kunnostuksien suunnittelua ja toteutusta?

(1)

Miten mallit ja seuranta auttavat

kunnostuksien suunnittelua ja toteutusta?

Saija Koljonen & Ilkka Sammalkorpi Suomen ympäristökeskus SYKE Vesikeskus

Vesistökunnostusverkosto

Vuosiseminaari Oulu 12.6.2018

(2)

Mukauttava hoito

Suunnitelma

Kunnostaminen

Seuranta

Arviointi Syiden

tunnistaminen Tilan arviointi Ongelma

(3)

Miksi malleja ?

• Kunnostuksen suunnittelu alkaa arviolla ulkoisen kuormituksen määrästä.

• Ulkoisen kuormituksen määrän tarkka arviointi on usein vaikeaa ja kallista, laajoihin tutkimuksiin perustuvien mallien käyttö on kustannustehokasta ja antaa hyvän keskimääräisen arvion ulkoisen kuormituksen määrästä

• Jos ulkoisen kuormituksen määrästä vedenlaatumallilla arvioitu pitoisuus ylittää tyyppikohtaisen vesienhoidon tavoitetilan kokonaisfosforipitoisuuden, pelkkä kunnostaminen ilman ulkoisen kuormituksen vähentämistä ei kannata.

(4)

VEMALA

4

● Koko Suomen kattava vesistömalli- järjestelmä, joka hyödyntää

ympäristöhallinnon hydrologista havaintoverkkoa, Ilmatieteen laitoksen säähavaintoja ja -

ennusteita, säätutkan sadetietoja sekä satelliittien lumen peittävyys- ja vesiarvotietoja. Sateenvarjo.

● Arvioi [kg/v] vesistöön tulevan kokonaiskuormituksen ja sen jakautumisen eri lähteisiin

● Arvioi, mikä ravinnepitoisuuden keskimäärin ”tulisi olla”

● Vekka = Vemalan karttapohjainen käyttöliittymä

Pistekuorma

Maatalous

Luonnon huuhtoutuma

Päijänteeseen tulevan

ravinnekuormituksen jakautuminen

(5)

Miksi seurantaa ?

• Tarkentaa mallien antamaa tietoa

• Parhaat tulokset on usein saatu kohteista, joihin on kohdistunut joko velvoitetarkkailu tai ympäristöhallinnon pitkäaikainen seuranta.

• Hyvin suunniteltu ja toteutettu seuranta auttaa

• valitsemaan oikeat toimenpiteet, mitoittamaan ne oikein,

• arvioimaan saavutettua tulosta, sekä ylläpitävien tai parantavien toimenpiteiden tarvetta ja suunnittelua

• jakamaan kokemuksia hyvistä ja kartettavista käytännöistä (haaste alueellisille verkostoille)

• kehittämään toimintaa vaikuttavammaksi ja kustannustehokkaammaksi.

• Ilman seurantaa kokemusperäinen tieto ei kartu.

(6)

Seurantaohjelman yleisiä edellytyksiä

• Seurannalla:

• saadaan selkeä, mitattavissa oleva havainto/mittari tai hypoteesi vaikutuksien arviointiin,

• pystytään mittaamaan kunnostustoimien tavoitteiden toteutumista

• seurannan keston ja havaintojen määrän tulee riittäät toimenpiteiden vaikutuksen arviointiin

(7)

Onnistuneita virtavesihankkeita yhdistäviä tekijöitä

(Palmer ym. 2005)

• Alueesta on olemassa hyvä yleiskuva. Myös alkutilasta ja mahdollisesti luonnontilasta on tietoa. Kohteen mahdollisuudet ja rajoitteet ovat tiedossa.

• Ekosysteemin paineidensieto- ja palautumiskyky häiriöistä paranee

kunnostuksen avulla (häiriöherkkyys vähenee, kohde pystyy ylläpitämään luontaista toimintaa).

• Kunnostustoimenpiteet eivät aiheuta pitkäaikaisia haittavaikutuksia.

• Kunnostusvaikutuksista on suunniteltu ja tehty riittävä ekologinen seuranta ja ekosysteemin ominaisuuksissa on tekijöitä, joiden parannusta voidaan mitata.

