Vuorikemian titaanidioksiditehtaiden jätevedet Porin edustan merialueella

1981:84

VUORIKEMIAN TITAANIDIOKSIDITEHTAIDEN JÄTEVEDET PORIN EDUSTAN MERIALUEELLA

Kauko Häkkilä

V E S 1 H A L L 1 T U K S E N M 0 N 1 S T E S A R J A

1981:84

VUORIKEMIAN TITAANIDIOKSIDITEHTAIDEN JÄTEVEDET PORIN EDUSTAN MERIALUEELLA

Kauko Häkki l ä

Turun vesipiirin vesitoimisto 1981

Tekijä on vastuussa julkaisun sisällöstä eikäsiihen voida vedota vesihallituksenvirallisena kannanottona.

VUORIKEMIAN TITAANIDIOKSIDITEHTAIDEN JÄTEVEDET PORIN EDUSTAN MERIALUEELLA

JOHDANTO 5

2 JÄTEVES 1 KUORM 1 TUS 6

2.1 Vuorikemian tehtaitten jätevedet 6

2.2 Kokemäenjoki 9

3 ALUEEN YLE 1 SKUVAUS 10

4 AINEISTO JA MENETELMÄT 12

5 KOKEMÄENJOEN VESI PORIN EDUSTAN MERIALUEELLA 16

1 5. 1 Sähkönjohtavuus 16

5.2 Kokonaisfosfori 16

5.3 Perustuotantakyky 18

6 VUORIKEMIAN TEHTAIDEN JÄTEVEDET PORIN EDUSTAN 6. 1

6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.61 6.62 6.7 6.8

MERIALUEELLA Pohjan topografia Jätevesien leviäminen Happi

pH:n muutokset merialueelta Rautapitoisuus

Rautapitoisuus rantavesissä Kokemäenjoen vesi ranta-alueella Rantavesien rautapitoisuus

Veden tila eri osa-alueilla

Rautapitoisuuden kehitys Mäntyluodon edustan meri a 1 uee 1 1 a

7 KOKEMÄENJOEN JA VUORIKEMIAN TEHTAIDEN VAIKUTUS- ALUEET PORIN EDUSTAN MERIALUEELLA

8 LOPPUT 1 1 V 1 STELMÄ KIRJALLISUUS

21 21 21

31 31

33 44 44 47

52

57 60 63 65

5

J 0 H D A N T 0

Porin edustan merialueen tilaan vaikuttavat lähinnä Kokemäenjoen likaantunut vesi ja sen suistoalueelle purkautuvat jätevedet, sekä toisaalta Kemira Oy:n Vuorikemian titaanidioksiditehtaiden jätevedet.

Kokemäenjoen vedet purkautuvat Porin edustalle Pihlavanlahteen ja täältä edelleen saaristovyöhykkeen kautta merelle. Mäntyluodossa sijaitsevien Vuorikemian tehtaiden jätevedet johdetaan kolmea putkea pitkin merelle Mäntyluodon edustalle.

Vuorikemian tehtaiden toiminta alkoi vuonna 1961. Tuotanto ja jäte- vesikuormitus on tämän jälkeen useiden laajennusten seurauksena moninkertaistunut. Jätevedet sisältävät pääasiassa rikkihappoa ja

rautasulfaattia. Rautasulfaattikuormitus oli suurimmillaan 1970- luvun alussa, mistä se on pienentynyt runsaaseen puoleen. Rikkihap- pokuormitus on kasvanut tuotannon laajenemisen myötä.

Luonnontilaisen Kokemäenjoen kuormitus on ollut suurimmaksi osaksi humusta. Sulfi ittiselluloosan valmistus aloitettiin Kokemäenjoen vesistöalueella jo vuosisadan vaihteen tienoilla. Viimeisten vuosi- kymmenien aikana teollisuuden, asutuksen ja maatalouden pieneneminen alkoi vasta 1970-luvulla. Kokemäenjoen ja sen suistoalueen tila huononi 1970-luvun alkupuolelle saakka. Selvä tilan paraneminen alkoi vuonna 1974.

Kokemäenjoen suistoalueen vedenlaatua on seurattu erillistutkimuksin (mm. Ryhänen 1962, Keskuslaboratorio 1966) sekä vuodesta 1967 lähtien säännöllisenä vuosittaisena velvoitetarkkailuna (Kokemäenjoen vesistön vesiensuojeluyhdistys r.y:n raportit).

Havaintoja veden laadusta Vuorikemian jätevesien purkualueelta sisältyy mm. Keskuslaboratorion (1968), Seppäsen ja Shemeikan (1972), Voipian ja Niemistön (1975) sekä Lehtosen (1976) selvityksiin. Säännöllistä velvoitetarkkailua jätevesien vaikutusten seuraamiseksi on tehty

vuodesta 1970 (Kokemäenjoen vesistön vesiensuojeluyhdistys r.y:n rapor- tit).

Vuorikemian tehtaiden jätevesien ja Kokemäenjoen vaikutusalueet meri- alueella menevät osittain päällekkäin. Useimmat alueella tehdyt sel- vitykset ovat käsitelleet kuitenkin pelkästään jomman kumman likaajan vaikutuksia. Tästä johtuen on usein esiintynyt epäselvyyksiä veden laadussa havaittujen muutosten aiheuttajasta tai 1 ikaajien osuudesta niihin. Myös vaikutusalueiden rajaamisessa on esiintynyt vaikeuksia nimenomaan tällä jätevesien yhteisellä leviämisalueella.

Vuorikemian tehtaftten ja Kokemäenjoen kuormituksen laatu poikkeavat toisistaan. Kokemäenjoen vaikutus merialueella ilmenee selvimmin ,kasvinravinnel isäyksen aiheuttamana rehevöitymisenä sekä orgaanisen

kuormituksen aiheuttamana hapen vajauksena. Vuorikemian tehtaiden jätevesien selvimmät vaikutukset vedessä ovat rikkihapon aiheuttama pH:n lasku sekä voimakas rautapitoisuuden nousu. Tästä johtuen Vuo- rikemian tehtaiden jätevesien ja Kokemäenjoen aiheuttamat veden laa- dun muutokset pystytään pääosin erottamaan normaalin vesianalyysin perusteella.

6

Sen sijaanpyrittäessä erottelemaan kummankin kuormittajan osuutta esim.

merialueen eliöstössä tapahtuneisiin muutoksiin tai kohonneisiin raskas- metall ipitoisuuksi in vaaditaan tarkempia biologisia tai kemiallisia

tutkimuksia (esim. Lehtonen 1976, Häkkilä ym. 1978, Häkkilä 1980).

Seuraavassa selvityksessä tarkastellaan alueelta tehtyyn vesianalyysiai- neistoon perustuen lähinnä Vuorikemian titaanidioksiditehtaiden jätevesien leviämistä ja kulkeutumista Porin edustan merialueella, niiden aiheuttamia muutoksia veden laadussa sekä vaikutusaluetta. Selvityksessä tarkastellaan myös Kokemäenjoen merialueella aiheuttamia muutoksia sekä pyritään erot- te 1 emaan· toisistaan ja rajaamaan kummankin kuorm i ttaj an vai kutusa 1 ueet vesifaasissa.

Selvitys kuuluu osana Kemira Oy:n Vuorikemian tehtaiden vesiensuojelumak- sulla tehtävään tutkimustyöhön.

2 J Ä T E V E S 1 K U 0 R M 1 T U S 2.1 VUORIKEMIAN TEHTAITTEN JÄTEVEDET

Kemira Oy:n Vuorikemian tehtaat valmistavat titaanidioksidipigmenttiä ns.

sulfaattiprosessilla. Pääraaka-aineet ovat ilmeniitti ja rikkihappo.

Tehtaan tuotanto alkoi 10.4.1961 ja tuotantokapasiteetti on tämän jälkeen kasvanut seuraavasti:

1961 16.000 t Ti0 2/a 1965 27.000 ^II 1967 36.000 ^II 1969 55.000 ^II 1973- 80.000 ^II

Titaanidioksidituotannossa syntyvät prosessijätevedet koostuvat ns. emäliu- oksesta, joka sisältää rikki~appoa, rautasulfaattia ja ilmeniitin epäpuh- taudet, titaanihydroksidilietteen pesuvesistä sekä pinnoitetun titaani-

dioksidin pesuvesistä. Vuonna 1965 prosessijätevesien määrä oli n. 4000 m3_/d.

1970-luvulla jätevesimäärän kehitys on ollut seuraava:

1970 6400 m3_/d 1971 6400 ^II 1972 7400 ^II 1973 7400 ^II 1974 8100 ^II 1975 6900 ^II 1976 10700 ^II 1977 10200 ^II 1978 9700 ^II 1979 10400 ^II 1980 10200 ^II

Prosessijätevedet johdetaan mereen Mäntyluodon edustalle. Jätevesien keski- määräinen laatu ja kuormitus käyvät ilmi taulukaista 1 ja 2.

