POHJAVEDENOTON VAIKUTUKSET POHJAVEDEN KOR- KEUTEEN JA PINTAVEDEN IMEYTYMISEEN
Anne Mutanen Pro Gradu -tutkielma Ympäristötieteen pääaine Ympäristö- ja biotieteiden laitos Itä-Suomen yliopisto Syyskuu 2020
ITÄ-SUOMEN YLIOPISTO, Luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunta Ympäristötiede
Anne Mutanen: Pohjavedenoton vaikutukset pohjaveden korkeuteen ja pintaveden imeytymi- seen
Pro Gradu -tutkielma: 76 sivua, 4 liitettä (4 sivua)
Tutkielman ohjaajat: Eila Torvinen (Itä-Suomen yliopisto), Arja Saarelainen (Siilinjärven kun- nan ympäristönsuojelu / Pohjois-Savon ELY-keskus) ja Nina Hendriksson (Geologian tutki- muskeskus)
Syyskuu 2020
________________________________________________________________________
avainsanat: pohjavedenotto, pohjaveden pinnankorkeus, pohjavesi-pintavesi vuorovaikutus, rantaimeytyminen, veden stabiilit isotoopit
TIIVISTELMÄ
Pohja- ja pintavedet ovat vuorovaikutuksessa keskenään. Usein vuorovaikutusta tapahtuu ve- sistöissä niin, että tietyillä alueilla pohjavettä imeytyy pintavesimuodostumaan ja toisaalla pin- tavettä imeytyy pohjavesimuodostumaan. Vuorovaikutukset ovat kuitenkin hyvin monimutkai- sia ja niihin vaikuttavat useat eri tekijät, kuten pohjavesimuodostuman ominaisuudet. Myös ihmistoiminnot, kuten pohjavedenotto, vaikuttavat vuorovaikutussuhteisiin. Pohjaveden muo- dostumiseen nähden liiallinen pohjavedenotto vaikuttaa vedenottamon lähiympäristön pohja- veden pinnankorkeuksiin ja virtausolosuhteisiin, jolloin myös pohjavesimuodostuman läheisen vesistön vedenpinta voi alentua. Vedenoton seurauksena myös pintaveden rantaimeytyminen voi lisääntyä. Rantaimeytymisen edellytyksenä on, että vesistöön rajautuva maaperä koostuu hyvin vettä johtavista maalajeista ja pohjavedenpinta on vesistön pinnantasoa alempana. Uh- kana on pohjaveden laadun heikkeneminen.
Tämän pro gradu -tutkielman tavoitteena oli tarkastella, kuinka pohjavedenotto vaikuttaa poh- javeden pinnankorkeuteen vedenottamoiden lähiympäristössä. Lisäksi tavoitteena oli arvioida, kuinka vedenottamoiden vesistöjen läheinen sijainti vaikuttaa pintaveden imeytymiseen pohja- vesimuodostumaan. Työssä tarkasteltiin Siilinjärvellä sijaitsevalla Harjamäki-Kasurila -pohja- vesialueella olevien Hakkaralan ja Koivuniemen pohjavedenottamoiden vaikutuksia pohjave- den pinnankorkeuteen ja mahdolliseen pintaveden rantaimeytymiseen. Pohjavedenoton vaiku- tuksia pohjaveden pinnankorkeuteen tarkasteltiin vuosien 2008-2018 velvoitetarkkailutulosten perusteella. Tarkasteluissa huomioitiin myös sadanta kyseisenä ajanjaksona. Pintaveden imey- tymisen arvioimiseksi Koivuniemen pohjavedenottamolla tehtiin isotooppitutkimus, jossa tut- kittiin veden stabiilien isotooppien avulla alueen pohjaveden ja pintaveden välistä yhteyttä.
Työssä saatujen tulosten perusteella vuosina 2008-2018 pohjavedenoton ei havaittu laskeneen pohjaveden pinnankorkeutta vedenottamoiden lähiympäristössä, eikä pohjaveden ottomäärä ylittänyt muodostuvan pohjaveden määrää. Isotooppitutkimuksen tulosten perusteella pintave- den rantaimeytymistä tapahtuu Koivuniemen pohjavedenottamon läheisten lampien välisellä harjukannaksella, mutta pohjavedenottamon vedenottokaivoissa pintavesivaikutusta ei ha- vaittu. Pohjaveden virtaussuuntien ja viipymäaikojen selvittäminen vaatisi alueella lisätutki- muksia. Hakkaralan pohjavedenottamon vedenottokaivossa havaittiin puolestaan hyvin heik- koa pintavesivaikutusta, mutta tulos perustuu vain yhteen näytteenottoajankohtaan. Rantaimey- tymisen luotettava osoittaminen vaatisi alueella isotooppitutkimuksia myös muina vuoden- aikoina.
UNIVERSITY OF EASTERN FINLAND, Faculty of Science and Forestry Environmental Science
Anne Mutanen: The effect of groundwater abstraction on groundwater level and surface water infiltration
MSc thesis: 76 pages, 4 appendixes (4 pages)
Supervisors: Eila Torvinen, Arja Saarelainen and Nina Hendriksson September 2020
________________________________________________________________________
keywords: groundwater abstraction, groundwater level, groundwater-surface water interaction, bank infiltration, stable isotopes of water
ABSTRACT
Groundwaters and surface waters interact with each other. In several cases the interaction oc- curs in certain areas of water systems where groundwater is absorbed into the surface water system and elsewhere surface water is absorbed into the aquifer. However, the interactions are complex, and these are influenced by several factors, such as the characteristics of the aquifer.
On the other hand, human activities, such as groundwater abstraction, also affect interactions.
Excessive groundwater abstraction in relation to groundwater recharge affects the groundwater levels and flow conditions in the vicinity of water intake plant, also potentially reducing surface water levels close to the aquifer. As a result of groundwater abstraction, bank infiltration into the aquifer may also increase. Well-conducting shoreline sediments and groundwater level be- low the level of surface water system are requirements for bank infiltration, which may, also, cause the deterioration of groundwater quality.
The object of this master's thesis was to study how groundwater abstraction affects groundwater levels in the close vicinity of water intake plants. In addition, the goal was to assess how ground- water withdrawal near surface water systems affects the infiltration of lake water into the aqui- fer. The effects of groundwater intake plants Hakkarala and Koivuniemi in Harjamäki-Kasurila groundwater area in Siilinjärvi on groundwater levels and potential bank infiltration were stud- ied. The effects of groundwater abstraction on groundwater levels were examined based on the obligation monitoring results from 2008-2018. Also, the precipitation during the time period was observed. To evaluate the lake water infiltration in groundwater intake plant Koivuniemi, an isotope study was conducted. The stable isotopes of water were utilized to study the rela- tionship between the groundwater and surface water in the groundwater area.
Based on the results of this study, during the time period 2008-2018 the groundwater abstraction was not observed to decrease the groundwater levels close to the groundwater intake plants.
Neither, the amount of groundwater abstraction exceeded the amount of forming groundwater.
The isotope study showed that lake water infiltrates through esker located between two ponds near the intake plant Koivuniemi. However, the effect of surface water was not detected in water intake wells in the groundwater intake plant. The investigation of flow directions and residence times of groundwaters require further studies in the area. In contrast, a weak surface water effect was detected in Hakkarala groundwater intake well, but the result is based on only one sampling time. Addressing bank infiltration reliably would require isotope studies in the area during other seasons as well.
ESIPUHE
Tämän tutkielman tarkoituksena oli tarkastella pohjavedenoton vaikutuksia pohjaveden pinnan- korkeuteen ja mahdolliseen pintaveden rantaimeytymiseen. Työn kokeelliseen osuuteen kuului hapen ja vedyn isotooppitutkimuksia 5/2019-1/2020 välisenä aikana Siilinjärvellä sijaitsevalla Harjamäki-Kasurila -pohjavesialueella. Isotooppitutkimuksen näytteenotosta, näytteiden ana- lysoinnista ja tulosten tulkinnasta vastasi Geologian tutkimuskeskus. Lisäksi työn yhteydessä inventoitiin pohjavesialueella olevat pohjaveden havaintoputket ja arvioitiin niiden kunto, ja osa huonokuntoisista havaintoputkista poistettiin. Tämän tutkielman tarkastelujen pohjalta poh- javesialueen pohjavedenoton tarkkailusuunnitelmaan ehdotettiin muutoksia.
Kiitän työni ohjaajia Itä-Suomen yliopiston yliopistonlehtori ja dosentti Eila Torvista, Siilinjär- ven kunnan ympäristönsuojelupäällikkö ja sittemmin Pohjois-Savon ELY-keskuksen vesien- hoidon asiantuntija Arja Saarelaista sekä GTK:n erikoistutkija ja ryhmäpäällikkö Nina Hen- drikssonia heidän antamastaan asiantuntija-avusta ja työni ohjauksesta. Erityiskiitokset myös GTK:n näytteenottaja Arto Kiiskiselle pohjavesinäytteenotossa saamastani opastuksesta ja GTK:n erikoistutkija Mia Tiljaderille ja laborantti Jenni Keräselle heidän asiantuntemuksestaan tutustuessani isotooppinäytteiden analysointiin ja tulosten tulkintaan. Suuret kiitokset myös Kuopion Veden käyttömestari Risto Pitkäselle ja Siilinjärven kunnan terveystarkastaja Sirpa Hakkaraiselle heidän antamistaan tiedoista ja neuvoista. Lopuksi vielä yhteiskiitos työni tar- kastajille ja kaikille muille, jotka ovat osaltaan myötävaikuttaneet tämän tutkielman valmistu- miseen.