• Tulokset soveltuvat hyvin myös järvihankkeisiin

(8)

Järven tai joen kunnostuksen ja hoidon tavoite

Hyvän ekologisen tilan saavuttaminen tai ylläpitäminen

• Järviä luokitellaan vesienhoidossa tyyppikohtaisilla (humus, pinta-ala, syvyys) raja-arvoilla erinomaiseen, hyvään, tyydyttävään, välttävään tai huonoon tilaan.

• Siihen, mihin luokkaan järviä luokitellaan, vaikuttavat mm. ravinnepitoisuus, kasviplankton (klorofylli-a) ja kalasto

• Jokia luokitellaan pohjaeläimistön, kalaston, piilevien, fysikaalis-kemiallisten ja hydro-morfologisten tekijöiden perusteella

• Luokkaan vaikuttavia tekijöitä ovat mm. pohjaeläinlajisto, 0+ lohikalojen määrä, ravinnepitoisuus ja pH, nousuesteet ja rakenteelliset tekijät

• Kun monet seurannassa todetut määrät eivät vastaa hyvää tilaa kuvaavaa tasoa tai taso on vaarassa heikentyä, on kunnostamiselle ja hoidolle selvä

”virallinen” tarve.

(9)

Hyvän ekologisen tilan tyyppikohtaisia raja-arvoja (Vuori ym. 2009, Aroviita ym. 2012)

• Tyyppijako: veden väri, järven pinta-ala ja keskisyvyys (ks. Vesikartta, Järviwiki Rehevän järven kunnostaminen ja hoito-kirjan takakansi)

• Järven tyyppi on tiedettävä, koska hyvää tilaa kuvaavien muuttujien erot tyyppien välillä ovat 1.4 – 3.5 kertaisia

(10)

Esimerkkejä hyvän tilan tyyppikohtaisien raja-arvojen vaihtelusta

• Veden laatu

• Havaittu kokonaisfosforin ja klorofylli-a:n keskipitoisuus

• ”Hyvä” veden fosforipitoisuus ei vielä takaa ettei sinileväongelmia esiinny Koeverkkokalastus (Nordic-verkot)

• Koeverkkokalastus (Nordic-verkot) yksikkösaalis/koeverkko

• Lukumääräyksikkösaaliin ja painoyksikkösaaliin keskiarvo,

• Särkikala % = särkikalojen osuus koekalastuksen painoyksikkösaaliista

Järvityypit Vh Ph Rh MVh Mh MRh Max/min

Kokonaisfosfori µg/l 20 35 45 25 40 50 2,5 Klorofylli-a µg/l 7 15 20 8 20 25 3,5

Lukumäärä kpl/koeverkko 42 47 41 70 65 61 1,5 Biomassa g/koeverkko 1095 1163 1011 2105 1983 1579 2,1

Särkikala % 49 59 54 53 57 67 1,4

(11)

6. Välttävä. Liian korkea fosforipitoisuus ulkoinen kuormitus. Sisäinen kuormitus keskeinen mutta vähennä myös ulkoista.

←←←← ← ← ← vähennä ulkoista Erinom

Välttävä

Hyvä

Tyydyttävä

Ennustettu kok. fosfori (Vemala)

Havaittu kokonaisfosforipitoisuus ja vesienhoidon luokkarajat

1 2

3

4 5

6

Kunnosta/

hoida

←←←←

Mallien ja seurantojen tietojen yhdistäminen auttaa rehevien vesimuodostumien kunnostuksen suunnittelua ja toteutusta

1: Erinomainen: Ei liikaa ulkoista kuormitusta, fosforipitoisuus matala. Säilytä tämä

2: Hyvä: Ulkoinen kuormitus OK, kokonaisfosfori edustaa hyvää tasoa: OK?

Tilanteen seurantaa ja tarvittaessa ylläpitämistä hoitotoimilla

3. Välttävä: Liian suuri ulkoinen kuormitus ja veden fosforipitoisuus : Vähennä etenkin ulkoista!

4. Välttävä/hyvä? Korkea ulkoinen kuormitus, mutta veden fosforipitoisuus OK (lyhyt viipymä, paljon vesikasveja ?). Rajoita ulkoista kuormitusta.