Jätevesien pääkomponentit ovat rikkihappo ja rautasulfaatti. Vesistökuor- mituksen kehitys esitetään kuvassa 1. Kuormitushuippu sattui 1970-luvun alkuvuosiin. Rautasulfaatin talteenotto ja varastointi maalle sekä suh- danteista johtuva tuotannon väheneminen ovat viime vuosina pienentäneet vesistöön joutuvan raudan määrää niin, että se on nykyisin vain runsas puolet 1970-luvun alkupuolen tasosta. Rikkihappokuormitus on kasvanut tuotannon laajenemisen myötä. Kuormitusvaihtelut 1970-luvun loppupuo- lella johtuvat pääasiassa suhdanteiden aiheuttamasta tuotannon piene- nemisestä.

7

Taulukko 1. Vuorikemian tehtaitten jätevesien keskimääräinen laatu vuosina 1972, 1976 ja 1978

Jätevesimäärä m3/d Rautasu1faatti FeS0 4 Vapaa rikkihappo H

2so₄ Sulfaatti so~ ^II

Kok. t i taan id 1oks. Ti0 2

11

Ki intoaine ¹¹ 11 meni i t t i

g/1

II

II

Fosfori A1 umi i n i Al Mangaani Mn Vanad i i n i V Sinkki Zn Kromi C r N i kke 1 i N i Koboltti Co Kupari Cu Lyijy Pb Antimoni Sb Kadmium Cd Elohopea Hg

mg/1

II II tl

1972 7470

50,2 31 '7 66,3 2,50 1 '38 5 297 64 82

_, 7,9 0,026 0,004

1976 10300

23,6 30,5 47,6

1 , 18 0,37 0,07

4

426 224 70 48 17 5 3 1

0,39

1 '5 0,008 0,003

1978 9650

20,6 26' ¹ 45,3 1 '46 0,22 0,04 6 242 207 68 39 11

5

2 1

0,36 0,7 0,003 0,0026

Taulukko 2. Vuorikemian tehtaiden prosessijätevesien keskimääräinen vuorokausikuormitus vuosina

Keskimääräinen kuormitus Jätevesimäärä m3/d

Rautasulfaatti FeS0 4 kg/d Vapaa rikkihappo H2S04 ¹¹ Sulfaatti S04 ¹¹ Kok.titaanidioks.Ti0

2 ¹¹ K i intoaine ¹¹

1 l meni i t t i ¹¹ Fosfori

A 1 umi i n i A 1 Mangaani Mn Vanad i i n i V Sinkki Zn Krom i Cr N i kke 1 i N i Koboltti Co Kupari Cu Lyijy Pb Antimoni Sb Kadmium Cd Elohopea Hg

II

1972, 1976 ja 1978 1972

7470 375000 237000 500000 18300 9868 36 2200 480 610 63

59 0,2 0,030

1976 10300 253000 327000 510000 19000 4000 770 39 4600 2400 750 510 180 51 32 15

4,2 16' ¹ 0,08 0,032

1978 9650 199000 252000 438000 14000 2200 400 56 2300 2000 660 370 100

44

23 9 3,5 6,9 0,03 0,026

Vuorikemian tehtailta lasketaan mereen lisäksi jäähdytys-, 1auhde- ja sadevesiä keskimäärin 39300 m3/d (1975-1978). Niiden lämpötila on n.

7-100 korkeampi kuin sisäänottoveden, pH on keskimäärin 6-7. Vedet johdetaan avo-ojaa pitkin laskeutumisaltaan kautta tehtaan kohdalle Pihlavanlahteen.

1200Qr--- t/kk

10 000

8000

6000

4 000

2 000

1962

0 FeSO,

"+

o H SO 2 4

-64 -66 -68 -70 -72 -74 ·-76 -78

Kuva 1. Vuorikemian tehtaiden jätevesien sisältämän rautasulfaatin ja rikkihapon aiheuttaman vesistökuormituksen kehitys

-80

Jäähdytys-, lauhde- ja sadevesien keskimääräinen laatu ja kuormitus esite- tään taulukossa 3. Todellinen vesistökuormitus on pienempi, koska osa kuormituksesta jää laskeutumisaltaaseen. Kesällä 1978 tehtyjen tutkimusten mukaan altaaseen jäi n. 60% ki intoaineesta, 69% titaanista, 31 % alumii- nista ja 5 % raudasta.

Taulukko 3. Jäähdytys-, lauhde- ja sadevesien keskimääräinen laatu ja vuorokausikuormitus vuosina 1975-78

Laatu Kuormitus

m /1 k /d

Jätevesimäärä m3 39300

Rauta Fe 8' 1 310

Titaanidioksidi Ti0

2 9,0 349

Kiintoaine 47 1820

Sulfaatti 504 11 2 4300

Alumi ini Al 1 '06 41

Fosfor i ^p 0,14 5,7

Antimoni Sb <0,05

Sinkki Zn <0' 1

Mangaani Mn 0,23 8,8

Vanad i i n i V <0,025

Kromi Cr 0,007 0,3

Elohopea Hg <0,001

9

2.2 KOKEMÄENJOKI

Kokemäenjoki ja sen suistaalue ovat mm. puunjalostus-, kemian- ja metal- 1 iteollisuuden sekä taajamien jätevesien laskupaikkana. Jokiveden likaantumista ilmentävät mm. orgaanisten happea kuluttavien aineiden suuri määrä, ajoittain heikko happitilanne, kasviravinteiden ja monien raskasmetallien korkeahkot pitoisuudet, veden suolistabakteeripitoisuus jne. (ta u 1 ukko 4) . Joki veden 1 aatu huonon ⁱ 1970-1 uvun vaihteeseen saakka, mutta vuodesta 1974 lähtien veden laatu on parantunut.

Taulukko 4. Kokemäenjoen keskimääräinen veden laatu ja kuormitus 1975-77. Veden pitoisuus- ja kuormitusarvot on laskettu Porin alapuolelta Raumanjuopan ja Isojuopan arvoista (valtakunnalliset virtahavaintopaikat 8810 ja 8800)

Vi rtaama 02 Sameus K i intoaine Sähkönjohtavuus A 1 ka 1 i niteet t i pH

Väri KHT BHK 7 kok.N kok.P

Fe

Mn

Pitoisuus 76 %ky 11.

9,3 FTU

13,5 mg/1 14,1 mS/m

0,28 mval/1 6,7

95 mgPt/1 19,6 mg02/l 4,1 mg02/l 1420 ,ug/ 1

104 ,ug/1 1,1 mg/1 0, 17 mg/ 1

Kuormitus 193 m3/s · 225000 kg/d

327000 kg/d 68400 ^II 23700 ^II 1730 ^II 18300 ^II 2870 ^II

Kokemäenjoen veden rautapitoisuuden ja kuormituksen kehitys Vuorikemian tehtaiden perustamisen jälkeen esitetään kuvassa 2. Keskimäärginen rautapitoisuus on 1962-1975 Porin kaupungin kohdalla ollut 1,1 mg/1 ja kuormitus 19000 kg/d. Merialueelle tulevasta rautakuormasta on Kokemäenjoen osuus 1970-luvun alussa ollut n. 10% ja Vuorikemian tehtaitten n. 90 %. Vuorikemian tehtaitten rautakuormituksen pie- nentyessä 1970-luvun lopulla on sen osuus raudan kokonaiskuormituk- sessa pienentynyt noin 80 prosenttiin.

Fe mgjl _{Fe kg/d}

1,4

1,2 1,0

0.8 0.6

0.4 ^{e-e---oo Pitoisuus}

Concentration

0.2 o----oKuormitus

Load

1963 -65 -67 -69 -71 -73 -75 -77

Kuva 2. Kokemäenjoen veden rautapitoisuus ja kuormitus. Kolmen vuoden liu- kuva keskiarvovaltakunnallisilta virtahavaintopaikoi~ta 8810 ja 8800

20000

10000

1 0

ALUEEN YLEISKUVAUS

Porin edustan merialue (kuva 3) jakaantuu kahteen toisistaan poikkeavaan osa-alueeseen. Pihlavanlahti ja Ahlaisten saaristo ovat matalaa, tiheän saariston suojaamaa aluetta, jossa joki-ja meriveden sekoittuminen on suh- teellisen heikkoa. Alueen eteläosissa Mäntyluodon ja Yyterin edustan avoimella rannikkoalueella sekoittumis- ja laimenemisolosuhteet ovat erityisen hyvät. Suojaista saaristoaluetta esiintyy myös pohjoisessa Merikarvian edustalla ja etelässä Luvian edustalla.

Kokemäenjoen vesi kulkeutuu kahden päähaaran kautta Pihlavanlahteen ja täältä edelleen Lampaluodon ja mantereenvälisten salmien ja toisaalta Reposaaren pengertien aukon kautta merelle.