Kuopiossa 14.9.2020
Anne Mutanen
SISÄLLYSLUETTELO
1 JOHDANTO ... 7
2 KIRJALLISUUSKATSAUS ... 9
2.1 POHJAVEDEN MUODOSTUMINEN ... 9
2.1.1 Pohjaveden pinnankorkeus ... 11
2.1.2 Ilmastonmuutoksen vaikutus pohjaveden pinnankorkeuteen ... 13
2.1.3 Pohjaveden laatu ... 14
2.1.4 Ilmastonmuutoksen vaikutus pohjaveden laatuun ... 15
2.2 POHJAVESIALUEET – MÄÄRITTÄMINEN JA LUOKITTELU... 16
2.2.1 Pohjavesialue ... 16
2.2.2 Pohjaveden muodostumisalue ... 19
2.2.3 Harjamäki-Kasurila -pohjavesialue ... 20
2.3 POHJAVEDENOTTO... 23
2.3.1 Vedenoton ympäristövaikutukset ... 23
2.3.2 Pohjaveden havaintoputket ... 25
2.3.3 Pohjavesien valtakunnallinen seuranta ... 27
2.4 VEDENOTTAMOIDEN VELVOITETARKKAILU ... 28
2.4.1 Vedenottomäärien tarkkailu ... 30
2.4.2 Pohjaveden pinnankorkeuden tarkkailu ... 30
2.4.3 Pohjaveden laadun tarkkailu ... 30
2.4.4 Muu pohjavesitarkkailu ... 31
2.4.5 Harjamäki-Kasurila -pohjavesialueen pohjavedenoton velvoitetarkkailu ... 32
2.5 POHJAVESIEN SUOJELU ... 33
2.5.1 Vedenottamoiden suoja-alueet ... 34
2.5.2 Pohjavesialueiden suojelusuunnitelmat... 35
2.5.3 Harjamäki-Kasurila -pohjavesialueen suojelusuunnitelma ... 35
2.6 POHJAVESIALUEIDEN GEOLOGISEN RAKENTEEN TUTKIMUS ... 36
2.6.1 Pohjavesiesiintymän rakennetutkimus ... 36
2.6.2 Tutkimusmenetelmät ... 37
2.6.3 Harjamäki-Kasurilan geologinen rakennetutkimus ja pohjaveden virtausmallinnus ... 39
2.7 VEDEN ISOTOOPPITUTKIMUKSET ... 42
2.7.1 Merkkiaineet pohjavesitutkimuksissa ... 42
2.7.2 Veden stabiilit isotoopit ... 42
2.7.3 Pinta- ja pohjavesien välinen yhteys ... 43
3 TYÖN TAVOITTEET ... 45
4 AINEISTO JA MENETELMÄT ... 46
4.1 POHJAVEDENOTON VAIKUTUSTEN TARKASTELU ... 46
4.2 KOIVUNIEMEN ISOTOOPPITUTKIMUS ... 47
4.2.1 Näytteenottopaikat ... 47
4.2.2 Pohjaveden pinnankorkeuden mittaaminen ja isotooppinäytteenotto ... 47
4.2.3 Isotooppinäytteiden analyysimenetelmä ... 52
4.2.4 Näytteiden esikäsittely ... 53
4.2.5 Näytteiden analysointi ... 53
4.2.6 Laadun varmistus ... 55
4.3 HAKKARALAN ISOTOOPPITUTKIMUS ... 55
5 TULOKSET ... 56
5.1 POHJAVEDEN PINNANKORKEUS ... 56
5.2 PINTAVEDEN IMEYTYMINEN ... 60
5.2.1 Koivuniemen vedenottamo ... 60
5.2.2 Hakkaralan vedenottamo ... 62
6 TULOSTEN TARKASTELU ... 64
6.1 POHJAVEDENOTON VAIKUTUKSET POHJAVETEEN ... 64
6.1.1 Pohjavedenoton vaikutukset pohjaveden pinnankorkeuteen ... 64
6.1.2 Pohjavedenoton vaikutukset pohjaveden laatuun ... 66
6.2 VEDENOTON VAIKUTUKSET PINTAVEDEN IMEYTYMISEEN ... 67
6.2.1 Isotooppitutkimusten kenttämääritykset ... 67
6.2.2 Koivuniemen ja Hakkaralan isotooppitutkimusten tulokset ... 68
6.3 POHJAVEDENOTON VELVOITETARKKAILU TULEVAISUUDESSA ... 71
7 JOHTOPÄÄTÖKSET ... 72
LÄHDELUETTELO ... 73 LIITTEET
LIITE 1: Pohjaveden pinnankorkeuden (m mpy) ja sadannan (mm) välinen korrelaatio
LIITE 2: Pohjaveden pinnankorkeuden (m mpy) ja pohjavedenoton (m3/d) välinen korrelaatio LIITE 3: Isotooppitutkimuksen vedyn ja hapen isotooppikoostumusten tulokset
LIITE 4: Isotooppitutkimuksen kenttämääritysten tulokset
1 JOHDANTO
Pohjavedellä tarkoitetaan maaperän karkearakeisiin ja vettä läpäiseviin maakerroksiin ja kal- lioperän rakoihin ja ruhjeisiin varastoituvaa vettä. Pohjavettä muodostuu, kun sade- ja sulamis- vesiä imeytyy maaperään ja suotautuu pohjavesivyöhykkeeseen, missä maaperän huokostilat ja kallioperän hiushalkeamat ovat vedellä kyllästyneitä. Maa- tai kallioperään varastoitunutta, yh- tenäisessä kyllästyneessä vyöhykkeessä esiintyvää vettä kutsutaan pohjavesimuodostumaksi.
(Ympäristöhallinto 2019a.) Pohjavesivarannot ovat kuitenkin jakaantuneet maantieteellisesti epätasaisesti, ja samankin valtion alueella pohjaveden antoisuus vaihtelee riippuen mm. maa- perän ominaisuuksista ja sääolosuhteista. Tästä huolimatta sade- ja sulamisvesistä muodostuvat pohjavedet ovat ihmiskunnan käytetyin makean veden varasto maailmanlaajuisesti. Arvioiden mukaan jopa kolmasosa maailman väestöstä käyttää pohjavettä juomavetenään, vaikka pohja- vesien osuus maailman vesivaroista on häviävän pieni, vain noin puoli prosenttia. Useissa suur- kaupungeissa väestönkasvu ja pohjavesimuodostumien vähyys tai heikko laatu on aiheuttanut painetta vaihtoehtoisten raakavesilähteiden, kuten pintaveden käyttöön juomavetenä. (Schmoll ym. 2006.)
Suomessa pohjavesimuodostumia on paljon, sillä koko maassa on noin 6000 pohjavesialuetta, joilla muodostuu pohjavettä yhteensä noin 5,4 miljoonaa kuutiometriä vuorokaudessa. Vain noin 10 % muodostuvasta pohjavedestä hyödynnetään, vaikka Suomessa on noin 1600 vesi- huoltolaitosta, runsaasti vesiosuuskuntia ja lisäksi noin 10 % väestöstä käyttää oman kaivon vettä talousvetenään. Noin 60-65 % käyttämästämme talousvedestä on pohjavettä tai tekopoh- javettä. Pohjavesi on yleisesti ottaen laadultaan hyvää, ja usein sitä voidaan käyttää joko sellai- senaan tai vähäisesti käsiteltynä. (GTK 2019a; Maa- ja metsätalousministeriö 2019; Ympäris- töhallinto 2019a.)
Pohja- ja pintavedet ovat useimmiten vuorovaikutuksessa keskenään (Winter ym. 1999;
Schmoll ym. 2006; Rautio 2015). Esimerkiksi järvissä ja lammissa pinta- ja pohjavesien välistä vuorovaikutusta tapahtuu kolmella tavalla; pohjavettä voi imeytyä koko vesistön pohjan alu- eelta pintavesimuodostumaan tai vastaavasti pintavettä voi imeytyä koko vesistön pohjan alu- eelta pohjavesimuodostumaan. Valtaosassa vesistöistä tapahtuu kuitenkin molempia tietyillä vesistön alueilla eli pohjaveden imeytymistä pintaveteen ja pintaveden imeytymistä pohjave- teen. Tällöin pintaveden saastuminen voi johtaa pohjaveden saastumiseen ja päinvastoin. Pinta-
ja pohjavesien väliset vuorovaikutukset ovat kuitenkin hyvin monimutkaisia ja ne vaihtelevat riippuen mm. vesistön pohjan ja ranta-alueen ominaisuuksista, pohjavesimuodostuman ominai- suuksista, topografiasta ja sääolosuhteista. Lisäksi monet muut luonnolliset ja myös ihmistoi- minnot vaikuttavat vuorovaikutussuhteisiin. Esimerkiksi runsas vedenotto pohjavesimuodostu- masta, joka on hydraulisesti yhteydessä pintaveteen, voi vaikuttaa sekä pinta- että pohjaveden määrään ja laatuun, ja vedenoton vaikutukset voivat olla joko lyhytaikaisia tai pysyviä. (Winter ym. 1999; Schmoll ym. 2006.)
Pohjavedenoton seurauksena tapahtuvalla rantaimeytymisellä voi olla vaikutusta pohjaveden ja näin ollen myös talousveden laatuun, minkä vuoksi vedenottajan on oltava tietoinen mahdolli- sesta pintaveden rantaimeytymisestä. Vesilaitoksella rantaimeytyminen on otettava huomioon esimerkiksi talousveden laatuvaatimuksista ja valvontatutkimuksista annetun sosiaali- ja ter- veysministeriön asetuksen (1352/2015, jäljempänä talousvesiasetus) 7 §:n mukaisessa talous- veden laadun ja vedentuotantoketjun viranomaisvalvonnassa, 10 §:ssä säädetyssä talousvettä toimittavan laitoksen omavalvonnassa, 11 §:n säädetyssä desinfiointitarpeen määrittelyssä sekä 12–13 §:n mukaisessa häiriötilannesuunnitelmien laadinnassa. (Britschgi ym. 2018.) Lisäksi 1.1.2012 voimaan tulleessa vesilain (597/2011) mukaisessa vedenottoa koskevassa luvassa usein edellytetään, että vedenottaja tarkkailee vedenoton mahdollisia vaikutuksia lähialueen pohjavesioloihin ja muihin luonnonolosuhteisiin (Rintala 2019). Yleensä edellytyksenä on, että pohjavedenotto on tasapainossa muodostuvan pohjaveden kanssa, eikä pohjavedenotto myös- kään aiheuta vaaraa pohjavedestä suoraan riippuvaisille maa- ja pintavesiekosysteemeille (Gus- tafsson ym. 2006).
Tässä pro gradu -tutkielmassa on tavoitteena arvioida, miten pohjavedenotto vaikuttaa pohja- veden korkeuteen ja pintaveden imeytymiseen. Työssä tarkastellaan Harjamäki-Kasurila -poh- javesialueella vesistöjen läheisyydessä sijaitsevien pohjavedenottamoiden vedenotosta mahdol- lisesti aiheutuvaa rantaimeytymistä hyödyntäen alueella aiemmin tehtyä geologista rakennetut- kimusta ja tämän tutkielman aikana tehtyä hapen ja vedyn isotooppitutkimusta pinta- ja pohja- vesien välisen vuorovaikutuksen tutkimiseksi. Tämän tutkielman kirjallisuuskatsauksessa ja isotooppitutkimuksessa esille tulleita tuloksia voidaan hyödyntää laadittaessa Harjamäki-Kasu- rila -pohjavesialueen pohjavedenotolle uutta tarkkailusuunnitelmaa.
2 KIRJALLISUUSKATSAUS
2.1 POHJAVEDEN MUODOSTUMINEN
Pohjaveden muodostumisen edellytyksenä on, että maaperä on riittävän karkearakeista ja huo- koista, jotta sade- ja sulamisvedet pääsevät imeytymään siihen. Vain osa sade- ja sulamisvesistä imeytyy maaperään valtaosan kulkeutuessa pintavaluntana läheisiin vesistöihin ja osan haihtu- essa takaisin ilmakehään joko suoraan tai kasvillisuuden välityksellä. Maaperän kerrosraken- teilla ja tiivistyneisyydellä sekä kasvillisuudella ja maanpinnanmuodoilla on siten vaikutusta imeytyvän vajoveden määrään. Runsaimmin vajovettä imeytyy alueilla, joissa maaperä on ta- saista ja koostuu hyvin vettä läpäisevistä maalajeista. Harjuissa ja muissa sora- ja hiekkaker- rostumissa esiintyy karkearakeisia lajittuneita maalajeja, joiden vedenjohtavuus on hyvä ja huo- kostilavuus suuri. Antoisuudeltaan suurimmat määrät pohjavettä onkin varastoituneena harju- jen hiekka- ja sorakerrostumiin, karkearakeisiin moreenikerrostumiin ja kallioperän rikkonai- suusvyöhykkeisiin. (GTK 2005; Kinnunen 2005; Isomäki ym. 2006; Hatva ym. 2008; GTK 2019a; Ympäristöhallinto 2019a.)
