmetalleja. Suoda-tinkerroksen alkuperäinen puhtaus taas selittyy sillä, että siinä ei ollut valmiiksi orgaa-nista ainesta eikä hulevesi ollut vielä huuhtonut kasvualustan haitta-aineita suodatinker-rokseen.

Ominaisuusalueiden (OA1–OA3) perusmuuttujien vertailusta (taulukko 24) havaitaan maanäytteiden tavoin, että hiekkasuodatuksella on (OA3) on matalampi kiintoainepitoi-suus (16 mg/l), pH (6,4), sameus (11 FNU) ja sähkönjohtokyky (3,2 mS/m) kuin pelkäl-lä kasvualustalla (OA1) tai puutarhamaisella kasvillisuudella (OA2). Tosin maanäytteen suodatinkerroksen pH (7,1) on vastaavasti korkeampi kuin puuhakkeen pH (4,6) tai kasvualustan pH (6,7).

Jos vertaillaan ominaisuusalueiden ravinnepitoisuuksia (taulukko 24), niin myös ravin-teiden suhteen kasvualustalla (OA1) on korkeimmat pitoisuudet. Suuret pitoisuudet joh-tuvat eloperäisestä materiaalista, sillä samana päivänä otetuista maanäytteistä havaittiin korkeat ravinnepitoisuudet eikä biosuodatusalueella ole kasvillisuutta pidättämässä ra-vinteita. Vastaavasti taas puutarhamaisella kasvillisuudella (OA2) oli matalin ammo-niumtyppipitoisuus (< 4 µg/l) ja fosfaattifosforipitoisuus (12 µg/l) vaikka rakenneker-rokset olivat samat kuin pelkällä kasvualustalla. Kasvillisuus on siis oletettavasti ehtinyt jo lyhyenkin ajan sisällä pidättämään ravinteita, sillä erityisesti liukoinen ammonium-typpi ja fosfaattifosfori ovat kasvien helposti käytettävissä. Hiekkasuodatuksella taas oli matalin kokonaistyppipitoisuus (2000 µg/l), nitraattityppipitoisuus (1800 µg/l) ja koko-naisfosforipitoisuus (180 µg/l) vielä ensimmäisten mittausten aikana.

Maa- ja hulevesinäytteiden suolojen ja raskasmetallien kohdalla (taulukko 24) on jälleen nähtävissä, että pelkässä hiekkasuodatuksessa (OA3) on huomattavasti vähemmän suo-loja ja raskasmetalleja kuin pelkässä kasvualustassa (OA1) tai puutarhamaisessa kasvil-lisuudessa (OA2). Huomattava eroavaisuus hiekkasuodatuksen ja kasvualustan raskas-metallipitoisuuksien välillä selittyy aikaisempien tutkimusten perusteella, joissa suurin osa raskasmetalleista sitoutuu kasvualustaan ja on enemmän riippuvainen raekoosta kuin kasvillisuuden juuriston pidätyskyvystä (Muthanna, 2007).

Taulukon 24 perusteella voidaan todeta, että vastavalmistuneessa biosuodatuksen kas-vualustassa on runsaasti ravinteita ja raskasmetalleja sekä vastaavasti vastavalmistuneen biosuodatuksen suodatuskerroksessa on huomattavasti matalammat ravinne- ja raskas-metallipitoisuudet. On silti huomioitava, että taulukon 24 vertailu oli tehty selvittämään vastavalmistuneiden biosuodatusalueiden lähtötilannetta eikä kerro niiden lopullisesta kyvystä pidättää haitta-aineita. Biosuodatusalueita suunniteltaessa on siis selvitettävä, kuinka tehokas kasvillisuuden on oltava pidättämään kasvualustan sisältämät haitta-aineet ja vastaavasti selvitettävä kasvualustan olla olevien rakennekerrosten kapasiteetti pidättää haitta-aineita. Kokonaiskuormitusta tarkasteltaessa on myös pohdittava, että kuinka tärkeä kasvualusta on, sillä osa kasveista pärjää myös ilman kasvualustaa (Bar-rett ym. 2013). Toisten tutkimuksien mukaan kasvualusta voi toimia kuormituslähteenä ilman kasvillisuutta, erityisesti typen kohdalla (Bratieres ym., 2008).