Hydrologian toimiston tekemien virtausmittausten (Sarkkula 1977) mukaan normaalivuosina keskimäärin runsas kolmannes jokivedestä kulkeutuu pohjois- ten salmien kautta Ahlaisten saaristoon. Pihlavanlahdesta merelle purkau- tuvan veden jakautuminen pohjoisten salmien ja Reposaaren pengerten aukon kesken on paljolti riippuvainen Kokemäenjoen virtaamasta, tuulen suunnasta ja nopeudesta sekä meriveden kork&uden vaihteluista.

Kun Kokemäenjoenvirtaamaon pieni, tuuli ja meriveden pinnan korkeuden vaihtelut määräävät virtauksen suunnan salmissa siten että pohjoisen puo-

leisten tuulienvallitessa virtaa merivettä sisään Pihlavanlahdelle poh- joisista salmista sekoittuen ok veteen ja virraten ulos Reposalmesta.

Etelän puoleisilla tuul illa merivesi virtaa sisään Reposalmesta ja samalla virtaus käy ulos pohjoisista salmista. Näin muodostuu Pihlavanlahden länsi- ja pohjoisosiin melko tehokas läpivirtaussysteemi, jolla on merkitystä .lah- den veden laadun parantajana juuri kriittisimpinä al ivirtaamakausina tal- vella ja kesällä.

Mitä suurempi Harjavallan virtaama on, sitä vähemmäntuuli vaikuttaa joki- veden jakaantumiseen salmissa ja sitä kovempi tuuli tarvitaan kääntämään virtaus Pihlavanlahdelle päin. Kokemäenjoen virtaaman ollessa suuri makea jokivesi peittää lähes koko Pihlavanlahden ruopatun väylän syvimpiä osia lukuunottamatta. Kesäaikana meriveden kulkeutuminen lahdelle nostaa veden johtokykyarvoja ja toisinaan suolaista merivettä saattaa tunkeutua lähes jokisuistoon saakka.

Ahlaisten saaristossa jokivesi leviää pintakerroksessa pohjoiseen. Talvi- aikana 1-5 m:n paksuinen makean veden kerroksen läsnäolo pintakerroksessa näkyy koko pohjoisen saariston alueella.

Saariston ulkopuolella ja Mäntyluodon edustalla sekoittumis- ja laimenemis- olosuhteet ovat erittäin hyvät. Voimakkaat tuulet saattavat loppukesällä- kin sekoittaa rannfkon läheiset vedet lähes tasalämp6isiksi. Suurin osa Reposaaren ja mantereenvälisen salmen kautta merelle purkautuvasta vähä- suolaisesta vedestä kulkeutuu luoteeseen ja pohjoiseen. Vähäisessä määrin jokivettä leviää pintakerroksessa myös Mäntyl ta etelään ulottuen ajoittain Yyterin rannoille saakka. Avovesikauden jokivesi sekoittuu saa-

riston ulkopuolella melko nopeasti meriveteen ja selvä vaikutusalue on yleensä melko suppea. Talvella makea jokivesi yleensä leviää jään alla huomattavasti laajemmalle alueelle.

Kesäaikana merialueelle muodostuu 5-15 m:n syvyyteen lämpötilan harppaus- kerros, joka avoimella rannikolla ei kuitenkaan ole vakaa. Kovat tuulet sekoittavat loppukesälläkin rannikon läheiset vedet lähes tasalämpöisiksi.

Idän puoleisilla uul ilta havaitaan rannikon edustalla kumpuamista, jolloin merelle ajautuva korvautuu 1 llä suolaisella meri- vedellä.

Kuva 3 ·

11

Yleiskuva tut k·musalueesta ¹

~Ii

0

0

n

oo

~o"

0

.o

⁰ 0

Ensken

~

·-

".Jir"'"

Säppio 0 IJ

0

0

0 0

\}o~ 0 0 1::\

D

Yyteri

Luvia

+

Pori

12

Syksyisin ja keväisin meriveden ollessa tasalämpöistä sekoittuvat vesi- massat tehokkaasti varsin syvältä. Mäntyluodon pohjasedimenttien laadun

(sora, hiekka, hiesu) perusteella ulottuvat aallokon aiheuttamat turbu- lenssi- ja pohjavirtaukset jopa 50-60 m:n syvyyteen saakka.

Vuorikemian tehtaiden jätevedet pumpataan kolmea putkea myöten mereen 4,7 km:n etäisyydelle Karhuluodon rannasta noin 17 metrin syvyyteen

(kuva 3). Jäteveden tiheys on n. 1,1 g/cm3, joten se on painavampaa kuin merivesi, jonka tiheys on 1,005 g/cm3 (Voipio ja Niemistö 1975).

Tästä johtuen jätevesi rauhallisissa olosuhteissa pysyy pohjan tuntumassa ja pyrkii valumaan pitkin pohjaa purkuputkesta ulkomerelle päin. Jäte- veden sisältämä ferrorauta saostuu ferrihydroksidiksi ja pH nousee

suunnilleennormaaliksi kun noin 103-105-kertainen laimeneminen on saavu- tettu (Häkkilä 1978). Veden 1 i ikkeiden ollessa heikkoja painuu saostuva rauta pohjalle täyttäen meren pohjan painanteet. Kevyt ferrihydroksidi- sakka lähtee kuitenkin helposti uudelleen 1 i ikkeelle. Tuulten ja meren pinnan korkeusvaihteluiden aiheuttamat veden 1 i ikkeet ja virtaukset ovatkin tärkein jätevesien leviämistä ja laimenemista säätelevä tekijä-

ryhmä.

4 A 1 N E 1 S T 0 J A M E N E T E L M Ä T

Vuorikemian tehtaiden jätevesien tärkeimmät vaikutukset vesifaasissa ovat rautapitoisuuden nousu ja pH:n lasku. Rautasaostumat 1 isäävät sameutta ja ki intoainepitoisuutta. Seuraavassa esityksessä käytetään aineistona pääasiassa Vuorikemian tehtaiden velvoitetarkkailun, Kokemäenjoen alajuok- sun yhteistarkkailun sekä Lehtosen (1976) kalatalousselvityksen analyysi- aineistoa.

Säännöllinen vedenlaadun seuranta Vuorikemian tehtaiden jätevesien purku- paikalla alkoi vuonna 1970. Tutkimusta ovat tehneet Kokemäenjoen vesistön vesiensuojeluyhdistys ry. 1970-1974 2-4 kertaa vuodessa sekä Vuorikemian tehtaiden laboratorio pääasiassa pohjanläheisestä vesikerroksesta n. 5 kerta9 vuodessa. Näytteitäkerättiinsuhteellisen suppealta alueelta pur- kukohdan ympäristöstä (kuva 4). Vuoden 1974 alustauudistettiin velvoite- tarkkailun havaintopisteistö. Vedenlaatuhavaintoja tehdään nykyisin 18 pisteeltä (kuva 5) 6 kertaa vuodessa (Kokemäenjoen vesistön vesiensuojelu- yhdistys ry:n raportit).

Lehtosen (1976) kalatalousselvitykseen sisältyy varsin laaja vedenlaadun havaintoaineisto. Havaintoverkko käsittää 36 pistettä ja kattaa Luvian ja Merikarvian välisen merialueen (kuva 5). Havaintoja veden rautapitoi- syydesta, pH:sta ja hapesta on tehty keskimäärin 15-20 kertaa, eräiltä pisteiltä jopayli 30 kertaa vuoden 1974 aikana.

Kokemäenjoen suistoalueella säännöllinen vuosittainen velvoitetarkkailu alkoi vuonna 1967. Nykyisin Kokemäenjoen alajuoksun yhteistarkkailuun kuuluu merialueella 21 havaintopistett~ joi1ta vedenlaatuhavaintoja

tehdään 2-4 kertaa vuodessa (kuva 5) (Kokemäenjoen vesistön vesiensuojelu- yhdistys ry:n raportit).

Vuorikemian tehtaitten laboratorio on vuodesta 1963 lähtien tutkinut kaksi kertaa kuussa Reposaaren ja Yyterin välisen alueen rantaveden rautapitoi- suutta. Vuodesta 1967 lähtien on havainnointi in liitetty kloridin määri- tys, jolloin voidaan seurata my5s jokiveden leviämistä ranta-alueille.

Vuodesta 1971 on rautapitoisuutta havainnoitu säännöllisesti 11 pis- teeltä Reposaaren ja Kuuminaisten väliseltä ranta-alueelta (kuva 6).

13

Seuraavassa selvityksessä tarkastellaan vesianalyysiaineistoon perus- tuen Vuorikemian tehtaiden jätevesien aiheuttamia muutoksia veden laa- dussa, jätevesien leviämistä ja kulkeutumista merialueella sekä jäte- vesien vaikutusalueen laajuutta. Päähuomio kiinnitetään veden rauta- pitoisuuteen ja pH:n muutoksiin. Muista suureista tarkastellaan

lähemmin sähkönjohtavuutta, fosforipitoisuutta, perustuotantakykyä ja happipitoisuutta. Näiden perusteella on pyritty rajaamaan jokiveden vaikutusalue merellä.