Vajoveden suotautuessa maa-aineksen läpi vedessä esiintyviä epäpuhtauksia, kuten mikrobeja sitoutuu maaperään ja samalla siihen liukenee maaperän hivenaineita. Yleensä vedenlaatu pa- ranee veden suotautuessa maakerrosten läpi. Vajoveden suotautumisnopeuteen maaperässä vai- kuttavat vajovesikerroksen paksuus ja rakenne sekä sen huokos- ja raekoostumusominaisuudet.
Runsaiden sateiden ja lumien sulamisen seurauksena maanpinnan ja pohjavedenpinnan välinen maavesivyöhyke kyllästyy vedellä, jolloin ylimääräinen vesi valuu pohjavesivyöhykkeeseen tai pintavaluntana ympäristöön. (Kinnunen 2005; Hatva ym. 2008.) Pohjavesivyöhyke käsittää pohjavedenpinnan ja vettä läpäisemättömän kerroksen välisen vyöhykkeen, jossa maaperän huokoset ja kallioperän raot ovat vedellä kyllästyneitä ja toisiinsa yhteydessä (Isomäki ym.
2006). Pohjaveden viipymä pohjavesimuodostumassa riippuu vajoveden suotautumisnopeu- desta ja pohjaveden virtausnopeudesta pohjavesivyöhykkeessä (Kinnunen 2005).
Kallioperässä pohjavesi virtaa ruhjeiden, siirrosten ja rakojen muodostamia reittejä pitkin, minkä vuoksi kallioperän rikkonaisuus vaikuttaa merkittävästi kalliopohjaveden määrään. Kal- lioperän rikkonaisuus on yleensä suurinta kallion pintaosissa heikkousvyöhykkeessä (ruhje- vyöhykkeessä), missä rikkonaisuus riippuu voimakkaasti kivilajin rakoiluominaisuuksista. Kal- lion heikkousvyöhykkeet sijaitsevat yleensä maaston painanteissa ja laaksoissa. Vettä hyvin
johtavia kallioruhjeita ja -rakoja on kallioperässä yleensä 50-100 metrin syvyydelle saakka, mutta hydrologisessa kierrossa olevan kalliopohjaveden syvyys voi olla satojakin metrejä. Kal- liopohjaveden antoisuus vaihtelee jo hyvin lyhyelläkin matkalla, minkä vuoksi valtaosa kallio- porakaivoista tehdään yksittäisten kotitalouksien vedenhankintaa varten. Porakaivoissa oleva pohjaveden pinnantaso ei välttämättä kuvaa maapohjaveden pinnantasoa, minkä lisäksi veden- pinnantaso voi vaihdella porakaivoissa kulutuksen mukaan huomattavasti enemmän kuin maa- perän pohjavesikaivoissa. (GTK 2005; Kinnunen 2005; Hatva ym. 2008.)
Suurin osa Suomessa muodostuvasta pohjavedestä on maa- ja kallioperässä esiintyvää vapaata pohjavettä. Esiintymispaikan ja -tavan mukaan pohjavesi voidaan luokitella myös orsi- ja sal- pavedeksi (kuva 1). Yleensä harjujen liepeillä esiintyvä erillinen pohjavesiesiintymä, joka on kertynyt tiiviin, eristävän maakerroksen päälle, on orsivettä. Orsivesikerroksen alapuolella on varsinainen pohjavesimuodostuma. Puolestaan tiiviin, vettä läpäisemättömän maakerroksen, kuten savikerroksen alapuolella esiintyvä pohjavesi on ns. salpavettä. Salpavettä kutsutaan myös paineelliseksi eli arteesiseksi pohjavedeksi, sillä vettä läpäisemättömään maakerrokseen rajautuvassa salpaveden pinnassa paine on usein ilmakehän painetta korkeampi. Tällaisen eris- tävän maakerroksen läpi tehty aukko saa veden pulppuamaan voimakkaasti maanpinnalle.
(GTK 2005; Isomäki ym. 2006.) Luonnontilaisen pohjavesiesiintymän antoisuutta voidaan myös lisätä keinotekoisesti imeyttämällä pintavettä pohjavesimuodostumaan, jolloin puhutaan tekopohjavedestä. Toisaalta pintavettä voi imeytyä pohjavesimuodostumaan myös luonnolli- sesti, mikäli hyvin vettä läpäisevä maaperä rajoittuu vesistöön ja olosuhteet, esimerkiksi veden- oton seurauksena ovat suotuisat rantaimeytymiselle. Vastaavasti pohjavettä voi myös purkautua pintaveteen vuodenajoittaisen pohjavesitilanteen vaihtelun seurauksena. (Isomäki ym. 2006;
Britschgi ym. 2018.)
Kuva 1. Pohjaveden muodostuminen ja kiertokulku maa- ja kallioperässä (Isomäki ym. 2006).
Useimmat Suomen harjut ja reunamuodostumat sisältävät runsaasti vapaata pohjavettä ollen merkittäviä akviferejä (Ympäristöhallinto 2019a). Akviferillä tarkoitetaan pohjaveden kylläs- tämää ja vettä hyvin johtavaa maa- tai kallioperän vyöhykettä, josta pohjavettä voidaan pum- pata käytettäväksi talousvetenä (GTK 2019a). Tällaisissa hyvin vettä johtavissa hiekka- ja so- ramuodostumissa keskimäärin 30-60 % sadannasta suotautuu pohjavedeksi. Moreenikerrostu- missa suotautuminen on vähäisempää ollen noin 10-30 % sadannasta, sillä moreenin sisältämä hienoaines vähentää suotautuvan pohjaveden määrää. Laajoilla maa-ainesten ottoalueilla, joissa ei ole kasvillisuuden aiheuttamaa haihduntaa, pohjavettä muodostuu jopa 60-80 % sadannasta.
Hienorakeisimmilla alueilla, kuten savi- ja hiesumailla, maaperä on heikosti vettä läpäisevää, eivätkä sade- ja sulamisvedet pääse kunnolla imeytymään maaperään, jolloin merkittävä osa niistä valuu pintavaluntana suoraan vesistöihin. Paljaalla, hyvin tiheärakoisella kalliolla pohja- vettä voi sitä vastoin muodostua jopa kymmeniä prosentteja sadannasta. (GTK 2005; Hatva ym.
2008; Ympäristöhallinto 2019a.)
2.1.1 Pohjaveden pinnankorkeus
Pohjavedenpinta noudattaa pääpiirteittäin maanpinnan korkokuvaa. Pohjavesi virtaa maa- ja kallioperässä painovoiman ja paineen vaikutuksesta. Soihin, lähteisiin ja vesistöihin purkautuva pohjavesi yhtyy maanpinnan tasoon, mutta esimerkiksi harjuissa tai kallioperässä sen etäisyys maanpinnasta voi olla yli 50 metriäkin. Keskimäärin pohjavedenpinta on Suomessa vain 2-4 metrin syvyydellä maanpinnan alapuolella. Pohjaveden pinnankorkeus vaihtelee kuitenkin luontaisesti myös vuodenaikojen mukaan ollen korkeimmillaan lumien sulamisen ja
syyssateiden aikaan ja alhaisimmillaan loppukesästä. Pysyvän talven alkaessa muodostuva routa estää luonnollisesti pohjavesivarantojen täydentymisen. (GTK 2005; Isomäki ym. 2006;
Britschgi ym. 2018; Ympäristöhallinto 2019a.)
Pohjaveden muodostumisen ja purkautumisen välisten vuorovaikutusten lisäksi myös mm. poh- javesimuodostuman koko ja maaperän laatu vaikuttavat pohjaveden pinnankorkeuden muutok- siin. Erityisesti pienissä ja keskisuurissa pohjavesimuodostumissa pohjaveden pinnankorkeu- den vuodenaikaisvaihtelu on suhteellisen nopeaa, minkä vuoksi vähäsateisina vuosina näillä alueilla voi olla ajoittain ongelmia pohjaveden riittävyyden kanssa. Myös pohjaveden runsas kulutus tai voimakas maaperän muokkaus vaikuttavat pohjaveden määrään. Kuitenkin mitä suurempi tilavuus pohjavesimuodostumalla on, sitä vähäisempää ja hitaampaa on pohjaveden pinnankorkeuden reagointi olosuhteiden muutoksiin. Muita pohjaveden pinnankorkeuteen vai- kuttavia tekijöitä ovat muun muassa asfaltoitujen alueiden määrä pohjaveden muodostumisalu- eella, roudan syvyys ja sulaminen sekä lumen määrä ja vesiarvo. Näiden tekijöiden vaikutuk- sesta pohjaveden vuotuinen pinnankorkeus vaihtelee yleensä välillä 0,1-1,0 metriä mutta myös useiden metrien poikkeavuuksia voi esiintyä. (GTK 2005; Vienonen ym. 2012; Ympäristöhal- linto 2019a.) Erityisesti rinnemaastossa sijaitsevissa moreenikerrostumissa pohjaveden pinnan- vaihtelu voi olla voimakasta (Hatva ym. 2008).
Toisaalta myös maantieteellisellä sijainnilla ja ilmasto-olosuhteilla on oma vaikutuksensa poh- javeden pinnankorkeuksiin. Valtakunnallisen pohjavesiseurannan perusteella Suomi on jaettu neljään eri pohjaveden käyttäytymistä kuvaavaan vyöhykkeeseen eli regiimiin, jotka kuvaavat kullekin vyöhykkeelle ominaista vedenkorkeuden vaihtelua. Ilmastonmuutoksen seurauksena regiimien on havaittu siirtyvän etelästä pohjoiseen, ja tulevaisuudessa niiden ennustetaan siir- tyvän yhä pohjoisemmaksi (kuva 2). (Ympäristöhallinto 2019a.)
Kuva 2. Pohjaveden pinnankorkeuden vuodenaikaisvaihtelu vyöhykkeittäin, ja vyöhykkeiden siirtyminen etelästä pohjoiseen ilmastonmuutoksen seurauksena (mukaillen Ympäris- töhallinto 2019a).
2.1.2 Ilmastonmuutoksen vaikutus pohjaveden pinnankorkeuteen
Keskilämpötilan kohoaminen ilmasto-olosuhteiden muuttumisen seurauksena aiheuttaa pohja- vedenpintojen laskua. Merkittävintä pohjavedenpintojen laskun arvioidaan olevan etenkin lop- pukesällä ja alkusyksyllä, sillä ilmastoskenaarioiden mukaan keväät aikaistuvat ja kesien kui- vuusjaksot pidentyvät. Haihdunnan lisääntymisen ja kasvukauden pidentymisen seurauksena sade- ja sulamisvesien pohjavesivarastoja täydentävä vaikutus vähenee. Toisaalta syyssateiden ennustetaan lisääntyvän ja talvien lauhtuvan ja lyhenevän, jolloin pysyvän routakerroksen muo- dostumisen hidastuminen, lumen toistuva sulaminen ja yleistyvät talviaikaiset vesisateet edes- auttavat pohjavesivarastojen täydentymistä talvella ja alkukeväällä varsinkin Etelä- ja Keski- Suomessa. Ilmastoskenaarioiden mukaan myös Pohjois-Suomessa pohjavedenkorkeuden mi- nimi muuttuu talvesta kesään vuosisadan loppuun mennessä. (Isomäki ym. 2007; Veijalainen ym. 2012; Vienonen ym. 2012; Ympäristöhallinto 2019a.)