5. Tyydyttävä: Ulkoinen kuormitus OK, veden fosforipitoisuus korkea Vähennä sisäistä kuormitusta (biomanipulaatio, fosfirin sitomnen kemiallisesti)

(12)

Voiko kunnostaa jos ulkoinen kuormitus on liian suuri?

● Liian suurella kuormituksella kunnostuksen tarve on jatkuva, mutta vaikutuksia voi saada, jos on huomattava paikallinen tarve ja mahdollisuus rahoittaa kunnostustoimenpiteitä ja vesiensuojelua

● Tuusulanjärven ulkoinen kuormitus ei kosteikoista (2009--) ja muista toimenpiteistä huolimatta ole merkittävästi

laskenut 1990-2013.

● Jatkuva kunnostus 1997--- on vähentänyt sinileväkukintoja

● Ulkoinen fosfori- kuormitus seuraa sademäärän ja virtaaman vaihtelua

Luodeslampi, Marttila & Hietala. Tuusulanjärven vesitase ja ravinnetaseet vuosina 1990−2013.

Jaana Hietala (toim.) ELY-keskuksen raportteja 56/2017.

(13)

Fosfori/klorofylli-suhde

● Hyvä, epäsuora järven kalatiheyden ja kalojen vaikutuksen mittari

● Mahdollistaa vertailun laajaan havaintoaineistoon

● ”Malli”

(Mazumder 1994)

• Isot vesikirput  kalasto hyvä, matala levä/ravinne-suhde (katkoviiva)

• Pienet vesikirput  , paljon kalaa, korkea levä/ravinne-suhde (vihreä viiva)

• Suomalaisissa järvissä suhde on usein > 0.4, mikä on merkki

kalaston vaikutuksesta

0 13

40 80 120 160

0 40 80 120 160

Klorofylli-a µg/l

Kokonaisfosfori µg/l Pienet vesikirput

0.6-suhde VHS kohteet 0.4-suhde Isot vesikirput



 

(14)

Koeverkkokalastuksen yksikkösaaliit

14

● Enemmän fosforia, isommat yksikkösaaliit ja enemmän särkikaloja, mutta kalamäärän ja lajiston vaihtelu tietyllä ravinnetasolla on suurta

29.6.2018THE NAME OF THE PRESENTER, SYKE

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

0 50 100 150

CPUE g/ multimesh gillent

Kokonaisfosfori µg/l

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 50 100 150

% of cyprinids of CPUE w

Kokonaisfosfori µg/l

 



  



(15)

Myös veden laadun ja lintuvesien seurannalla ja tilan parantamisella voi olla yhteisiä tavoitteita

15

● Järvien ekologista tilaa

heikentävä särkikalavaltainen kalasto vähentää myös

lintujärvillä pesivien vesilintujen määrää

● Vesilintujen biomassa on

tasapainoisen kalaston järvissä 5-10 kertaa korkeampi kuin särkikalavaltaisissa

● Vesilintujen lajisto ja määrä

osaltaan kertovat järven tilasta

^0,1

1 10

10 100 1000

Biomassa kg ha-1

Kokonaisfosfori µg L-1

Kalaston rakenteen ja veden fosforipitoisuuden vaikutus vesilintujen biomassaan

Tasapainoinen Särkikalavaltainen

Sammalkorpi ym. 2017. Linnut-vuosikirja 2016 sivut

(16)

16

● Kangasalan Kirkkojärvellä oli

”normaalivuosina” (leväkukintoja) kalaa syövä isokoskelo syksyllä linnuston valtalaji

● Kirkas, petoahvenvaltainen vaihe kalakuoleman jälkeen 2005-2007

● Isokoskelon määrät romahtivat ja pohjaeläinravintoa käyttävien, tukka- ja punasotkien määrät moninkertaistuivat

● Lintuhavainnot olivat hyvä veden laadun muutoksen indikaattori

(17)

Esimerkkejä Freshabitin seurantaohjeista

Pyritty ohjeistamaan seuranta hankkeiden koko huomioon ottaen ja kattamaan erityisesti ekologiseen tilaan ja/tai veden laatuun vaikuttavat kunnostustoimenpiteet.