Vertailualueena on Olkiluodon edustan merialue joka sijaitsee noin 30 km Vuorikemian tehtaiden jätevesien purkualueesta etelään. Aineisto on

peräisin Olkiluodon merialueen perustilan selvityksestä vuosilta 1972-75 ennenTeollisuuden Voima Oy:n Olkiluodon ydinvoimalan käyttöönottoa.

Olkiluodon edustan merialuetta pidetään luonnontilaisena karuna rannikko- alueena. Eurajoen vaikutus saattaa näkyä Olkiluodon luoteispuoleisella alueella heikkona keväisin ja runsaiden sateiden jälkeen, mutta tuotanto- tai ravinnearvoihin ei tällä ole pitkäaikaisempaa vaikutusta (llus 1976).

Q

·(l

Kaijakari

.s

•4

•13 e6

----

e19 ^e11

^k_... _--

^_...

--

•16 _e10

.--

e18 •15

.s

.g .3

•14 .7 ₀ ⁰

Outoori

e12

~!)

⁰

e17 ₍₎

~ c

0 ¹ 2 3 4 5 km

~~~

Kuva

4.

Vuorikemian tehtaiden vesistötarkkailun näytteenottopis- teistä vuosina 1970-74

14

~90 015

285

•

85

•

VI

,

117

•

••

Q

1 ~

1 1

^{83 84}

1 •

^{0 , . . ,}

ft! /

⁰

/

~~~~ ~Oa

0 \00~ &>. ..

1

^{0 0 \()}

/ \:\o3 ^{(3 1 1}

1 )

^"ta

1 g

o

⁵

1 :36 ~

⁶⁷

' ,

~

⁶

1 V •

',... 1

⁶

&:,

10

0

•

280

XIII

250

•

' ... J

275 •

1 ' -! (/

^{2 70 • 58 6}

9\

'Q..a

₇₀ o

o\ ' , \

8

aa1V

iJA

^265'~

\e260

12a. '\a7•

\ \J1s

12>S\ 13

s

110-- \

e

:B.S

\ 013

.o ^er1

1a~ ~~>

\ e

_{230 226} 20

e ~~~~

^18A

2ss •

X II

^{0 22 •}

\ 2l5 fl~/}

.

0 . - ,

\ 0173

i§

0

cl å

2i5 \

.~~ ~15

'

^~

^..-

016 __,. ~ • 023 - - - - ..-.- \ 235

- - ' ,40

~

~~-~~~=±•~~~~~ ^{5 10 km . { : )} \ ⁰

~ IX

0 26

XI

\

\

·J

0 25

0

24

~---

28 0

~~~

⁰

l/~~~

⁶

0

~~

c . 0.

29 \.() ^ö ~ ~ 2:\~

Kuva 5. Kokemäenjoen edustan merialueen(8) 0 C'"'"'L ' \ ~X ₀

0

^~(>

ja Vuorikemian tehtaiden (e) velvoitetark- "' kailujen sekä Lehtosen (1976) kalatalous- \

selvityksen 0 vedenlaadun havaintopisteet 30

ja käytetty osa-aluejako " \ :

~

0

c;>

---

Kallo 8

--- ---

---

0

15

---

C>

Kuva 6. Rantavesien rautapitoisuuden seurantapisteet

\~

5 K 0 K E M Ä E N J 0 E N A L U E E L L A

V E S 1

16

P 0 R 1 N E D U S T A N M E R 1- Kokemäenjoen veden leviämistä suistaa ueelta merellekäsiteltiin jo

luvussa 3. Seuraavassa pyritään aamaan jokiveden keskimääräinen vaikutusalue Porin edustalla. Tarkasteltav ksi suureiksi on valittu sähk5njohtavuus, joka merlalueel a ilmaisee mm murtoveteen sekoittuneen makean veden määrän, sekä fosfor itoisuus ja planktonin perustuotanto-

ky. Ravinnepitoinen jokivesi aiheuttaa vähäravinteiseen murtoveteen sekoittuessaan voimakkaan 1evätuotannon kohoamisen,joten fosforipitoi- suuden ja perustuotannan muutokset merialueella sopivat hyvin Kokemäen- joen vai usalueen osoit i .

. 1 SÄHKÖNJOHTAVUUS

Selkämeren pintaveden keskimääräinen toisuus on vuosina 1966-70 ollut kesäaikana keskimäärin 5, ja talviaikana 5,7 (Kohonen 1973) mikä sähk5njohtavuutena vastaa lukemia ja 1 10 Olkiluodon edustalla sa l i niteet t i o 1 i vuosina 1 1 kes k r i n 5, 9 e 1 i 1 040 mS/m.

Porin edustalla pintakerroksessa leviävä oen vesi pienentää murtoveden sähk5njohtavuutta. Kuvassa 7 etään pintaveden keskimääräi- nen s ohtavuus vuosina Jok en vaikutus on hyvin voimakas Pihlavanlahdella,Ahlaisten saaristossa j äselällä Makeanveden vai- kutus he kkenee varsin nopeasti saariston ella mutta sähkönjoh- tavu aleneminen on 1 evänä ittav ssa Män luodon edustan meria ueella. Etelässä sähkönj aleneminen näkyy Säpin tienoille

saakka ja lännessä n. 10-12 km:n lle Mäntyluodosta.

Jokiveden vaikutus ulottuu pisimmälle pohjoisessavallitsevan meriveden virtaussuunnan mukaisesti. Aluetta ei pisteistön perusteella pystytä rajaamaan.

5.2 KOKONAISFOSFORI

Selkämeren ulappavesien fosforipitoisuus vuosina 1966-70 ollut pinta- vedessä kesäaikana keskimäärin 7,6 l ja talvella 16,0 }.Jg/1. Selkä- meren syvien osien (>40 m) keski nen fosforipitoisuus on 1966-70 ollut kesällä 27,0 ~g ja talvella 18,3 (Kohonen 1973). Olkiluodon edustalla avovesikausina 1972-75 pin fosforipitoisuus on ollut keskimäärin 6, 9-11 , 3 ja pohjan 1 ähe l 1 ä 11 , 9 )-19/ 1 .

Porin edustan fosforikuormitus on perä sin iassa Kokemäenjoesta (1730 kg/d 1975- ). Vuorikemian tehtaitten kuormitus vastaavana aikana oli 43 kg/d.

Kuvassa 8 esitetään pin foripitoisuus vuosina 1975-1978. Kor- keimmat pitoisuudet (>50 )-19) esiintyvät Pihlavanlahdel la sekä Ahlaisten saariston eteläosissa. Eteläselällä ja Ahlaisten saaristaalueella fosfo- ritaso on yli 20 ~g/1. Saariston ulkopuolella fosforipitoisuus pienenee nopeasti. Alue, jolla keskipitoisuus on yl 10 ulottuu etelässä Säpin tasolle ja lännessä n. 2 km:n etäi l e Mäntyluodosta.

Fosforipitoisuuden nousu p ntavedessä näyttää johtuvan yksinomaan joki- veden vaikutuksesta. Vuorikemian tehtaitten jätevesien vaikutuksia ei voida havaita.

4 ,-

.

^{\ ) 4} 0

-

^{\

⁰⁰

1

••

•

?

1'-

^25mS/m - - - 0

<100

tJ222tZj

^100-500

~

^500-900

1 1 900-1000

~

^1000-1020

>1000

X

Kuva 7. Pintaveden keskimääräinen johtavuus

(12

₅mS/m)1976-78

)C

X

---~

)(

- - - · - - a - ^X

c1 b

0 b

0 0

18

Pohjanläheisen veden fosforipitoisuus ylittää 20 ^~g Eteläselällä (21 ^~g/1) Ahlaisten saaristossa (20-37 ~g/1) sekä Pihlavanlahdella (56-71 ~g/1).

Lukuunottamatta kapeaa kaistaa Reposaaren ja Kuuminaisten välisen rannikon edustalla sekä Ahlaisten saariston pohjoispuoleisia vesiä on pohjanlähei- sen veden fosforitaso yleensä 8-11 ~g/1. Kemiran purkualueen länsipuolella tavataan kuitenkin laajahkolla alueella korkeampia pitoisuuksia (12-16

~g/1). Pitoisuuden kohoamista ei kuitenkaan voida yhdistää pelkästään Vuorikemian tehtaitten kuormitukseen. Pikemminkin näyttää siltä, että alueella ajoittain tavattavat keskiarvoa nostavat korkeahkot fosforipi- toisuudet johtuvat kumpuamisilmiöstä, jolloin Selkämeren syvien osien ravin- nepitoisempi vesi kulkeutuu pohjan tuntumassa rannikolle saakka.

5.3 PERUSTUOTANTOKYKY

Vesistöt voidaan jakaa perustuotantakyvyn mukaan seuraaviin luokkiin:

karu alle 100 mgC/m3 24 h

lievästi rehevä 100-200 mgC/m3 24 h rehevä 200-1000 ••

erittäin reheväyli 1000 ¹¹

Selkämeri on vähäravinteinen ja karu merialue. Porin edustalla Kokemäen- joen tuomat ravinteet saavat suistoalueella aikaan voimakkaan levätuotannon.

Tuotanto ei ollut 1970-luvun alkupuolella voimakkaimmillaan vielä Pihlavan- lahdella, missäesiintyi jätevesien aiheuttamaa tuotannon estymistä. Viime vuosien havaintojen mukaan tuotantoa inhiboivien aineiden vaikutus on vähen- tynyt ja tuotantokyvyn huippusiirtynyt Pihlavanlahdelle.

Ahlaisten saaristossa ja Eteläselällä perustuotantakyky on ollut hyvin voi- makasta ja alueet ovat kuuluneet luokkaan rehevä. Tuotantokyky näillä alueilla on viime vuosina kuitenkin selvästi pienentynyt ja näyttää siltä, että joen mukana merialueelle tuleva fosfori sitoutuu yhä suuremmassa määrin tuotannon käyttöön jo Pihlavanlahdella.

Kuvassa 9 esitetään keskimääräinen perustuotantakyky vuosina 1975-79.

Erittäin rehevään alueeseen voidaan lukea Pihlavanlahti. Rehevään meri- alueeseen kuuluvat koko Ahlaisten saaristo, Lampaluodon-Anttooran länsi- puolen saaristo sekä Reposaaren edusta. Lievästi rehevöityneen alueen raja kulkee Viasvedeltä Säpin kautta pohjoiseen n. 10-12 km:n etäisyydellä Mäntyluodosta länteen. Lievästi rehevöityneellä vyöhykkeellä tuotannon

kohoaminen on ajoittaista. Ajoittain tuotantolukemat vastaavat karun Selkämeren arvoja (<100 mgC/m5).

Chlorella-levällä tehtyjen levätestien perusteella Vuorikemian jäteveden levänkasvua inhiboivat tekijät ilmenevät jo,kun jätevesipitoisuus on 0,03%

(Fe 1 mg/1) (Häkkilä 1977). Jäteveden perustuotantoa ehkäisevät vaikutuk- set perustuvat osittain jäteveden suoraan myrkkyvaikutukseen, toisaalta rautasamennukset pienentävät veden kuultavuutta ja näin myös todellista perustuotantoa. Rauta saostaa myös vedessä olevaa fosforia ja pienentää näin levien käytettävissä olevia ravinteita.

Sekä perustuotantakyvyn ettätodellisen perustuotannan (in situ) mittauk- set osoittavat Vuorikemian jätevesien purkukohdalla esiintyvän ajoittain jätevesien aiheuttamaa perustuotannan häiri intymistä. Alentuneita perus- tuotantokykyarvoja on havaittu ainakin vuosina 1972, 1973 ja 1975. Pinta- veden perustuotanta on ollut huomiota herättävän alhainen vuosina 1967 ja 1971 (Voipio ja Niemistö 1975).

Vuorikemian jätevedellä ei levätestien mukaan ole levätuotantoa kohottavaa vaikutusta pienissäkään pitoisuuksissa (Häkkilä 1 ). Perustuotantakyvyn ajoittainen kohoaminen Mäntyluodon edustalla näyttää aina olevan yhteydessä

ravinnepitoisen jokiveden esiin iseen alueell

d \

• n

1 19

Kok. p pg/1

>60 40-60

~

^{20-40 ) l _ _ _ _}

1 1 1Z-2Ö

F=1

^{1 0-11}

l l

^{<10 - - - -}

)(

)(

)(

Kuva 8. Pintaveden keskimääräinen kokonais- fosforipitoisuus (P ~g/1) 1975-78

\)_,

• • Q

..

?

u

••

0

~

0 0

Rehevyysaste

1 1

§

1 1

Erittäin rehevä Rehevä

Lievästi rehevä Karu

20

)(

d ~ • ^{\ ) 4}

u

.. G

·o

1

•

?

---·

S'\~0

0 ~ 0

0

()~~

⁰