Taulukko 24. Ominaisuusalueita OA1, OA2 ja OA3 keskinäinen vertailu sekä vertailu maanäytteisiin M1, M2 ja M3 18.10.2013

Muuttuja Ominaisuusalueet Yksikkö Maanäytteet Yksikkö

OA1 OA2 OA3 M1 M2 M3

Vastaava tarkastelu tulisi tehdä muutaman vuoden päästä, jolloin nähtäisiin kasvillisuu-den, kasvualustan ja hiekkasuodatuksen todellinen kyky pidättää haitta-aineita. Maape-rässä tapahtuu jatkuvasti erilaisia fysikaalisia, kemiallisia ja biologisia prosesseja (Mus-tonen, 1986) ja jokainen sadetapahtuma huuhtoo haitta-aineita rakenteen läpi ylemmistä rakennekerroksista alempiin rakennekerroksiin. Etenkin hiekkasuodatuksen kyky pidät-tää haitta-aineita on tärkeää selvitpidät-tää, sillä lähtökohtaisesti hiekka oli puhtain

rakenne-materiaali ja antoi hyviä tuloksia perusmuuttujien suhteen. Taulukossa 25 tehtiin taulu-kon 24 mukainen vertailu, jossa koko tarkastelujakson ominaisuusalueiden (OA1–OA3) mediaaneja verrattiin maanäytteiden (M1–M3) lähtöarvoihin. Mediaanien vertailulla haluttiin realistisempaa tietoa biosuodatusalueiden eri ominaisuuksien vaikutuksesta huleveden laatuun, sillä yksittäinen hulevesinäyte saattaa olla harhaanjohtava.

Koko tarkastelujakson mediaanien vertailussa huomataan, että taulukon 25 ominaisuus-alueiden (OA1‒OA3) mediaaneilla on huomattavasti suurempi hajonta kuin taulukon 24 lähtötilanteessa. Hiekkasuodatuksen (OA3) avulla saadaan edelleen matalimmat perus-muuttujien haitta-ainepitoisuudet, mutta ravinteiden- ja raskasmetallien suhteen hiekka-suodatuksen pidätyskyky heikkenee. Ominaisuusalueiden mediaanien (taulukko 25) vertailussa hiekkasuodatuksen ammoniumtyppipitoisuus (31,0 µg/l), kokonaisfosforipi-toisuus (210 µg/l) sekä fosfaattifosforipikokonaisfosforipi-toisuus (66,8 µg/l) olivat korkeimmat kuin kas-vualustan tai puutarhamaisen kasvillisuuden. Kasvualustalla ja puutarhamaisella kasvil-lisuudessa olivat korkeimmat kromipitoisuus (5,9 µg/l), lyijypitoisuus (3,4 µg/l) ja sink-kipitoisuus (0,067 µg/l). Vastaavasti taas mediaanitarkastelussa kasvualustan kyky pi-dättää haitta-aineita on parantunut, koska kasvualustalla oli matalampi ammoniumtyp-pipitoisuus (11,0 µg/l), fosfaattifosforipitoisuus (18,0 µg/l), kuparipitoisuus (0,009 mg/l) ja sinkkipitoisuus (0,012 µg/l) kuin puutarhamaisella kasvillisuudella tai kasvu-alustalla. Ominaisuusalueiden mediaanien perusteella kasvillisuuden ja ajan merkitys korostuu haitta-aineiden pidättyvyydessä.

Taulukko 25. Ominaisuusalueiden (OA1, OA2 ja OA3) koko tarkastelujakson mediaanien vertaaminen 18.10.2013 kerättyihin maanäytteisiin (M1, M2 ja M3)

Muuttuja Ominaisuusalueet Yksikkö Maanäytteet Yksikkö

OA1 OA2 OA3 M1 M2 M3

5.1.2.2 Biosuodatusalueiden (BS1‒BS7) keskinäinen vertailu

Biosuodatusalueiden (BS1–BS7) muuttujien mediaanien pisteytysmenetelmä on esitetty taulukossa 26. Taulukon 26 pisteytyksessä ei huomioitu pH:ta eikä myöskään pisteytet-ty nitriittipisteytet-typpeä, sillä sen mediaanit olivat samat BS3:a ja BS4:ää lukuun ottamatta.

Taulukon 26 tarkastelussa on huomioitava, että BS3:n ja BS7:n hulevesinäytteet on otettu suurista (Ø 800 mm) ylivuokaivoista, jolloin niihin pääsee myös sadevettä eikä hulevesi välttämättä vaihdu eri sadetapahtumien välissä. Lisäksi hulevesinäytteet on kerätty osittain kumulatiivisesti (BS1:tä ja BS6:ta lukuun ottamatta), joten tulokset ovat vain suuntaa antavia. Liitteessä J on esitetty biosuodatusalueiden muuttujien laatikko-kuvaajat, jossa on tarkasteltu pitoisuuksien hajontaa.