17

(18)

18

• Selvitetään seurattavien muuttujien lähtötaso tai aiemmat tutkimus- tai seurantatulokset samalta paikalta tai läheltä, samankaltaiselta alueelta

• Mahdollisuus käyttää vesienhoidon luokittelun ja toimenpideohjelmien tietoja kunnostustarpeen määrittämisessä tai vertailukohteina

• Perustason tiedonkeruun vaiheen tulisi kestää vähintään vuosi ennen toimenpiteiden käynnistämistä (järvien syysnuottaus voi alkaa 1.

seurantavuoden kasvukauden jälkeen)

Lähtötilan selvittäminen

Ongelman tunnistaminen  toimenpiteen/toimenpiteiden valinta ja mitoitus

(19)

19

Lähtötilan selvittäminen

Ongelman tunnistaminen  toimenpiteen/-piteiden valinta ja mitoitus

1. Toimenpiteet 1. Tarkasteltavat muuttujat tai kokonaisuudet Rehevän järven

ravintoketjukunnostus

(hoitokalastus, petokalakantojen hoito; kunnostus- ja hoitovaihe)

Koeverkkokalastuksen yksikkösaalit ja lajisto, veden laatu (näkösyvyys, klorofylli –a, ravinteet, lämpötila, pH ja happi), ulkoinen / sisäinen kuormitus

Rehevän järven fosforin kemiallinen saostus (AlCl₃)

Veden laatu: pH, alkaliniteetti, näkösyvyys, veden ja sedimentin fosfori- (Kok. P ja liukenevuusjakeet), rauta- ja alumiinipitoisuus, titrauskokeet ennen

käsittelyä, ulkoinen kuormitus

Hapetus

Lämpötila- ja happikerrostuneisuus (erityisesti kesällä tehty hapetus), veden laatu (pH, ravinteet, klorofylli), kalasto (talvihapetus), ulk. kuormitus Vesikasvillisuuden poistaminen

(yleensä 2-3 kertaa)

Vesikasvillisuuden pinta-ala, peittävyys ja lajisto, ulkoisen kuormituksen määrä ja kohdentuminen

(20)

20

• Eri vuodenaikoihin ajoittuva veden ravinnepitoisuuden seuranta kertoo jo paljon järven tilasta ja ulkoisen / sisäisen kuormituksen merkityksestä

• Keväthuippu: hajakuormitus vaikuttaa järveen

• Kesähuippu: järvi on sisäkuormitteinen

• Useilla järvillä havaitaan

molemmat vaikutukset ja kaksi ravinnepitoisuuden huippua

Saarijärvi & Sammalkorpi 2005.

Kunnostustarpeen määrittäminen. Ulvi

& Lakso (toim), Järvien kunnostus.

Ympäristöopas 114

(21)

21

Toimenpiteiden toteutumisen seuranta

• Seurataan, että toimenpiteet toteutetaan suunnitellusti ja kirjataan mahdolliset erot suunnitelmaan

• Kirjataan toteutuneet toimenpiteet ja niiden määrällinen tulos

• Jatketaan ennen toimenpiteitä valittujen muuttujien seurantaa

(22)

22

Toimenpiteiden toteutumisen seuranta

1. Toimenpiteet Esimerkkejä toteutuksen seurannasta

Rehevän järven

ravintoketjukunnostus

Hoitokalastuksen pyyntiponnistus, saaliin määrä ja koostumus, valtalajien kokojakautuma ja keskipaino, vapautettujen petokalojen määrä, lämpötila, vedenpinnan korkeus, toteutetut kalastuksen ohjaustoimenpiteet, istutettujen petokalojen määrä

Rehevän järven fosforin kemiallinen saostus (AlCl3)

Toimenpide: käsitelty alue, annostelu, käytetty kemikaalin ja puskurin määrä.