~~~

Kuva 10. Rehevöitymisaste kasviplanktonin

~~

^·

perus tuotantOkyvyn (mg yht. C/m3/d) mukaan

° a! ^~

1976-1879

~ ~~

⁰

0 0

6 V U 0 R 1 K E M 1 A N E D U S T A N M E R

21 T E H T A 1 D E N A L U E E L L A

J Ä T E V E D E T P 0 R 1 N

6.1 POHJAN TOPOGRAFIA

Jätevesien kulkeutuminen merialueella on riippuvainen meriveden virtailuis- ta ja pohjan muodoista. Säpin ja Reposaaren välinen merenpohja muodostaa laajan painanteen, jota rajoittavat etelässä Säpistä ja pohjoisessa Repo- saaresta länsiluoteeseen suuntautuvat kallioharjanteet (kuva 10). Herrain- päivien-Karhuluodon kohdalta suuntautuu länsilounaaseen loivapiirteinen harjannemuodostuma, joka kohoaa 5-15 metriä ympäristöään korkeammalle ja jatkuu muutaman laakson katkaisemana n. 18 km:n etäisyydelle Kaijakarista

länteen. Tämän harjanteen ja Säpin välisellä alueella merenpohja syvenee ulkomerelle päin varsin tasaisena ilman suuria eristettyjä syvänteitä.

Vain joitain laakeita painanteita esiintyy. Näistä tärkein sijaitsee n.

2 km purkualueelta lounaaseen. Painanteen länsipuolella kohoaa 6-8 m korkea länteen suuntautuva kallioharjanne.

Painanteesta länsiluoteeseen suuntautuu laakea hiesupohjainen laaksomainen uoma, joka n. 5 km:n etäisyydellä kääntyy kohti länttä. Altaasta lähtee toinen painanne, joka kulkeekallioharjanteen eteläpuol itse lounaaseen.

Täällä pohja on kuitenkin kovaa savea, soraa ja kivikkoa, mikä on merkki voimakkaista virtailuista.

Purkualueen eteläpuolella tavataan kallio-ja kivikkoharjanteita, sekä näidenvälisiä laaksoja ja painanteita. Purkualueen pohjois-ja koill is- puolella pohja mataloituu tasaisesti, itä- ja kaakkois puolella Outoarin ja Herrainpäivien väliin jää kohti Yyteriä ja Preivi ikinlahtea suuntautuva laakea uoma.

Kaijakarin eteläpuolitse länteen kulkevan harjanteen pohjoispuolella on kaksi eristettyä syvännettä. Näistä pienempi jää Kaijakarin ja Reposaaren väliin, suurempi sijaitsee Kaijakarin länsi- ja luoteispuolella.

Pihlavanlahdella Ahlaisten saaristossa sekä Reposaaren pohjoispuolisella saaristaalueella syvemmät pohjat ovat pehmeätä sedimenttiä, matalammilla, aallokon vaikutuksille alttiilla pohjilla vallitsevana on kivi ja sora.

Saaristoalueen ulkopuolelle tasaisesti ulos päin syvenevä pohja on pääasias- sa kovaa sora- ja kivikkopohjaa ilmentäen näin voimakkaita virtauksia ja tehokasta veden vaihtoa.

Säpin etelä- ja lounaispuolella pohja on epätasaista ja pääasiassa soraa ja kivikkoa, vain syvemmillä kohdilla paikoin hiekkaa tai hiesua. Luvian saa- ristossa syvät alueet ovat pehmeitä sedimentaatiopohjia.

6.2 JÄTEVESIEN LEVIÄMINEN

Piirtämällä karttapohjalle yhden havaintopäivän rautapitoisuuden ja pH:n tasa-arvokäyriä saadaan kuva jätevesien senhetkisestä leviämissuunnasta ja laajuudesta. Vertaamalla eri tilanteita samanalkaisi in sääolosuhteisiin ja meriveden korkeudenvaihteluihin voidaan tehdä johtopäätöksiä erilaisten tekijöiden vaikutuksista jäteveden kulkusuuntaan, laimenemiseen ja alueen pohjavirtauksiin.

Seuraavassa (kuvat 11-17) esitetään muutamia tyypillisiä esimerkkejä eri virtaustilanteista sekä vastaavista sääolosuhteista vuosilta 1970-1976:

Kuva 11, 12.7.1973 esittää tilannetta, jolloin jätevedet kulkeutuvat purku- kohdan lounaispuolella olevaan painanteeseen ja siitä edelleen ohuena ja kapeana vuona pohjan uomaa pitkin luoteeseen ja länteen.

Kuva 10. Merenkulkuhallituksen Juotausten mukaan piirretty syvyyskartta. Syvyysk~yr~t on piirretty 2 m:n ^v~­

lein (H§kkilä ym. 1978)

- - - - Purkuputki

~ Syv~nne

23

Rautapitoisuude~ muualla pohjan läheisyydessä sekä rantavesissä ovat pie- nla. Tuuli on parin päivän ajan puhaltanut heikkona lounaan puolelta.