Ilmastonmuutoksen aiheuttamia hydrologisia muutoksia on jo havaittu Suomessa. Tulevaisuu- dessa muuttuvien ilmasto-olosuhteiden vaikutukset pinnankorkeuksiin näkyvät etenkin muu- toksina sade- ja sulamisvesien vuodenaikaisrytmissä, kuten talvenaikaisten virtaamien kasvuna, vähälumisten talvien aiheuttamina kevättulvien pienenemisenä ja kesien kuivuuskausien yleis- tymisenä. Vaikutukset tulviin, kuivuuteen ja vesivaroihin vaihtelevat kuitenkin merkittävästi eri puolilla Suomea riippuen mm. alueellisista ilmasto-olosuhteista ja vesistöjen hydrologisista ominaisuuksista. Kesien kuivuuskausien vaikutusten arvioidaan olevan merkittävimpiä etenkin
©SYKE
1985 2003
Etelä- ja Lounais-Suomen pienissä pohjavesimuodostumissa, joissa pohjavedenpintojen ennus- tetaan laskevan pitkällä ajanjaksolla tarkasteltuna entisestään. Kuivuuskausien yleistyminen li- sää etenkin antoisuudeltaan vähätuottoisten pohjavesimuodostumien varassa olevan vesihuol- lon riskejä. Laajoissa pohjavesimuodostumissa pohjavedenpintojen minimien arvioidaan esiin- tyvän etenkin ylivuotisten kuivakausien seurauksena. Muutoinkaan kesäsateet eivät useinkaan ole yhtä merkittäviä pohjaveden muodostumisen kannalta kuin syksyn vesisateet ja lumien su- lamisvedet kevättalvella. Kesien kuivuusjaksojen pitkittyminen voi täten lisätä riskiä pohjave- denpintojen merkittävään laskuun myös suurien pohjavesimuodostumien osalta. (Isomäki ym.
2007; Veijalainen ym. 2012; Vienonen ym. 2012; Veijalainen ym. 2019.)
2.1.3 Pohjaveden laatu
Yleisesti ottaen pohjavesi on Suomessa hyvälaatuista: happipitoista, hieman hapanta ja sopivan määrän liuenneita suoloja sisältävää. Hyvälaatuisinta pohjavesi on lajittuneissa sora- ja hiekka- kerrostumissa, kuten harjuissa ja reunamuodostumissa, joista pääosa Suomen pohjavedestä myös pumpataan. Myös moreenikerrostumien pohjavesi on yleensä hyvälaatuista, mutta niiden antoisuuden ja laadun vaihtelut ovat suurempia kuin harjuista saatavalla pohjavedellä. Kallio- perässä pohjaveden virtaus on yleensä hidasta, minkä vuoksi kalliopohjavesi on usein vähähap- pista tai hapetonta. Lisäksi kalliopohjavesi sisältää enemmän suoloja ja on emäksisempää kuin maaperän pohjavesi, joka on luontaisesti hieman hapanta ja sisältää vain vähän suoloja. (La- hermo ym. 2002; GTK 2005; GTK 2019a; Ympäristöhallinto 2019a.) Pohjavettä voi esiintyä myös savikerrostumien alla olevissa hiekka- ja moreeniesiintymissä, mutta tällaisilla alueilla esiintyvä pohjavesi on usein vähähappista ja rauta- ja mangaanipitoista (Lahermo ym. 2002;
Hatva ym. 2008). Toisaalta runsaiden sateiden ja pitkien kuivien jaksojen jälkeen pohjaveden laatu vaihtelee myös luontaisesti (Vienonen ym. 2012).
Pohjaveden laatuun vaikuttavat valuma-alueen maa- ja kallioperän koostumuksen lisäksi myös mineraalien geokemialliset ominaisuudet ja kestävyys rapautumista vastaan. Kallioperän kivi- laji voi alueellisesti vaikuttaa kalliopohjaveteen liuenneiden aineiden määrään. Esimerkiksi ra- pakivialueilla kallioperästä voi liueta fluoridia ja mustaliuskealueilla arseenia ja muita raskas- metalleja pohjaveteen. Myös uraani- ja radonpitoisista mineraaleista voi liueta haitallisia mää- riä näitä alkuaineita pohjaveteen. Luonnontilaisissa pohjavesissä näiden terveydelle haitallisten alkuaineiden pitoisuudet kuitenkaan harvoin ylittävät annettuja enimmäispitoisuuksia. Sitä vas- toin luonnontilaiset pohjavedet voivat sisältää paikoin korkeita rauta- ja mangaanipitoisuuksia.
(GTK 2005; Ympäristöhallinto 2019a.)
Kaikkein merkittävin pohjaveden laatua heikentävä tekijä on ihmistoiminta. Useiden erilaisten ihmisen aikaansaamien toimintojen seurauksena pohjavesissä voi esiintyä terveydelle haitalli- sia epäpuhtauksia, esimerkiksi kohonneita nitraatti- tai kloridipitoisuuksia. Näiden epäpuhtauk- sien kulkeutumiseen ja leviämiseen pohjavedessä vaikuttavat mm. kyseisten aineiden tai yhdis- teiden liukoisuusominaisuudet, maaperän vedenläpäisevyys sekä veden virtausnopeus ja - suunta. Riskin pohjaveden pilaantumisesta voivat aiheuttaa mm. vaarallisia kemikaaleja käyt- tävät tehtaat, teiden liukkaudentorjunta, pilaantuneet maa-alueet, lannoitteiden ja torjunta-ai- neiden käyttö, polttonesteiden jakelu sekä jätevesivuodot. (Britschgi ym. 2018; Ympäristöhal- linto 2019a.) Pohjavesialueille tyypillistä on etenkin niiden moniongelmaisuus asutuksen, lii- kenneyhteyksien, teollisuus- ja yritystoiminnan sijaitessa pohjaveden muodostumisalueilla tai niiden välittömässä läheisyydessä (Gustafsson ym. 2006; Päätalo ym. 2007).
2.1.4 Ilmastonmuutoksen vaikutus pohjaveden laatuun
Kuten pohjaveden pinnankorkeuksiin, myös pohjaveden laatuun on muuttuvilla ilmasto-olo- suhteilla oma vaikutuksena. Vedenlaatu voi heiketä etenkin pienissä pohjavesimuodostumissa poikkeuksellisen pitkään jatkuneen kuivuuden seurauksena, kun vähähappisissa olosuhteissa veden rauta- ja mangaanipitoisuudet nousevat. Kuivuuden seurauksena myös pohjaveden vir- tausolosuhteet voivat muuttua ja saada aikaan ympäristössä esiintyvien haitallisten aineiden kulkeutumisen kohti pohjavedenottamoa. Lisäksi pintavesien imeytyminen pohjavesimuodos- tumaan voi lisääntyä pohjavedenpinnan ollessa alhaalla ja aiheuttaa pohjaveden hygieenisiä laatuongelmia, etenkin mikäli imeytyvän pintaveden viipymä maaperässä on lyhyt. Samoin tul- vat, voimakkaat yksittäiset rankkasateet sekä lauhat ja sateiset talvet lisäävät riskiä vedenlaadun heikkenemisestä. Näiden tekijöiden vaikutuksesta tarve vedenkäsittelylle voi kasvaa, tai ne voi- vat rajoittaa vedenottoa. (Isomäki ym. 2006; Veijalainen ym. 2012; Vienonen ym. 2012; Ym- päristöhallinto 2019a.)
Sateiden lisääntymisen ja voimistumisen sekä lumettomien kausien pidentymisen seurauksena pintavalunnat kasvavat, mikä voi muuttaa raakavesilähteiden ravinne-, kiintoaine- ja humuspi- toisuuksia. Ravinnehuuhtoumien lisääntymisen seurauksena vesistöjen rehevöityminen ja levä- kukinnat voivat voimistua, millä voi olla vaikutusta myös pohjaveden laatuun mm. mahdollisen rantaimeytymisen seurauksena. Pohjavesimuodostumien osalta vedenlaatua voivat heikentää etenkin runsassateiset talvet ja suuret lumen sulamismäärät sekä syyssateiden pidentyminen.
Pohjaveden likaantumisriski kasvaa, mikäli pohjavedenpinta nousee hyvin korkealle ja veden
suotautumisaika maaperässä lyhenee merkittävästi. Talvella maaperän mikrobiologinen puh- distuskyky on hidasta, mikä lisää pohjaveden pilaantumisriskiä etenkin alueilla, joissa pohja- vesivyöhykkeen yläpuoliset maakerrokset ovat ohuita. Myös pohjaveden lämpötilan nousemi- nen ilmastonmuutoksen seurauksena voi lisätä pohjaveden käsittelytarvetta. (Vienonen ym.
2012; Tuomenvirta ym. 2018.)
Ilmastonmuutoksella on suorien vaikutusten lisäksi myös välillisiä vaikutuksia. Lisääntyvät myrskyt, rankkasateet ja esimerkiksi tykkylumen määrä voivat osaltaan lisätä pitkäaikaisten ja laaja-alaisten sähkökatkosten määrää ja tätä kautta vaikeuttaa vedenkäsittelyä ja -jakelua. Myös torjunta- ja kasvinsuojeluaineiden käyttö voi lisääntyä lisäten pohjaveden pilaantumisriskiä.
Samoin liikennemäärien kasvu ja muuttuvat ilmasto-olosuhteet vaikuttavat teiden liukkauden- torjuntaan, mikä lisää osaltaan pohjaveden pilaantumisriskiä. Lisäksi mm. taajamatulvien en- nustetaan lisääntyvän aiheuttaen toisaalta hygieenisiä laatuongelmia raakavesilähteille, toi- saalta liiallisella hulevesien poisjohtamisella asfaltoiduilta taajama-alueilta on vaikutusta muo- dostuvan pohjaveden määrää. (Vienonen ym. 2012; Tuomenvirta ym. 2018.)
2.2 POHJAVESIALUEET – MÄÄRITTÄMINEN JA LUOKITTELU 2.2.1 Pohjavesialue
Vedenhankinnan kannalta merkittävimmät pohjavesimuodostumat, kuten monet harjut ja reu- namuodostumat, on luokiteltu pohjavesialueiksi (Ympäristöhallinto 2019a). Suomessa on run- saasti pohjavesialueita, mutta ne ovat pääosin varsin pieniä ja sijaitsevat epätasaisesti eri puo- lilla maata. Eniten pohjavesialueita on Lapin ELY-keskuksen alueella, vähiten puolestaan ran- nikkoseudun ja Ahvenanmaan sekä Pohjois- ja Etelä-Savon ELY-keskusten alueilla. Lisäksi pohjaveden määrä ja laatu vaihtelevat pohjavesialueittain. Tämänhetkisen arvion mukaan yh- teensä 380 pohjavesialuetta on nimetty niin kutsutuiksi riskipohjavesialueiksi, joissa pohjave- den määrällisen tai kemiallisen hyvän tilan ympäristötavoitteita ei mahdollisesti saavuteta esi- merkiksi niiden tilaan merkittävästi vaikuttavan ihmistoiminnan seurauksena. Pohjavesialue voi olla virtauskuvaltaan vettä ympäristöstään keräävä tai vettä ympäristöönsä purkava (kuvat 3 ja 4). (Rintala ym. 2007; Vallinkoski ym. 2016; Britschgi ym. 2018; Ympäristöhallinto 2019b.)