Mittaukset; veden laatu (Kok. P ja PO4-P, Alumiini), pH ja

alkaliniteetti, näkösyvyys, mahdollisten kalakuolemien havainnointi

Hapetus

Toimenpide: käytettyjen laitteiden laatu ja lukumäärä, operointiaika.

Mittaukset; happipitoisuus ja lämpötila syvänteessä pinnasta

pohjaan (vertikaaliprofiili anturilla tai vesinäytteinä), fosforipitoisuus (Kok. P ja PO4-P) pinnassa ja pohjan lähellä

Vesikasvillisuuden poistaminen

Toimenpide: käytettyjen laitteiden laatu ja lukumäärä, operointiaika Käsitelty pinta-ala, poistettu biomassa ja lajisto

(23)

23

• Vertailu tilanteeseen ennen toimenpiteitä

• Tiedon keruussa tilastollisesti luotettavat menetelmät

• Tietoa käytetään jatkotoimenpiteiden suunnittelun pohjana

Toimenpiteiden vaikutusten arviointi

(24)

24

Toimenpiteiden vaikutusten arviointi

1. Toimenpiteet 1. Vaikutusten seuranta

Rehevän järven ravintoketjukunnostus (hoitokalastus, petokalakantojen hoito) (kunnostusvaihe ja hoitovaihe)

Saaliin määrän ja yksikkösaaliin kehitys lajeittain,

koeverkkokalastus, vedenlaadun (näkösyvyys, klorofylli –a, ravinteet, lämpötila, pH ja happi) kehittyminen.

(kasvi- ja eläinplankton; tutkimushankkeet) Rehevän järven fosforin kemiallinen

saostus (AlCl₃)

Fosforipitoisuus, Al, pH, alkaliniteetti, klorofylli, näkösyvyys, lämpötila (3 vuotta käsittelyn jälkeen) Hapetus (edellisiin verrattuna selkeästi

jatkuvaluonteisempi hoitotoimenpide)

Veden laatu, leväkukintojen esiintyvyys , kalaston tila (riippuen kunnostuksen tavoitteesta ja ajankohdasta) Vesikasvillisuuden poistaminen (yleensä

2-3 kertaa)

Vesikasvillisuuden peittävyyden ja lajiston seuranta, mahdollisen toistotarpeen arviointi

(25)

25

• V

• b

Pienet omaehtoiset järvikunnostukset

1. Toimenpiteet tilan tai käytön parantamiseksi

1. Tarkasteltavat muuttujat tai kokonaisuudet

1. Toteutuksen seuranta 1. Vaikutusten seuranta

Ravintoketjukunnostus (hoitokalastus,

petokalakantojen hoito)

Järven kalamäärä ja – lajisto (ohjattu

koeverkkokalastus), näkösyvyys, vedenlaadun perustiedot (fosfori, typpi, klorofylli, väri näkösyvyys)

Hoitokalastuksen pyyntiponnistus, saaliin määrä ja koostumus,

valtalajien kokojakautuma ja keskipaino, vapautettujen petokalojen määrä, lämpötila, vedenpinnan korkeus, toteutetut kalastuksen ohjaustoimenpiteet, istutettujen petokalojen määrä (soveltuvin osin).

Saaliin määrän ja lajiston kehitys, koeverkkokalastus, näkösyvyys, veden laatu

Hapetus Happipitoisuus

syvänteessä

(vertikaaliprofiili anturilla tai vesinäytteinä), lämpötila

Syvänteen happipitoisuus ja lämpötila (vertikaaliprofiili)

Veden laatu Kalaston tila

Vesikasvillisuuden poistaminen

Vesikasvillisuuden muutos Käsitelty pinta-ala, poistettu biomassa ja lajisto

Pysyvyyden seuranta

(kasvillisuuden palautuminen)

(26)

26

Virtavesihankkeet

(27)

27

• Mallit antavat yleisiä puitteita jokien ja järvien todennäköiselle ravinnepitoisuudelle tai –kuormitukselle ja sille onko ulkoista kuormitusta vähennettävä ja kuinka paljon

kunnostuksien suunnittelua ja toteutusta?

Miten mallit ja seuranta auttavat