Suuria merenpinnan korkeudenvaihteluita ei es1 1nny. Vastaavanlainen tilan- ne on vallinnut myös esim. 22.6.1971 ja 17.9. 1973.

Tuulen ja merenpinnan korkeudenvaihteluiden voimistuessa jäteveden peittämä alue lännessä laajenee. Esim. 25.8.1971 ja 10.8.1971 jätevesivuon leveys on ollut 2-3 km, tuuli lännen ja luoteenväliltä (4-14 m/s) ja merenpinnan korkeudenvaihtelut edellisiä tapauksia voimakkaammat.

Kuva 12. 9-7~79. Jätevettä tavataan hyvin laajalla alueella. Jätevesien läsnäolo voidaan selvästi havaita purkualueen länsipuolellayli 10 km:n etäisyydellä ja idässä rannikolle saakka. Tuuli on 5.-6.7. ollut heikkoa ja suunnaltaan vaihtelevaa, 7. ja 8.7. pohjoisen puoleista (6-8 m/s).

Aamulla 9.7. tuuli kääntyi itään ja pysyi idänpuoleisena loppuvi ikon.

Tilanne 9.7. jätevesien osalta näyttää vakiintumattomalta ja kuvannee s1 lr- tymävaihetta, jolloin itään kääntyvä tuuli kuljettaa pintavettä ulapalle pa1n. Rannikkoa kohti suuntautuu pohjavirtaus kahta reittiä pitkin, toinen Reposaaren-Kaijakarin länsipuolelta ja toinen Säpin luoteispuolelta. Ran- taa kohti kulkeva vesimassa työntää edelleen rautapitoi.sta jätevettä.

Lännestä työntyvien puhtaan meriveden kiilojen välissä on vielä havaittavis- sa länteen päin virrannutta jätevettä. Vuorokautta myöhemmin jäteveden kul- keutuminen rannikolle saakka voidaan havaita rantavesien rautapitoisuuden voimakkaana kohoamisena (esim. Yyterissä 5,1 mg, Karhuluodossa 3,7 mg ja Herrainpäivillä 3,4 mg/1. Vielä 11.7. jätevedet kulkeutuvat kohti rannikkoa.

Selvästi alentuneita pH-arvoja (3,8-6,9) tavataan kaikilla purkualueen idän ja etelän puoleisilla pisteillä sekä myös Preiviikinlahdessa.

11.8.1976 (kuva 13). Jätevettä esiintyy laajalla alueella purkupaikan ja mantereenvälissä (pH 6,4-7,4 Fe 0,3-3,5 mg/1). Säpin luoteispuolella esiintyy pohjalla puhdasta kylmää merivettä (lämpötila 3,8°C, pinnalla 16,3°C). Pinta- ja välivedessä rautapitoisuus on melko korkea (0,4-

0,8 mg/1) samoin Säpin ja Outoarinvälisellä alueella. Tuuli on usean vuo- rokauden ajan puhaltanut luoteesta ja pohjoisesta (4-10 m/s) ja merivesi on ollut tasaisessa laskussa.

Luoteen puoleinen tuuli kuljettaa pintavettä etelään ja lounaaseen. Pohjaa pitkin kulkeva kompensaatiovirtaus painaa jätevedet kohti mannerta. Outoo- rin-Säpin välillä rautapitoinen vesi nousee virtausten mukana väli- ja pinta- veteen ja kulkeutuu etelään ja lounaaseen pintavirtausten mukana.

Myös 26.4.1971 tuuli on puhaltanut pohjoisen ja luoteen suunnalta (5-8 m/s).

Korkeita rautapitoisuuksia (1-5 mg/1) esiintyy laajalla alueella purkukohdan länsi- ja eteläpuolella. Jäteveden painopiste on kuitenkin purkukohdan itä- puolella (pH 6,8 Fe 5,5 mg/1).

29.7.1972 rautapitoisuudet ovat korkeat purkualueen ja mantereenvälissä (1-2,2 mg/1 pohjalla ja 0,2-0,5 pinnalla). Tilannetta on edeltänyt 26.7.

alkanut pohjois-ja koill istuulten jakso, jonka aikana pintavesi on ajau- tunut ulos ja pohjalta rannan suuntaan kulkeutunut kylmä vesimassa on noussut pintaan Reposaaren ja ^Kall~n edustalla. Jätevesien voimakasta kulkeutumista rannan suuntaan ilmentävät myös rantavesien korkeat rauta- pitoisuudet Yyterin- Karhuluodon alueella 28.7 (n. 1-3,4 mg/1).

9.3.1972 (kuva 14) jätevedet kulkeutuvat lounaaseen, etelään ja kaakkoon kohti Preivi ikinlahtea. Rautapitoisuudet ovat suuria melko etäälläkin purkukohdan eteläpuolella. Kumpuamista ei voida todeta, ja jätevesi etenee pohjassa noin 2-3 m:n paksuisena kerroksena.