Vesienhoidon ja merenhoidon järjestämisestä annetun lain (1299/2014, jäljempänä vesienhoi- tolaki) 10 a §:n mukaan elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus (ELY-keskus) määrittää poh- javesialueeksi alueen, jolla on vaikutusta pohjavesiesiintymän veden laatuun tai
muodostumiseen. Pohjavesialue voidaan lain 10 a §:n 1 momentin mukaan määrittää myös pis- temäisenä, jos pohjavesialueen tai sen muodostumisalueen rajaa ei voida ilman huomattavia vaikeuksia määrittää. Tällaisia pistemäisiä kohteita ovat esimerkiksi pääasiassa Suomen ran- nikkoalueella esiintyvät savenalaiset pohjavesiesiintymät, joita ei voida rajata ilman huomatta- via kustannuksia vaativia tutkimuksia (Britschgi ym. 2018). Vesienhoitolain 10 a §:n 2 momen- tin mukaan pohjavesialueen määrittämiseksi alueesta laaditaan hydrogeologisen yleiskuvauk- sen lisäksi kuvaus alueen maa- ja kallioperän yleispiirteistä ja arvioidaan alueella muodostuvan pohjaveden määrä, vedenkorkeus sekä virtaussuunnat.
Vesienhoidon järjestämisestä annetun valtioneuvoston asetuksen (1040/2006, jäljempänä ve- sienhoitoasetus) 8 a §:n mukaan pohjavesialueen raja määritetään kohtaan, jossa pohjavettä johtavien maaperäkerrosten päällä on riittävän tiiviit maakerrokset (esimerkiksi yli 3 metriä paksu savikerros) tai jossa pohjavettä johtavat maakerrokset päättyvät kallioon tai vettä heikosti johtavaan maaperään. Jos osa pohjavesimuodostumasta sijaitsee tiiviiden maakerrosten alla, voidaan vesienhoitoasetuksen 8 a §:n 1 momentin mukaan pohjavesialueeksi rajata koko se alue, jossa pohjavettä kertyy tai pohjavesi virtaa ja jolla on merkitystä pohjaveden suojelulle ja vedenhankinnalle (kuva 3). Pohjavesialueen raja voi ulottua myös vesialueeseen. Yleensä suo- situksena on, että pohjavesialueen rajan riittävä etäisyys rantaviivasta on 50-200 m, mutta raja voidaan ulottaa myös kauemmas vesialueelle hyödynnettäessä vesistöstä imeytyvää pintavettä vedenotossa. Pohjavesialueen raja voidaan poikkeuksellisissa tilanteissa määrittää maastossa helposti havaittavaan kohtaan, mutta rajan määrittämisen tulisi ensisijaisesti perustua alueen maaperätutkimuksista saatuihin hydrogeologisiin tietoihin pelkän kartta- ja maastotarkasteluun sijaan. Erityisesti pohjavesialueen rajan tulisi olla yhtenevä pohjavedenottamon suoja-alueen rajan kanssa. (Hanski ym. 2010; Britschgi ym. 2018.)
Kuva 3. Pohjavesialueen ja muodostumisalueen raja vettä ympäristöön purkavalla eli antikliinisellä pohjavesimuodostumalla. Kuvan tilanteessa osa pohjavesimuodostu- masta sijaitsee tiiviiden maakerrosten alla, jolloin pohjavesialueeksi rajataan koko alue, jossa pohjavettä kertyy tai pohjavesi virtaa ja jolla on merkitystä pohjaveden suojelulle ja vedenhankinnalle. (Britschgi ym. 2018.)
Vesienhoitolain 10 b §:n mukaan ELY-keskus luokittelee pohjavesialueen vedenhankintakäyt- töön soveltuvuuden ja suojelutarpeen perusteella:
“1) 1-luokkaan vedenhankintaa varten tärkeän pohjavesialueen, jonka vettä käytetään tai jota on tarkoitus käyttää yhdyskunnan vedenhankintaan taikka talousvetenä enemmän kuin keski- määrin 10 kuutiometriä vuorokaudessa tai yli viidenkymmenen ihmisen tarpeisiin;
2) 2-luokkaan muun vedenhankintakäyttöön soveltuvan pohjavesialueen, joka pohjaveden an- toisuuden ja muiden ominaisuuksiensa perusteella soveltuu 1 kohdassa tarkoitettuun käyttöön.
Elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus luokittelee lisäksi E-luokkaan pohjavesialueen, jonka pohjavedestä pintavesi- tai maaekosysteemi on suoraan riippuvainen.”
Vesienhoitoasetuksen 8 c §:n 1 momentin mukaan pohjavesialue luokitellaan E-luokkaan, mi- käli pohjavesialueella esiintyy luonnontilainen tai luonnontilaisen kaltainen muun lainsäädän- nön nojalla suojeltu pohjavedestä suoraan riippuvainen merkittävä maa- tai pintavesiekosys- teemi. Lisäksi, mikäli 1- tai 2-luokan pohjavesialueella esiintyy edellä mainitun kaltainen maa- tai pintavesiekosysteemi, käytetään pohjavesialueesta 1- tai 2-luokan lisäksi E-merkintää (1E tai 2E) (Britschgi ym. 2018). Vesienhoitoasetuksen 8 c §:n mukaan maaekosysteemi on pohja- vedestä suoraan riippuvainen, mikäli pohjavesi pitää yllä luontotyypin ominaispiirteitä ja
vaikuttaa ekosysteemin suojeluun ja säilymiseen. Pintavesiekosysteemi on saman pykälän mu- kaan pohjavedestä suoraan riippuvainen, mikäli siihen purkautuu pohjavettä ja purkautuva poh- javesi vaikuttaa kyseisen ekosysteemin suojeluun ja säilymiseen.
1.2.2015 voimaan tulleen lainmuutoksen (1263/2014) myötä vesienhoitolakiin lisättiin uusi pohjavesialueita koskeva 2 a luku. Tämän seurauksena pohjavesimuodostumat luokitellaan uu- delleen, ja myös pohjavesialueiden rajauksia voidaan muuttaa tarvittaessa. Uudet 1- ja 2-luokan pohjavesialueet vastaavat pääsääntöisesti vanhoja I ja II luokkia. E-luokan pohjavesialueiden tulee sitä vastoin täyttää vesienhoitoasetuksen 8 c §:n 1 momentin edellytykset. Tällaisiin E- luokan pohjavesialueisiin kuuluvat esimerkiksi jotkut Natura 2000 -verkostoon sisältyvät poh- javedestä riippuvaiset luontotyypit ja ekosysteemit. Aiempi I, II ja III luokkiin jaottelu (Luokka I: vedenhankintaa varten tärkeä pohjavesialue, Luokka II: vedenhankintaan soveltuva pohjave- sialue, Luokka III: muu pohjavesialue) on voimassa rinnan uuden luokittelun kanssa, kunnes pohjavesialueille tehtävät tarkistukset valmistuvat. (Britschgi ym. 2018; Ympäristöhallinto 2019b.)
Vesienhoitolain 10 c §:n mukaan ELY-keskuksen on muutettava pohjavesialueen luokitusta tai rajausta, jos niihin olennaisesti vaikuttava tieto sitä edellyttää. Luokituksen tai rajauksen muu- tostarve voi syntyä esimerkiksi alueella tehtyjen pohjavesi- tai maaperätutkimusten, muun mu- assa pohjavesialueiden rakenneselvitysten tai suojelusuunnitelmien yhteydessä tehtyjen tutki- musten perusteella, kun alueen pohjavesiolosuhteista saadaan uutta tietoa. Pohjavesialue tai osa siitä voidaan myös poistaa luokituksesta, jos se ei täytä sille määriteltyjä kriteerejä. (Britschgi ym. 2018.)
2.2.2 Pohjaveden muodostumisalue
Vesienhoitoasetuksen 8 b §:n mukaan pohjaveden muodostumisalue on pohjavesialueen osa, jossa maakerrokset ovat hyvin vettä johtavia ja alueen maaperä mahdollistaa veden merkittävän imeytymisen pohjavedeksi. Vesienhoitoasetuksen 8 b §:n 2 momentin mukaan pohjavesialueen rajautuessa vesialueeseen muodostumisalueen raja määritetään rantaviivaan, eikä sitä uloteta vesistöön. Muodostumisalueeseen kuuluvat kuitenkin asetuksen 8 b §:n 1 momentin mukaan myös pohjavesialueen osat, jotka olennaisesti lisäävät pohjavesiesiintymän pohjaveden määrää.
Näin ollen myös pohjavesialueeseen välittömästi liittyvät kallio- ja moreenialueet katsotaan kuuluvaksi muodostumisalueeseen, mikäli niiltä valuvat pintavedet imeytyvät pohjavesiesiin- tymään (kuva 4). Pohjavesialueen muodostumisalueen maaperän vedenläpäisevyyden on oltava
vähintään hienohiekan vedenläpäisevyyttä vastaava. (Britschgi ym. 2018; Ympäristöhallinto 2019b.)
Kuva 4. Pohjavesialueen ja muodostumisalueen raja vettä ympäristöstään keräävällä eli synklii- nisellä pohjavesimuodostumalla. Pohjaveden muodostumisalueeseen on rajattu kuulu- vaksi pohjavesialueeseen välittömästi liittyvät kallio- ja moreenialueet, joilta sade- ja sulamisvedet valuvat ja imeytyvät pohjavesimuodostumaan. (Britschgi ym. 2018.)
Pohjavesialueella muodostuva pohjaveden määrä arvioidaan alueen sadannan, muodostumis- alueen pinta-alan ja maaperän imeytymiskertoimen avulla. Imeytyskerroin arvioidaan alueen maa-aineksen rakeisuuden, kasvillisuuden ja maapinnanmuotojen perusteella. Pohjaveden an- toisuutta tietyssä pisteessä voidaan tarkemmin tutkia esimerkiksi koepumppauksella. (Ympä- ristöhallinto 2019b.)
2.2.3 Harjamäki-Kasurila -pohjavesialue
Harjamäki-Kasurila -pohjavesialue (0874901) on vedenhankinnan kannalta tärkeä 1-luokan pohjavesialue. Pohjavesialueen kokonaispinta-ala on voimassa olevan rajauksen mukaan 8,9 km2. Varsinaisen pohjaveden muodostumisalueen pinta-ala on 5,52 km2. Pohjavesialueen an- toisuus on 4536 m3/d, kun 50 % sadannasta arvioidaan imeytyvän pohjavedeksi. Harjamäki- Kasurilan pohjavesialue sijaitsee Siilinjärven kunnan keskiosassa kirkonkylän tuntumassa.
Pohjavesialue on osa Siilinjärven kautta kulkevaa Suomen pisintä yhtenäistä harjujaksoa, joka alkaa Jaamankankaalta Joensuun lähettyviltä. Siilinjärven Tarinaharjulla harjujakso haarautuu.
Pidempi haara jatkuu pohjoisluoteeseen Lapinlahden ja Iisalmen kautta Raaheen. Toinen haara jatkuu länsiluoteeseen Maaningan ja Pielaveden kautta Haapajärvelle (kuva 5). Pohjavesialue
jatkuu Maaningan suuntaan Harjamäki-Käärmelahti -pohjavesialueena. (Siilinjärven kunta 2012b; Saarelainen ym. 2016.)