Taulukosta 26 nähdään, että kokonaispisteiden mukaan monimuotoiset lehtipensaat suodatinkankaalla ja siirtymäkerroksella (BS7, 36 pistettä) on paras kombinaatio ja mo-nimuotoiset lehtipensaat (BS2, 68 pistettä) pelkällä siirtymäkerroksella vastaavasti hei-koin kombinaatio. Pelkän kasvualustan (BS1, 65 pistettä), nurmen (BS3, 54,4 pistettä) ja tulvaniittyseoksen (BS6, 64 pistettä) välillä oli odottamatonta hajontaa ja sijoitukset vaihteli. Pelkkä hiekkasuodatus (BS6, 66,5 pistettä) sijoittui myös heikosti kokonaispis-teiden vertailussa.

Perusmuuttujien vertailun (taulukko 26) perusteella biosuodatusalueiden paksulla suo-datinkerroksella on positiivinen vaikutus kiintoaineen pidättyvyyteen ja sähkönjohtoky-kyyn (BS6 ja BS7). Kuten Barrett ym. (2013) totesivat, niin kiintoaineen pidättyvyyteen vaikuttaa kasvillisuutta tai kasvualustaa enemmän rakennekerrosten raekoko. Hsieh ym.

(2005) täydensivät, ett’ maaperän fysikaalisten ominaisuuksien olevan määräävämpiä kuin maaperän kemialliset omaisuudet. Mitä enemmän kiintoainetta pidättyy rakenne-kerroksiin, niin sitä enemmän myös hiukkasmuodossa olevia muita haitta-aineita pidät-tyy, erityisesti fosforia (Airola ym., 2014).

Ravinteiden pidättyvyyden tarkastelussa (taulukko 26) pelkkä kasvualusta (BS1), nurmi (BS3) ja niittyseos (BS5) antoivat parhaita tuloksia, mikä on osaltaan ristiriistaista kap-paleessa 5.1.2.1. tehtyyn ominaisuusalueiden tarkasteluun. Vastaavasti taas lehtipensaat (BS2) ja perennat (BS4) näyttivät pidättävän heikoiten ravinteita. Syynä heikkoon pidät-tyvyyteen on luultavasti vastavalmistuneet rakenteet, joissa kasvillisuus on vastaistuet-tua eikä pidätyskyky ole vielä tehokkainta. Bratieres ym. (2008) mukaan kasvillisuus parantaa pidättyvyyttä ajan kanssa suoraan juuriston avulla ja tarkkailujakson aikana tutkittiin vasta kasvillisuuden ensimmäistä kasvukautta. Hiekkasuodatuksen (BS6) kyky pidättää ravinteita oli heikko, mikä vastaa myös Barrett ym. (2013) väitettä hiekka-suodatuksen onnistuneesta kiintoaineen pidätyksestä, mutta vastaavasti heikosta ravin-teiden pidätyksestä.

Taulukon 26 mukaan suolojen ja raskasmetallien pidättyvyydessä on suurta hajontaa.

Kuten aikaisemmin todettu, niin kasvualustassa on jo valmiiksi raskasmetalleja, jotka huuhtoutuvat rakenteeseen ajan kanssa ellei kasvillisuus ole sitomassa niitä (Lucas &

Greenway, 2009). Lehtipensaat (BS2 ja BS7) sekä perennat (BS3) näyttivät pidättävän hyvin raskasmetalleja ja vastaavasti taas pelkkä kasvualusta (BS1), tulvaniittyseos (BS5) ja hiekkasuodatus (BS6) pidättivät heikoiten raskasmetalleja. Kirjallisuuden mu-kaan raskasmetallit kiinnittyvät partikkeleihin, joiden raekoko on alle 10 µm. Sinkki ja kupari kiinnittyvät jopa vielä pienempään raekokoon (5 µm), jolloin ne ovat myös

muuttumassa liukoiseen muotoon. (Muthanna, 2007). Tämä pätee hyvin BS7:ään, missä on paksu hiekkakerrossa, mutta vastaavasti taas on erikoista, että BS6 antaa hyvin eri-laisen tuloksen.

Taulukko 26. Biosuodatusalueiden (BS1‒BS7) muuttujien pitoisuuksien mediaanien vertailu pisteytysme-netelmällä