Fe pH

24

(7

Kaijakari

.0.04 8.3 0.08

•e.o

.0.04 8.1

~~~ ~u

Repos~

.0.17 8.2

0.3

.0.30 7.9

00utoori

~()

Kuva 11. Pohjanläheisen veden rautapitoisuus (Fe mg/~~~

ja pH 12.7.973

Fe·

pH

e1.62 6.9

(7

Kaijakari

...-

1.3 ...- ....-

...

17.7 ...- 6.9 e2.2t 4.0

6.'1 .4.34

6.4 ,.toa

6.9 00utoo-ri

~~

Kuva 12. Pohjanläheisen veden rautapitoisuus (Fe mg/1) ~~~

ja pH 9.7.1974

0

0

.0.25 7.5

Fe pH

e0.31 7.5

0

.0.28

(i?

.0.18 7.5

.o.so

7.6

Kaijakori

et.38 7.1

• 0.20 7.6

• 0.12 7.6

l·j9.-

~ _...

6.4

IJ

.0.30 7.4

0

Kuva 13. Pohjanläheisen veden rautapitoisuus (Fe mg/1) ja pH 11.8.1976

0

{)

26

Purkukohdan länsipuolella esiintyy vähärautaista merivettä. Tilanne on ilmeisti vakio ja jatkunut ennallaan joitain päiviä. Tuuli on puhalta- nut idänpuoleisena (4-7 m/s) ainakin viiden vuorokauden ajan. Merivesi on ollut samanaikaisesti laskusuunnassa, joten päävirtaussuunta on ollut etelään. Pintavesi virtaa ulospäin merelle ja rannikkoa kohti kulkeva kompensaatiovirtaus painaa jätevedet kohti rannikkoa ja etelää.

Aivan vastaavanlainen tilanne havaittiin 25.4. 1973. Tuuli on ollut idän ja koillisen puoleinen ainakin viikon ajan. Pääosa jätevesistä kulkee Outoarin länsipuol itse.

Vuonna 1976, jolloin pisteistä ulottui laajemmalle, kartoitettiin kolme tilannetta, jolloin jätevesi virtasi pääasiassa Outoarin koill ispuol itse kohti Yyteriä ja Preiviikinlahtea.

Mm. 15. 11.1976 jätevettä tavataan purkualueella ja siitä kaakkoon ja ete- lään Outoarin molemmin puolin. Outoerin ja Säpin välisellä alueella esiintyy korkeahkoja rautapitoisuuksia myös pinta- ja välivedessä (0,4- 0,9 mg/1). Ulompana lännessä rautapitoisuudet ovat hyvin alhaisia.

Tuuli on ollut kaakon ja luoteen puoleinen (4-6 m/s) ja merivesi on 13.

ja 14. 11. laskenut voimakkaasti. Kaakkoon ja etelään pohjan tuntumassa liikkuva jätevesi sekoittuu Outoarin kohdalla väli- ja pintaveteen, ja rautapitoinen vesi kulkee etelään ja lounaaseen.

23. 12.1970 (kuva 15) korkeita rautapitoisuuksia esiintyy laajalla alueella, painopiste on kuitenkin lounaassa. Myös rantaveden rautapitoisuudet ovat korkeita. Etelän ja pohjoisen puoleiset tuulet ovat olleet voimakkaita

(10-15 m/s) ja vedenpinnan korkeusvaihtelut ovat olleet nopeita aiheuttaen voimakkaita edestakaisia virtauksia. Koko tasalämpöinen vesimassa on sekoittunut ja rautahydroksidisaostumat ovat levinneet rannikolle saakka.

25.7.1974 (kuva 16) rautapitoisuudet tutkimusalueellaovat pienet. Selvä jäteveden vaikutusesiintyy vain purkuputken suulla. 22.-23.7. vallinneen kovan etelätuulen (12 m/s) ja samanaikaisen voimakkaan vedennousun aikaan- saarnat virtaukset ovat tuoneet alueelle puhtaan vesimassan. Vesi on tasa-

lämpöistä ainakin 28 m:n syvyyteen. Pintavedessä voidaan vielä havaita paikoin jätevesilauttoja. Näytteenottohetkellä (lähes tyyni) jätevesi ilmeisesti kulkeutuu kapeana vuona länteen, koska kauempana lannessä (10-15 km) voidaan selvästi havaita jäteveden läsnäolo.

21.5.1975 (kuva 17). Jätevedet kulkeutuvat pintaan purkualueella. Havain- not tehty illalla merentutkimusalus Arandalta purkukohdalla sekä matkalla Mäntyluotoon. 21.5. oli koko päivänvallinnut kova etelätuuli (12-

15 m/s).

Purkukohdalla nousi n. 1/2-1 minuutin välein pintaan vihreitä jätevesi- lauttoja, jotkaolivat läpimitaltaan n. 20-50 m ja 1 iikkuivat melko nopeasti tuulen suuntaisesti kohti Reposaarta. Paikallavallitse selvä jäteveden haju. Lautat leimenivat ja laajenivat pohjoiseen kulkiessaan, ja parin kilometrin päässä niiden läpimittavaihteli parista sadasta metristä kilometriin.

Lautan vihreä väri vaaleni ja muuttui ensin vihertävän ruskeaksi ja vähi- tellen punaruskeaksi. Kaijakarin tienoilla lautat yhtyivät laajaksi puna- ruskeaksi vyöhykkeeksi. Koko Kaijakarin ja Reposaarenvälinen merialue oli punaisenruskea.

Fe

pH

2-p

Kaijakari

•

.o_.15 • 7.5

•

.0.16 1.3

•

•

0.27 8 7.5

.5.55 G.G

e2l2

2.5

Kuva 14. Pohjanläheisen veden rautapitoisuus (Fe mg/1) ja pH 9.3.1972

(?

Kaijakari

.130

.o.so ^7.6

054 7

·9

••

.2.61

00utoori 6.7

E~

0_

35 ^{1.1 8}o.9e

' - -... ,_ .. r.; .. - aO.lt9 /7.7 ...- ....-

~7.8~70~-r

7·8 1.98 2.1

87.5

1. 25 ·1·56 _e12.S

•7.1 7.1

.llt-0 6.9

• 322 6.5

•

2.le

•

^00utoori

~1

^{7.8 ~1.5 7.3}

E~

/

0

~

a

~

Kuva 15. Pohjan läheisen veden rautapitoisuus

~~<:::,

(Fe mg/1) ja pH 23.12.1970

0

0

28

(7

Kaijakari

0.20

.0.33 0.10 7.6

• 7.9

8o.3t

.o.to

....-

7.9 ^.0.10 _7.9 .o.to ^{7.9 181,5- ~.8} 0.10....-

--

.o.to 3.2

0-10 7.9

e0.08

0.61. e0.10

•s.o 7.7

0o.to 7.9

.0.10 7.9 .o.to

.0.36 7.8

7.9 ₀

0utoori

.0.10 7.7

.0.10 7.9

~~

⁰

8.0 \\

c

' 0

~~(.':) Kuva 16. Pohjqn läheisen veden rautapitoisuus

(Fe mg/1) ja pH 25.7.1974

V

?

Punaruskea

Sinertävänruskea

...

. . :

^,• ;

.

^:

.

. _.

.

. . _.

. .

_.

' ... .

00utoori

~~

Kuva 17. Jätevesien kulkeutuminen pintavedessä

~~(.':)

21.5.1975

0

29

Outoarin ja Kaijakarin välillä oli havaittavissa n. 1-2 km:n punaisenrus- kea vyöhyke. Myös rantavesi oli punaisenruskeata etenkin Herrainpäivien- Mäntyluodon väli ~llä alueella 0,5-1 km:n leveydeltä. Lievä ruskea sävy oli vallitsevana koko Mäntyluodon edustan merialueella.

Selvä sinertävänruskea jokiveden vyöhyke voitiin havaita Reposaaren ja Mäntyluodon välisen altaan pohjois- ja luoteisosassa, mistä se jatkui

Reposaaren kärjen eteläpuol itsesuhteellisen kapeana vyöhykkeenä luotee- seen sekoittuen punaruskeisi in vesimassoihin.

Kolmenkymmenenkuuden käsitellyn havaintoaineiston mukaan virtaukset suun- tautuivat seuraavasti:

w -

NW suuntaan 17 % N - NW ^II 8 % E - NE ^II 11 %

s - sw

^II 22 %

s -

SE ^II 17 %

ei havaittu selvää suuntaa 25 %

Jäteveden leviämisessä voidaan havaita ainakin seuraavia säännönmukaisuuk- sia: Tyynien kausien aikana, jolloin merenpinnassa ei tapahdu sanottavia korkeudenmuutoksia, jätevesi virtaa pohjaa pitkin hyvin ohuena kerroksena täyttäen purkukohdan lounaispuoleisen laakean altaan ja jatkaa ensin länsi- luoteeseen ja sitten länteen täyttäen samalla tielle sattuneet painanteet.

Jätevesi sekoittuu vähitellen yläpinnastaan ja sivuiltaan meriveteen ja sen sisältämä rautasulfaatti saostuu ferrihydroksidiksi. Näin jätevesi voi melko vahvana kerroksena kulkeutua varsin kauas. Heikosti laimentu- nutta jätevettä onkin tavattu aina 12 km:n etäisyydellä lännessä.

Edellä kuvattu tilanne on tyypillinen kesäaikana, jolloin lämpötilakerros- tuneisuus on voimakkaimmillaan ja tuuli puhaltaa hiljaisena lännen puo- lelta. Tuulen voimistuessa meriveden liikkeet aiheuttavat sen, että länsi- luoteeseen kulkeutuvan jäteveden sekoittuminen meriveteen on tehokkaampaa, mikä näkyy mm. jätevesivuon levenemisenä ja paksunemisena. Tällöin jäte- vesivuo saattaa varsinkin etelä- ja lounaistuulella kulkeutua Kaijakarin

länsipuol itse luoteeseen ja pohjoiseen Kaijakarin luoteispuoleisiin syvän- teisiin tai välivedessä syvänteidenyli pohjoiseen. Lounaaseen lähtevän uoman erottaa purkukohdan lounaispuolella sijaitsevasta altaasta muutaman metrin korkuinen kynnys,joten jätevedet voivat kulkeutua lounaaseen vain silloin, kun pohjallavallitsee tarpeeksi voimakas virtaus. Tälläinen tilanne syntyy mm. silloin kuntuuli puhaltaa luoteen tai pohjoisen suun- nasta ja merivesi on voimakkaassa laskussa. Tällöin etelään suuntautuva virtaus painaa jätevedet altaasta kynnyksenyli lounaaseen ja etelään.

Jos meriveden lasku on hitaampaa, näyttää virtaus luoteistuulella suuntau- tuvan enemmän kaakkoon kohti Outooria.

Etelään ja lounaaseen purkautuva jätevesi liikkuu yleensä leveämpänä ja paksumpana kerroksena kuin luoteeseen 1 i ikkuva. Jäteveden virtaamiseen etelään 1 i ittyy aina pohjavirtauksia, jolloin pohjan vaihteleva topografia aiheuttaa jäteveden tehokkaamman sekoittumisen myös hieman ylempiin vesi- kerroksiin. Purkuputken lounais- ja eteläpuolella jopa