Kuva 5. Harjamäki-Kasurila -pohjavesialueen sijainti Siilinjärven kunnan alueella (GTK 2019b).
Pohjavesialueella sijaitsee kaksi pohjavedenottamoa, Hakkaralan ja Koivuniemen vedenotta- mot. Hakkaralan vedenottamo sijaitsee Siilinjärven kirkonkylässä pohjavesialueen pohjois- osassa vanhalla soranottoalueella Ahmo-lammen länsipuolella. Vedenottamon välittömässä lä- heisyydessä sijaitsee Ahmon urheilualue. Hakkaralan vedenottamolla on yksi noin yhdeksän metriä syvä kuilukaivo, jonka halkaisija on kolme metriä. Hakkaralan raakavedelle ominaista ovat korkeahkot hiilidioksidi-, natrium- ja kloridipitoisuudet sekä nitraatin esiintyminen. Otta- mon raakavesi alkaloidaan lipeällä ja desinfioidaan UV-suodatuksella, tarvittaessa vettä voi- daan myös kloorata. Itä-Suomen vesioikeus on vuonna 1971 myöntänyt Hakkaralan vedenotta- molle luvan ottaa vettä 1600 m3/d kuukausikeskiarvona laskettuna. (Siilinjärven kunta 2012b.)
Koivuniemen vedenottamo sijaitsee puolestaan Tarinaharjun alueella Syvä-Kumpunen ja Au- manalanen -lampien läheisyydessä. Ottamolla olevat kaivot 1 ja 2 ovat 15 metrin syvyisiä, ja kaivo 3 on 27 metriä syvä putkikaivo, joka on varustettu kahdeksan metrin siivilällä. Kaikkien kolmen kaivon halkaisija on 40 cm. Koivuniemen raakavedelle ominaista ovat korkeat raaka- veden kovuusarvot sekä raudan ja mangaanin pitoisuudet. Koivuniemen vedenottamon raaka- veden käsittelymenetelmiä ovat raudan ja mangaanin poisto hiekkasuodatuksella, veden
SYKE © MML, Esri Finland
pehmennys ioninvaihtimilla ja UV-desinfiointi. Itä-Suomen vesioikeuden vuonna 1971 myön- tämän luvan mukaan Koivuniemen vedenottamolta saa ottaa vettä 2000 m3/d kuukausikeskiar- vona laskettuna. (Siilinjärven kunta 2012b.)
Molemmilla vedenottamoilla on Itä-Suomen vesioikeuden vuonna 1979 vahvistamat suoja-alu- eet, jotka muodostuvat kauko- ja lähisuoja-alueista. Hakkaralan vedenottamon suoja-alueen pinta-ala on kokonaisuudessaan voimassa olevan rajauksen mukaan noin 80 ha, josta lähisuoja- alueen pinta-alaa on noin 12 ha. Koivuniemen vedenottamon suoja-alueen pinta-ala on noin 262 ha, josta lähisuoja-alueen pinta-alaa on noin 10 ha. (Siilinjärven kunta 2012b.) Kuvassa 6 on esitetty vedenottamoilta pumpatut vesimäärät vuosina 2000-2018.
Kuva 6. Vedenottamoilta pumpatut vesimäärät (m3/d) vuosina 2000-2018 (Pitkänen 2020).
Hakkaralan vedenottamon vedenottolupa 1600 m3/d ja Koivuniemen vedenottamon vedenottolupa 2000 m3/d kuukausikeskiarvoina laskettuna.
Harjamäki-Kasurila -pohjavesialueella kulkee valtatie 5 ja kantatiet 75 ja 77 harjua pitkin. Poh- javesialueella on runsaasti myös muuta pientiestöä, asutusta ja teollisuutta. Vanhoja maisemoi- tuneita ja maisemoituja soran- ja hiekanottopaikkoja on useita. Harjulla ja sen läheisyydessä on lisäksi maa- ja metsätaloutta sekä golfkenttä. (Saarelainen ym. 2016.) Harjamäki-Kasurila - pohjavesialueen kemiallinen tila on ajoittain ilmenevän korkeahkon kloridipitoisuuden takia luokiteltu huonoksi (kuva 7). Pohjavesialue on valtioneuvoston 10.12.2009 hyväksymässä Vuoksen vesienhoitosuunnitelmassa merkitty riskipohjavesialueeksi. (Siilinjärvi 2012b.) Luo- kitus ei muuttunut vuosien 2016-2021 vesienhoitosuunnitelmassa, jonka valtioneuvosto hyväk- syi 3.12.2015 (Vallinkoski ym. 2016).
Kuva 7. Harjamäki-Kasurila -pohjavesialueen kemiallisen huonon tilan perusteena on käytetty kloridipitoisuuden nousevaa trendiä, joka on esitetty kuvassa lineaarisovituksena (Lin.) (Aalto 2020). Tienpidon seurantaputki kuvaa kloridipitoisuutta valtatien 5 var- rella.
2.3 POHJAVEDENOTTO
2.3.1 Vedenoton ympäristövaikutukset
Pohjavedenotto vaikuttaa pohjavesimuodostuman luonnollisiin olosuhteisiin. Vedenoton ym- päristövaikutukset riippuvat pohjaveden ottomäärän suhteesta pohjavesiesiintymän kokonais- antoisuuteen ja maaperän vedenjohtavuusominaisuuksiin. Suomessa pohjavesimuodostumat ovat kooltaan ja antoisuudeltaan melko pieniä, minkä vuoksi, mutta myös yleisesti, pohjaveden muodostumiseen nähden liiallisella pohjavedenotolla on vaikutusta vedenottamon lähiympäris- tön pohjaveden pinnankorkeuksiin ja virtausolosuhteisiin sekä toisinaan myös pohjaveden laa- tuun, kuten rauta- ja mangaanipitoisuuksiin. Pohjavedenpinnan lasku muuttaa pohjaveden vir- tausnopeutta ja -suuntia vedenottopisteen lähiympäristössä, kun esiintymästä pumpatun veden tilalle pyrkii virtaamaan vettä ympäröivältä alueelta. Tämän seurauksena esimerkiksi pohjave- den purkautuminen joillekin alueille voi heiketä. Pohjavedenotto voi myös laskea läheisten jär- vien, lampien, jokien ja purojen vedenkorkeuksia ja vaikuttaa niiden virtaamiin ja vedenlaa- tuun. Myös luonnonsuojelullisesti arvokkaisiin Natura 2000 -verkoston kohteisiin, kuten poh- javedestä välittömästi riippuvaisiin lähteisiin ja soihin lähiympäristöineen pohjavedenotolla voi olla joko suoria tai välillisiä vaikutuksia. Lisäksi pohjavedenottamon vaikutusalueella sijaitse- vien talousvesikaivojen vedenpinnat ja antoisuus voivat alentua ja vedenlaatu heikentyä pohja- vedenoton seurauksena. Pintavesiin kohdistuvien vaikutusten seurauksena myös vesien
virkistyskäyttö ja kalojen elinolosuhteet voivat heiketä. (Gustafsson ym. 2006; Schmoll ym.
2006; Päätalo ym. 2007; Vallinkoski ym. 2016; Britschgi ym. 2018; Rintala 2019.)
Rantaimeytymistä hyödynnetään suunnitellusti tai vahingossa monilla vesistöjen läheisillä poh- javedenottamoilla. Rantaimeytymistä, jossa pintavettä imeytyy vettä helposti läpäisevien maa- kerrosten läpi pohjaveteen, tapahtuu kun pohjaveden pinta laskee pohjavettä otettaessa vesistön pinnantason alapuolelle. (Winter ym. 1999; Kinnunen 2005.) Pintaveden sekoittuminen pohja- veteen heikentää pohjaveden laatua (Rautio 2015; Rautio ym. 2015) etenkin, mikäli pintaveden suotautumismatka ja viipymäaika maaperässä on lyhyt. Rantaimeytyslaitoksilla pohjaveden ke- miallisen laadun uhkana pidetään äkillistä haitta-ainepäästöä pintaveteen, sillä rantaimeyty- mistä ei voida keskeyttää nopeasti. Haitta-ainepäästön seurauksena imeytettävän pintaveden mukana pohjaveteen voi kulkeutua hitaasti hajoavia tai hajoamattomia haitta-aineita, kuten tor- junta-aineita, raskasmetalliyhdisteitä tai aromaattisia hiilivetyjä. Samoin kausittain esiintyvät sinilevät ja niiden tuottamat toksiinit voivat heikentää pintaveden sekoittumisen seurauksena pohjaveden laatua. Lisäksi rantaimeytyslaitoksilla, joiden maaperän puhdistuskykyä on pitkä- aikaisesti kuormitettu mahdollisimman tehokkaalla pohjavedenotolla, voi esiintyä ongelmia mm. pohjaveden korkeiden raudan ja orgaanisen hiilen pitoisuuksien, lämpötilan, happipitoi- suuden, pH:n ja sähkönjohtavuuden kanssa. Rantaimeytymisen havaitsemiseksi vedenlaadun tarkkailu on erityisen tärkeää. Mikäli rannan läheisessä havaintoputkessa tai kaivossa havaitaan pohjaveden laadun ja lämpötilan suurta vaihtelua eri vuodenaikoina, viittaa se mahdollisesti siihen, että pintavettä kulkeutuu ja sekoittuu pohjaveteen. Yleensä pohjaveden lämpötila vaih- telee Etelä-Suomessa välillä +5,5 - +7,0 ℃ ja Lapissa välillä +1,5 - +3,5 ℃. (Lahermo ym.
2002; Gustafsson ym. 2006; Isomäki ym. 2006; Isomäki ym. 2007; Vienonen ym. 2012.)
Myös pintavesissä esiintyvät mikrobit voivat aiheuttaa ongelmia rantaimeytyslaitoksilla, jos imeytyvän veden viipymäajat ja virtausreitit maaperässä muuttuvat esimerkiksi lisääntyneen vedenoton seurauksena (Isomäki ym. 2006). Pintavesiä voi kulkeutua pohjaveteen myös muun muassa tulvien, lumen sulamisvesien tai voimakkaiden sateiden seurauksena (Rautio 2015;
Rautio ym. 2015). Tällöin liian lyhyiden veden suotautumismatkojen, vedenottokaivojen puut- teellisten rakenteiden tai kalliohalkeamien seurauksena mikrobiologisesti pilaantunutta vettä voi päästä pohjaveteen, ja mikrobit voivat kulkeutua pitkiäkin matkoja hyvin vettä johtavissa maakerroksissa. Mikäli pohjavettä ei desinfioida, voivat vedessä mahdollisesti esiintyvät tau- dinaiheuttajamikrobit aiheuttaa laajojakin vesivälitteisiä epidemioita. Pohjaveden alhainen lämpötila ja maan kosteus edesauttavat mikrobien säilyvyyttä. Viileässä pohjavedessä mikrobit
ovat myös suojassa niitä ravinnokseen käyttäviltä eliöiltä ja auringon UV-säteilyltä. Muita mik- robien kulkeutumiseen ja säilymiseen vaikuttavia tekijöitä ovat muun muassa pintaveden or- gaanisen aineksen määrä, maa-aineksen laatu, pH, maan ja veden mikrobiaktiivisuus sekä vir- tausolosuhteet. Yleisesti ottaen mikrobit säilyvät pohjavedessä kauemmin kuin pintavedessä.