3-4

km:n päästä purkukohdasta havaitut kaikkein suurimmat jätevesikonsentraatiot (pH 1,0- 2,5) johtunevat purkupaikan lounaispuolella sijaitsevaan altaaseen konsent-

roituneen jäteveden sysäyksettäisestä 1 iikkeellelähdöstä.

Voimakkailla idänpuoleisilla tuul illa aiheuttaa rannikkoa kohti suuntautuva pohjavirtaus jätevesien kulkeutumisen kohti rannikkoa ja kumpuamisen pinta- veteen. Ranta-alueilla tämä havaitaan voimakkaana rautapitoisuuden kohoa- misena ja pohjanläheisen veden pH:n laskuna purkukohdan ja mantereen vä-

1 i ssä.

30

Useimmiten rautapitoinen jätevesi kulkeutuu kohti Yyteriä ja Karhuluotoa, harvemmin kohti Reposaarta ja Mänty1uotoa.

Hi1jainenkin idänpuoleinen tuuli aiheuttaa jäteveden virtauksen suuntautu- misen kohti etelää ja kaakkoa. Jos itätuulta jatkuu useita päiviä suun- tautuu jätevesivuo pysyvästi kaakkoon ja etelään. Pääosa jätevesistä kul- keutuu tä116in ilmeisesti Outoarin länsipuolitse etelään, osa kulkeutuu Outoarin itäpuol itse Preiviikinlahdelle ja kohti Yyteriä. Tällaisissa tilanteissa saattavat pH-arvot alentua pohjanläheisessä vesikerroksessa lähes koko Preiviikinlahden alueella. Outoarin lounaispuolella pohjan tuntumassa 1 iikkuva jätevesi joutuu pohjan tapagraflasta johtuen yl6späin (10-12 m). Täällä virtaussuunta muuttuu ja jätevesi näyttää useimmiten kulkeutuvan välivedessä ajoittain my6s pintaveteen nousten kohti_Säppiä ja Säpin pohjoispuol itse länteen ja lounaaseen harvemmin Säpin ja Kuuml- naisten väl itse. Pohjan tuntumassa kulkeutuva jätevesi sekoittuu Outoarin ja Kuuminaisten kärjen välisellä alueella vähitellen pinta- ja väliveteen ja kulkeutuu edelleen länteen.

Pohjanläheisten virtausten riippuvuutta tuulen suunnasta ja meriveden kor- keuden muutoksista on selvitetty Outoarin alueella my6s virtausmittauksin kesällä 1978 (Sarkkula & Huttula 1979). Virtausmittausten antamat tulokset ovat samansuuntaisia kuin jäteveden leviämisen perusteella saadut.

Herrainpäivien ja Kaijakarin välinen laakea harjanne näyttää tehokkaasti estävän laimenemattomien jätevesien kulkeutumisen kohti Reposaarta. Näin voi käydä paitsi voimakkaalla koill istuulella my6s etelätuulella meren- pinnan nopeasti kohotessa. Sekoittuminen on yleensä niin tehokasta, että selvästi alh~isia pH-lukemia tavataan vainpoikkeuksellisesti yli 1 km:n etäisyydellä purkupaikan pohjoispuolella vaikka rautapitoisuudet vedessä kohoavatkin voimakkaasti. Tällaisissa tilanteissa rautapitoisia vesimas- soja kulkeutuu pohjan lähellä aina Eteläselälle saakka.

Kesäaikana rautapitoinen vesi pysyy yleensä harppauskerroksen alapuolella pohjan tuntumassa tai välivedessä. Pintaveteen se sekoittuu kuten edellä todettiin yleensä vain idänpuoleisilla tuulilla tai kovilla myrskyillä.

Keväisin ja syksyisin sekä talvella jäätt6mänä aikana, jolloin merivesi on tasalämp6istä,pääsevät vesimassat kovien tuulten aikana vapaasti sekoit- tumaan varsin syvältä,jolloin jätevesi sekoittuu ja laimenee tehokkaasti

vesi~assoihin ja rautahydroksidisakka samentaa veden ja antaa sille ruskean väri sävyn.

Kovalla tuulella ja myrskyllä merenkäynti nosta3 purkukohdalla laimentumat- toman jäteveden kesäaikanakin pintaan saakka. Veden liikkeet sekoittavat vesimassat tehokkaasti, jolloin pH palautuu nopeasti normaaliksi ja ferro- sulfaatti hapettuu värjäten veden punaruskeaksi. Tällaiset raudan värjää- mät punaruskeat vesimassat kulkeutuvat tuulen suunnassa rannikolle tai hyvinkin kauas merelle etelä- ja pohjoissuuntaan tuulen suunnasta riippuen.

Kovien tuulten ja myrskyjen aikana sekoittuu veteen my6s aiemmin rauhallis- ten kausien aikana pohjalle saastunut rautasakka, mikä näkyy matalien ran- nan läheisten vesien samenemisena ja värjäytymisenä. Mitä kovempi tuuli on sitä ulommaksi rautapitoinen vy6hyke rannoilta ulottuu. Syksyn ja kevään myrskyjen aikana vesi sekoittuu syvältä ja täll6in sekoittuu vesi- massoihin kesän rauhallisten kausien ja talvella jään alla saastunut ja

pohjalle kerääntynyt rautahydroksidisakka. Tällöin saattaa merivesi samen- tua koko Reposaaren ja Säpin välisellä merialueella ja tuulen suunnasta riippuen samentuneet vesimassat voivat kulkeutua paljon kauemmaksikin.

Kirjanpitokalastajien mukaanoli tällainen samentuneen ja puhtaan veden raja Säpin ja Kuuminaisten välillä v. 1974 35 päivää huhti-toukokuussa ja marras-joulukuussa (Lehtonen 1976).

31 6.3 HAPPI

Ferroraudan hapettuminen ferrimuotoon kuluttaa runsaasti happea. Yleensä happitilanne Mäntyluodon edustalla on kuitenkin varsin hyvä. Lehtosen

(1976) tutkimuksessa (v.1974) todettiin kuitenkin Vuorikemian tehtaitten jätevesien purkupaikan ympäristössä ajoittain hyvin alhaisia happipitoi- suuksia pohjanläheisissä vesikerroksissa. Kahdesti tavattiin täysin hape- ton tilanne n. 15 ja n. 4 kilometrin etäisyydellä purkukohdasta. Lievempää vajausta (yleensä 50-80 %) tavattiinniinikään pohjalla ajoittain laajah- kolla alueella mantereen ja uloimpien tutkimuspaikkojen (25 km) välillä.

Vuosina 1975-78 täysin hapeton tilanne todettiin kaksi kertaa pisteellä 276 (n. 2 km purkukohdasta). Muilla purkukohdan lähipisteillä happi- pitoisuus ei yleensä"laskenut alle 70 ^%~n.

Pinta- ja väliveden happipitoisuus Mäntyluodon edustalla on hyvä. Pihlavan- lahdella sekä Ahlaisten ja Reposaaren saaristoalueilla pintaveden happipi- toisuus laskee talvella jään alla leviävän jokiveden vaikutuksesta. · Kuvassa 18 esitetään pohjanläheisen vesikerroksen keskimääräinen hapen

kyllästysprosentti v 1974-78. Heikoin tilanne on Pihlavanlahdella (61-71 %) , missä jokiveden vaikutus ulottuu selvänä vielä Eteläselälle, Ahlaisten saaristoon sekä Reposaaren pohjoispuoleiselle saaristoalueelle (keskipitoi- suus yleensä 80-90 %). Vuorikemian tehtaitten jätevesien vaikutus näkyy selvänä vain aivan purkualueen lähistöllä (73 %). Lisäksi happipitoisuus on laskenut jonkin verran (80-90 %) purkukohdan länsipuolisilla alueilla.

6.4 pH:n MUUTOKSET MERIALUEELLA

Hyvin puskuroidussa murtovedessä suuret pH:n vaihtelut ovat harvinaisia.

Vuodenaikaiset ja syvyyssuuntaiset vaihtelut johtuvat pääasiassa veden biologisista tapahtumista (tuotanto ja hajoaminen) sekä mereen purkautu- vista jokivesistä.

Keskimääräinen pH Selkämeren pintaosissa on kesällä 8,1-8,2 ja talvella 7,5-7,6. Syvemmällä pohjan läheisissä vesikerroksissa pH on alhaisempi, kesällä 7,4-7,7 ja talvella 7,3-7,7 (Kohonen 1973).

Porin edustalla muutoksia aiheuttavat lähinnä Kokemäenjoen vesi (pH 6,6) sekä Vuorikemian tehtaitten jätevedet. Kokemäenjoen veden vaikutus meri- alueella keskittyy pintaveteen. Vuorikemian jätevesien leviämistavasta johtuen niiden aiheuttamat pH:n muutokset ilmenevät yleensä vain pohjalla ja vain poikkeustapauksissa pintavedessä (kumpuaminen).

Jäteveden leviämissuuntia tarkasteltaessa voitiin todeta, että useimmiten jätevesi kulkeutui purkukohdan lounaispuolella olevaan laakeaan syväntee- seen ja täältä edelleen luoteeseen ja lounaaseen sekä toisaalta etelään ja kaakkoon rannikon suuntaan.

Näillä suunnillaesiintyy myös useimmin selvästi alentuneita pH-lukemia, mikä on osoituksena heikosti laimentuneesta jätevedestä. Pohjois- ja

koillispuolella alentuneita pH-arvoja tavataan erittäin harvoin, samoin purkukohdan länsipuolella (n. 3 km) olevan harjanteen alueella.

Jokiveden vaikutus näkyy selvänä Pihlavanlahdella,missä vesimassan pH on pysyvästi alentunut meriveden arvoista. Ahlaisten saaristossa ja

Eteläselällä vaikutus näkyy pääasiassa pintavedessä ja vain ajoittain koko vesimassassa 1 ievänä pH:n alenemisena.

32

02 kyll.%

60-80

80-90 ^{)C )(}

>90

)(

)(

X X

X X ₎₍

X

)(

)(

Kuva 18. Keskimääräinen happipitoisuus (02 kyll.%) pohjanläheisessä vesikerrok-

sessa 1974-78 .

1

)C

---

₎₍

II

•

0

0

•

~

)C 0

••

0 o ~ 0

--~~~-:'- 00\\

~ G 0

(/

k

...

...

-

X ^)C

)(

)( )(

'lC-

0

eta/}

0

)( )( 0 0

~~c •

)(

a lJ

)(

0

)(

)(