(Kinnunen 2005; Schmoll ym. 2006.) Riittävän puhdistustason takaamiseksi pintaveden on vii- vyttävä maaperässä muutamasta viikosta muutamaan kuukauteen. Maaperän fysikaaliset, ke- mialliset ja biologiset prosessit poistavat pintavesistä kiintoainesta, patogeenejä ja ravinteita mm. suodatuksen, adsorption ja biohajoamisen avulla. Toisaalta pohjavesivyöhykkeeseen kul- keutuneiden epäpuhtauksien pitoisuudet laskevat myös laimenemisen seurauksena. (IAEA 2013.)
2.3.2 Pohjaveden havaintoputket
Pohjaveden pinnankorkeutta ja vedenlaatua tarkkaillaan erityyppisistä havaintopaikoista, joista yleisimpiä ovat havaintoputket ja kaivot. Pohjavesinäytteitä otetaan myös muun muassa läh- teistä, pohjavesilammikoista ja vedenottamoiden hanoista. Lysimetreillä tarkkaillaan lisäksi vajoveden liikettä ja laatua. Toisaalta myös pohjaveden havaintoputkia on erilaisia. Aiemmin teräs oli yleisimmin käytetty havaintoputkien materiaali, mutta nykyisin teräsputkia käytetään lähinnä pohjaveden pinnankorkeuden määrittämiseen. Pohjaveden laadun tarkkailuun teräsput- ket soveltuvat huonosti, sillä ruostuessaan niistä voi liueta analysoitavia aineita vesinäyttee- seen. Teräsputkien sisähalkaisija on yleensä joko 32 mm tai 50 mm. Ne koostuvat umpiputki- osuudesta ja rei´itetystä siiviläosuudesta, jossa reikien läpimitta on yleensä 3 mm. PVC- tai PEH (HDPE) -muovista valmistetut putket sitä vastoin soveltuvat hyvin sekä pohjavesinäyt- teenottoon että pohjaveden pinnankorkeuden mittaamiseen. Muoviputkiin voidaan asentaa myös jatkuvatoimisia mittalaitteita. (Kinnunen 2005; Rintala & Suokko 2008.)
Muoviputket ovat yleensä sisähalkaisijaltaan joko 32 mm tai 52 mm mutta myös 100 mm:n muoviputkia käytetään. Muoviputket koostuvat 1-2 metrin pituisista rakosiivilä- ja umpiputki- osuuksista, jotka liitetään toisiinsa kierreliitoksin. Siiviläosan rakoläpimitta on yleensä 0,1-0,5 mm, mutta rakoläpimitta valitaan kunkin kohteen maakerrosten raekoostumuksen perusteella.
Lisäksi siiviläputkiosuuden suodatustehoa voidaan lisätä siivilän päälle asennettavalla siivi- läsukalla. Muoviputken maanpäällinen osa tulee suojata galvanoidusta teräksestä tehdyllä suo- japutkella ja lukittavalla kansirakenteella (kuvat 8-10). (Kinnunen 2005; Rintala & Suokko 2008.)
Kuvat 8-10. Erilaisia pohjaveden havaintoputkia suojaputkineen ja kansirakenteineen. Vasem- malla oleva rautaputki ei sovellu pohjavesinäytteenottoon. Kuvat Anne Mutanen.
Pohjaveden havaintoputkien asennuksessa maaperään käytetään yleensä maaputkikairauskalus- toa. Havaintoputki asetetaan maaperään kairatun maaputken sisään, jonka jälkeen maaputki nostetaan ylös ja havaintoputki jää paikoilleen maaperään. Lopuksi havaintoputki huuhdotaan pumppuun liitetyn vesiletkun avulla, kunnes putkesta ylös tuleva vesi on kirkasta. Kallioperään asennettaessa kairausta jatketaan kallioporauksena ruhjeiseen, vettä hyvin johtavaan kallioon saakka. Havaintoputken asennussyvyys sekä siiviläosan pituus ja sijainti määritetään tapaus- kohtaisesti kairauksessa saatujen tulosten perusteella. Yleensä siiviläosa sijoitetaan vettä par- haiten johtavaan, karkeaan maakerrokseen, mutta siiviläosa voi ulottua myös koko pohjave- sivyöhykkeen läpi kallionpintaan asti. Havaintoputkeen asennetaan yleensä umpiputkea hie- noainespitoisten maakerrosten kohdalle, jotta hienoaines (savi, hienosiltti) ei valuisi putkeen ja tukkisi sitä (kuva 11). Toisaalta siiviläosa voidaan ulottaa myös 1-2 metriä pohjaveden pinnan yläpuolelle, mikäli selvitetään vettä kevyempien haitta-aineiden, kuten bensiinin ja polttoöljyn esiintymistä pohjavedessä. Vettä raskaampien, veteen huonosti liukenevien yhdisteiden selvit- täminen vaatii puolestaan havaintoputkien asentamisen joko kallionpintaan tai osittain kallioon asti, jolloin myös siiviläosan tulee sijaita pohjavesivyöhykkeen alaosassa tai jatkua osin kalli- ossa. Putkien kairaus- ja asennustiedot kirjataan putkikohtaisesti laadittaville havaintoputkikor- teille. (Kinnunen 2005; Rintala & Suokko 2008.)
Havaintoputken sijaintipaikka määritetään yhteistyössä eri toimijoiden kesken. Pohjavedenoton velvoitetarkkailuun tarkoitettujen havaintoputkien sijaintipaikkaa määritettäessä on huomioi- tava muun muassa pohjaveden virtausolosuhteet ja mahdolliset riskikohteet, jotka aiheuttavat merkittävän riskin pohjavedelle. Vedenottamoiden vaikutusalueen lisäksi havaintoputkia tulisi
sijoittaa tällaisten riskikohteiden lähistölle. Lisäksi pohjavedenoton vaikutusalueen ulkopuo- lelle on hyvä sijoittaa vähintään yksi vertailuputki, josta voidaan mitata tausta-arvoja. (Britschgi ym. 2018; Rintala 2019.) Suomessa pohjaveden havaintoputkia on asennettu toiminnanharjoit- tajien velvoitetarkkailun lisäksi muun muassa vedenhankintatutkimusten yhteydessä ja mah- dollisesti pilaantuneiden maiden pohjavesiselvityksiin sekä pohjavesialueiden rakenneselvityk- siin liittyen (Kinnunen 2005; Rintala & Suokko 2008).
Kuva 11. Pohjaveden havaintoputken periaatekuva (mukaillen Rintala & Suokko 2008).
2.3.3 Pohjavesien valtakunnallinen seuranta
Suomessa seurataan pohjaveden pinnankorkeutta ja vedenlaatua valtakunnallisesti noin 90 poh- javesiasemalla eri puolilla maata. Erilaisissa ilmasto-, maasto- ja maaperäoloissa olevat pohja- vesiasemat tuottavat geohydrologista perustietoa pohjaveden pinnankorkeuden ja laadun vaih- teluista sekä pohjaveden muodostumisesta luonnontilaisilla alueilla. Lisäksi valtakunnallinen pohjavesiseurantaverkko tuottaa tietoa geologisten tekijöiden sekä ihmistoiminnan vaikutuk- sista pohjaveteen. Valtakunnallisilla seuranta-asemilla havainnoidaan myös roudan syvyyttä, lumipeitteen paksuutta, maankosteutta ja suotautuvan veden määrää. (SYKE 2017a; Ympäris- töhallinto 2019a.)
Valtakunnalliset pohjaveden pinnankorkeushavainnot aloitettiin 1970-luvun alkupuolella ja ve- denlaadun havainnointi 1990-luvulla. Pohjaveden laatua seurataan 2-4 kertaa vuodessa otta- malla vesinäytteet kunkin aseman yhteydessä olevasta lähteestä, kaivosta tai muovisesta ha- vaintoputkesta. Pohjaveden pinnankorkeutta puolestaan mitataan kullakin asemalla sijaitsevista
havaintoputkista kaksi kertaa kuussa. Korkeushavainnot muutetaan pohjaveden korkeudeksi merenpinnasta (m mpy) N2000-järjestelmässä. Seurannan perusteella voidaan arvioida pohja- veden laadun ja määrän ajallisia ja paikallisia vaihteluita sekä niiden keskinäisiä vuorovaiku- tuksia. Seurantasarjojen havaintotulokset tallennetaan POVET-tietojärjestelmään, joka on Suo- men ympäristökeskuksen ja alueellisten ELY-keskusten ylläpitämä pohjavesitietojärjestelmä.
Tarkkailujen perusteella tiedotetaan valtakunnallisesta pohjavesitilanteesta. Tarkkailutuloksia sovelletaan ELY-keskusten laatimissa vesienhoitoaluekohtaisissa pinta- ja pohjavesien seuran- taohjelmissa, ja niitä käytetään pohjavesien luokitteluun ja vesienhoitosuunnitelmien laadin- nassa. (SYKE 2017a; Ympäristöhallinto 2019a.)
2.4 VEDENOTTAMOIDEN VELVOITETARKKAILU
Veden ottaminen vesihuoltolaitoksen tarpeisiin vaatii vesilain (VL, 587/2011) 3 luvun 3.1,2 §:n mukaisen luvan. Lupamääräysten (VL 3:10 §) noudattamisen lisäksi luvanhaltija on velvollinen tarkkailemaan luvanvaraisen hankkeen toteuttamista ja sen vaikutuksia (VL 3:11 §) sekä seu- raamaan vedenottomääriä (VL 4:6 §). Ennen vuotta 2011 vedenottolupaa ei pääsääntöisesti edellytetty vedenottamoilta, joilta vettä otettiin alle 250 m3/d (Rintala 2019). Lupaviranomai- nen voi kuitenkin tarkistaa tai antaa uusia määräyksiä ennen nykyisen vesilain voimaantuloa annettuun vesitaloushanketta koskevaan lupaan tai lupaan rinnastettavaan muuhun viranomai- sen tekemään päätökseen (VL 19:5.2 §). Samoin lupaviranomainen voi määrätä tarkkailuvel- voitteen hankkeelle, jolle on myönnetty lupa ennen nykyisen vesilain voimaantuloa voimassa olleiden säännösten nojalla (VL 19:9 §).
Tarkkailuvelvoitteiden sisällössä ja laajuudessa on alueellista vaihtelua, mutta ensisijaisesti pohjavedenoton velvoitetarkkailun tavoitteena on selvittää, aiheutuuko vedenotosta muutoksia alueen pohjavesioloihin tai muihin luonnonolosuhteisiin. Yleensä vedenottamoiden velvoite- tarkkailuissa seurataan vedenottamolta otettuja vesimääriä ja pohjaveden pinnankorkeutta ve- denottamon ympäristössä. Nykyään tapauskohtaisesti pohjavesialueilla on voitu velvoittaa tarkkailemaan myös pohjaveden laatua ja pohjavesistä riippuvaisia maa- ja pintavesiekosystee- mejä. Usein pohjavedenoton velvoitetarkkailu tehdään alueellisen ELY-keskuksen hyväksy- män tarkkailusuunnitelman mukaisesti, josta aiemmin käytettiin termiä tarkkailuohjelma. (Kin- nunen 2005; Rintala 2019). Pohjaveden tarkkailuvelvoite lisää vesihuoltolaitoksen toimintavar- muutta ja poikkeuksellisten olosuhteiden tunnistamista (Gustafsson ym. 2006).
Tarkkailuvelvoitteita on annettu myös vesihuoltolaissa ja terveydensuojelulaissa. Vesihuolto- lain (VHL, 119/2001) mukaan vesihuoltolaitoksella on velvollisuus olla selvillä käyttämänsä raakaveden määrään ja laatuun kohdistuvista riskeistä sekä laitteistonsa kunnosta, ja tässä tar- koituksessa vesihuoltolaitoksen on tarkkailtava käyttämänsä raakaveden määrää ja laatua sekä veden hävikkiä (VHL 15 §). Lisäksi vesihuoltolain mukaan vesihuoltolaitoksella on velvolli- suus huolehtia siitä, että laitoksen toimittama talousvesi täyttää terveydensuojelulain vaatimuk- set (VHL 14 §). Terveydensuojelulain (TSL, 763/1994) 20.1 §:n mukaan talousvettä toimitta- van laitoksen on huolehdittava siitä, että talousvesi täyttää samaisen lain 17.1 §:n mukaiset vaatimukset ja on näin ollen terveydelle haitatonta ja tarkoitukseen soveltuvaa. Tämä tarkoittaa, että talousvetenä käytettävän pohjaveden tulee olla hajultaan, maultaan ja ulkonäöltään miel- lyttävää, ja se ei saa aiheuttaa vahinkoja vesihuoltolaitteissa tai putkistoissa (Kinnunen 2005;
Rintala & Suokko 2008). Lisäksi talousvettä toimittavan laitoksen on järjestettävä yhteistyössä viranomaisen kanssa omavalvonta ja talousveden laadun valvonta veden terveydelliseen laa- tuun vaikuttavien riskien arvioimiseksi ja hallitsemiseksi (TSL 20.2 §).
Talousvesi ei saa sisältää taudinaiheuttajabakteereja, viruksia, alkueläimiä tai mitään muitakaan tekijöitä sellaisina määrinä tai pitoisuuksina, joista voi aiheutua haittaa ihmisten terveydelle.
Terveydensuojelulain nojalla on annettu kaksi erillistä talousvesiasetusta talousveden laatuvaa- timuksista ja -suosituksista. Sosiaali- ja terveysministeriön asetus pienten yksiköiden talousve- den laatuvaatimuksista ja valvontatutkimuksista (401/2001) koskee sellaisia vesilaitoksia, jotka toimittavat talousvettä vähemmän kuin 10 m³ päivässä tai alle 50 henkilön tarpeeseen. Vastaa- vasti sosiaali- ja terveysministeriön asetusta talousveden laatuvaatimuksista ja valvontatutki- muksista (1352/2015) sovelletaan laitoksiin, jotka toimittavat talousvettä vähintään 10 m³ päi- vässä tai vähintään 50 henkilön tarpeeseen. Tällaisille suurille laitoksille ja niiden vedenjake- lualueelle tulee laatia jäljempänä mainitun asetuksen 8 §:n mukainen valvontatutkimusohjelma laitoksen ja kunnan terveydensuojeluviranomaisen yhteistyönä. Valvontatutkimusohjelmassa kuvataan muun muassa laitokselta otettavien valvontatutkimusnäytteiden määrä. Valvontatut- kimusohjelmassa on kuitenkin huomioitava myös vesilaitoksen erityispiirteet, kuten vedenot- tamoiden erityinen sijainti, joka voi vaikuttaa siihen, että kunnan terveydensuojeluviranomai- nen voi vaatia myös muiden kuin asetuksessa lueteltujen muuttujien määrityksiä. Virallisia val- vontatutkimuksia useammin laitoksen on kuitenkin tehtävä talousvesiasetuksen 10 §:n mu- kaista omavalvontaa. Tämä laitoksen käyttötarkkailu edesauttaa mahdollisten veden laatuvir- heiden riittävän nopean havaitsemisen. (Isomäki ym. 2006.)
2.4.1 Vedenottomäärien tarkkailu
Pääsääntöisesti vedenottamoiden velvoitetarkkailuun kuuluu vedenottamoilta pumpattujen ve- simäärien tarkkailu. Vedenottamolla on oltava tätä varten vedenottokaivoista otettua vesimää- rää osoittava mittalaite. Ottamolta pumpatut vesimäärät (m3/d) kirjataan kaivokohtaisesti päi- vittäin. Valvontaviranomaiselle (ELY-keskus) kuukausittain otetut vesimäärät toimitetaan vuo- siyhteenvedoissa. Tämän lisäksi vesihuoltolaitoksen tulee kirjata vuosittain otetut vesimäärät Vesihuollon tietojärjestelmään (VEETI). (Rintala 2019.)
2.4.2 Pohjaveden pinnankorkeuden tarkkailu
Pohjavedenottamon vedenoton vaikutuksia pohjaveden pinnankorkeuteen tulee seurata veden- ottamon vaikutusalueella olevista havaintoputkista ja tarvittaessa talousvesikaivoista. Lisäksi pohjavesiolosuhteiden luonnollista vaihtelua tulisi seurata vedenottamon vaikutusalueen ulko- puolisesta vertailuputkesta. Pinnankorkeuden mittauksia tulee tehdä riittävän useasti, ensisijai- sesti kerran kuukaudessa. Tarkkailutiheys voi olla harvempikin, esimerkiksi 4-6 kertaa vuo- dessa, tapauskohtaisen harkinnan mukaan. Tällaisessa tapauksessa vedenottomäärä on usein vakio, eikä pitkäaikaisseurannassa vedenoton ole havaittu merkittävästi laskeneen pohjaveden pinnankorkeutta. Kuitenkin esimerkiksi vedenottamon käytön alkuvaiheessa, vedenottomäärän kasvaessa huomattavasti ja erityisen kuivina ajanjaksoina edellytetään tiheää pohjaveden pin- nankorkeuden tarkkailua. (Vuoristo 1992; Rintala 2019.) Toisaalta tarkkailutiheys voi myös vaihdella eri havaintopaikoissa, ja lisäksi osa korkeusmittauksista voidaan tehdä käyttäen reaa- liaikaisia automaattimittareita. Jatkuvatoimiset mittarit ovat erityisen käyttökelpoisia seuratta- essa esimerkiksi pintaveden rantaimeytymistä vedenottamoalueelle. Tässäkin vedenottajan on huomioitava sääolosuhteet ja niiden vuodenaikaisvaihtelut, minkä vuoksi sadannan määrää ja sen vaikutuksia pinnankorkeuksiin on myös seurattava. Lupamääräyksissä yleensä edellyte- tään, että vedenottajan on rajoitettava vedenottoa, mikäli pohjavedenpinta laskee merkittävästi tai vedenlaatu heikkenee. (Rintala 2019.)
2.4.3 Pohjaveden laadun tarkkailu
Pohjavedenoton tarkkailusuunnitelmaan voidaan tapauskohtaisesti sisällyttää myös pohjaveden laadun tarkkailua. Muun muassa pohjaveden luontainen vedenlaatu ja mahdolliset läheiset ris- kitoiminnot vaikuttavat siihen, tarkkaillaanko pohjaveden laatua ja mitä tarkkailtavat parametrit ovat. Toisaalta tarkkailuvelvoitetta määrättäessä on otettava huomioon myös, mitä parametrejä vesien tilaa koskevissa seurantaohjelmissa on alueella määrätty seurattavaksi. Vedenottaja voi- daan velvoittaa tarkkailemaan useita parametrejä, mutta tyypillisimpiä ovat happipitoisuus, pH,
typpipitoisuus ja sähkönjohtavuus. Esimerkiksi jos vedenottamoalueen maa- ja kallioperässä on luontaisesti korkeita radon-, arseeni- tai fluoridipitoisuuksia, tai vedenottamon lähellä käsi- tellään esimerkiksi pestisidejä, VOC- tai PAH-yhdisteitä, mineraaliöljyjä tai räjähdysaineita, on myös näiden parametrien tarkkailu perusteltua. Toiminnanharjoittaja on ensisijaisesti vas- tuussa harjoittamansa toiminnan pohjaveteen mahdollisesti kohdistuvien vaikutusten tarkkai- lusta, jolloin vedenottajan tarkkailun tarkoituksena on lähinnä täydentää sitä. Vastaavasti ta- lousvettä toimittavan laitoksen talousvesiasetuksen 10 §:n mukaisen omavalvonnan ja vesilain mukaisen velvoitetarkkailun on tarkoitus täydentää toisiaan. (Rintala 2019.)
Pohjaveden laatua edellytetään seurattavan tarkkailusuunnitelmissa huomattavasti harvem- malla näytteenottotiheydellä ja harvemmista havaintopaikoista kuin pohjaveden pinnankor- keutta. Tarkoituksena on, että pohjaveden laatua seurataan vedenottokaivojen lisäksi muuta- masta havaintopaikasta, jotka sijaitsevat pohjavedenottamon ja mahdollisten riskitoimintojen välissä. Pohjaveden laadun tarkkailu edellyttää tapauskohtaista harkintaa, jossa on huomioitava myös pohjaveden virtaussuunnat ja havaintoputkien soveltuvuus vesinäytteenottoon. Vesinäyt- teenotossa tulee käyttää muovisia havaintoputkia, joiden halkaisija ja siivilän pituus ovat riittä- viä, ja joiden yläosa on suojattu lukittavalla kannella. (Rintala 2019.)
2.4.4 Muu pohjavesitarkkailu
Vedenoton tarkkailusuunnitelmiin voi sisältyä myös muun muassa biologista arvokkaiden luontokohteiden tarkkailua, pintavesitarkkailua, kala- ja rapukantojen tarkkailua sekä yhteis- tarkkailua. Biologinen tarkkailu kohdistuu pohjavedestä suoraan riippuvaisiin maa- ja pintave- siekosysteemeihin, yleisimmin pohjavesistä riippuvaisiin Natura 2000 -suojelualueisiin ja ve- silain 2:11 §:n mukaisiin pienvesikohteisiin. Tällaisilla E-luokkaan luokitelluilla pohjavesialu- eilla sijaitsevilla kohteilla tarkkaillaan pohjaveden pinnankorkeutta ja selvitetään, miten veden- otto vaikuttaa ekosysteemien tilaan, eliöstön koostumukseen ja runsaussuhteisiin. Tarkkailun toteutus ja mittaustiheys määritetään tapauskohtaisesti. (Rintala 2019.)
Pohjavedenottamon vaikutusalueella sijaitsevan vesistön vedenpintaa voidaan edellyttää tark- kailtavaksi, mikäli pintavettä arvellaan imeytyvän pohjavesimuodostumaan ja vedenottamolle sillä seurauksella, että vesistön pinnankorkeus alenee merkittävästi. Vastaavasti tarkkailusuun- nitelmiin voidaan sisällyttää esimerkiksi vedenottamon vaikutusalueella sijaitsevien norojen virtaamamittauksia, pintaveden laadun seurantaa tai kalasto-, pohjaeläin- ja kasvillisuustutki- muksia. Toisaalta vedenoton velvoitetarkkailu voidaan liittää myös osaksi samalla
