11.1 Ravinne- ja kiintoainekuormitus

Kuormituksen arviointiperusteet

Ravinnekuormitus vaikuttaa vesikasvien ja levien tuotantoon. Kuormituksen määrän arvioiminen ja eri kuormituslähteiden tunnistaminen on tärkeää määritettäessä vesistöihin kohdistuvia haittoja sekä niiden vähentämismahdollisuuksia. Kaikkien vesistöjen valuma-alueilta valuu luonnonhuuhtoumana vesistöihin erilaisia aineita, kuten typpi- ja fosforiravinteita sekä kiintoaineita. Luonnostaan ilman ihmistoimintaa tapahtuva aineiden kierto saa aikaan vesien ekologisen luonnontilan. Kuormitus sen sijaan aiheutuu ihmisen toiminnasta. Se muuttaa pinta- ja pohjavesien tilaa sitä enemmän mitä voimakkaampaa se on. Vesistöalueilla on ollut ihmistoimintaa vuosisatojen ajan.

Kuormitus voidaan jakaa haja- ja pistekuormitukseen. Hajakuormituksen lähdettä ei voida tarkasti määrittää yhteen pisteeseen. Sitä aiheutuu esimerkiksi metsätaloudesta, maataloudesta, haja-asutuksesta ja hulevesistä. Pistekuormituksen lähde voidaan määrittää hyvinkin tarkasti. Sitä voidaan tarkkailla ja sen päästöihin puuttua tehokkaasti. Yleisimpiä pistekuormittajia ovat erilaiset teollisuuslaitokset sekä yhdyskuntien jätevedenpuhdistamot. Myös turvetuotanto luetaan pistekuormittajaksi. Merkittävimmät pistekuormittajat on ympäristönsuojelulain perusteella velvoitettu muun muassa kuormituksen tarkkailuun.

Etelä-Savon vesistöihin kohdistuvan ulkoisen ravinteiden hajakuormituksen kokonaisfosfori- (P) ja kokonaistyppikuormitusta (N) koskevat tiedot on saatu Suomen ympäristökeskuksessa kehitetystä WSFS-VEMALA-vesistömallijärjestelmästä. Malli kuvaa vesistöjen hydrologista kiertoa, ravinteiden kuormitusta vesistöön ja ravinteiden kulkeutumista ja pidättymistä vesistössä. VEMALA-mallista saadaan arvio kunkin vesimuodostuman ravinnekuormituksesta ja kuormituksen jakautumisesta luonnonhuuhtoumaan ja eri kuormituslähteisiin. Vesienhoidossa käytettävät kuormitusarvot on laskettu vuosien 2012–19 keskiarvona. Pistekuormitusta (VAHTI-/YLVA) on tarkasteltu vuosien 2012–2018 keskiarvona. Lisätietoa VEMALA-mallista ja muista kuormituksen arviointimenetelmistä löytyy esimerkiksi kolmannen kauden vesienhoitosuunnitelman yleisestä osasta (osa 2).

Hajakuormitus Etelä-Savon pintavesissä

Etelä-Savon vesistöihin kohdistuva ihmisperäinen piste- ja hajakuormitus fosforin osalta on esitetty kuvassa 16 ja typen osalta kuvassa 18. Vesistöihin kulkeutuvasta fosfori- ja typpikuormasta suuri osa on peräisin luonnonhuuhtoumasta ja laskeumasta (kuvat 17 ja 19).

Fosforin ja typen hajakuormitus valuma-alueen maa-alaa kohti vuodessa on keskimääräistä suurempaa muun muassa Mikkelin alapuolisen Saimaan, Kyyveden, Kolkonjärven ja Tuusjärven lähivaluma-alueilla. Kuormitusvaikutukset näkyvät kuitenkin pintavesissä eri lailla riippuen toimintojen alueellisesta sijoittumisesta ja luontaisista olosuhteista, kuten maaperän laadusta sekä järvien syvyyssuhteista, tilavuudesta ja laimenemisoloista. Edellä mainituilla valuma-alueilla on suhteellisen paljon peltoviljelyä, joka on maakunnassa vesistöihin kohdistuvan ihmisperäisen ravinnekuormituksen kannalta merkittävin kuormituslähde laskeuman jälkeen. Maatalouden vesistökuormitus koostuu pääosin pelloilta huuhtoutuvista ravinteista. Huolimatta maatalouden lannoitteiden käytön vähenemisestä, viljelytekniikan kehittymisestä ja ympäristönhoidossa tehdyistä toimenpiteistä 1990–2000-luvuilla, merkittävää vaikutusta pintavesien tilaan ei tutkimustulosten mukaan ole vielä havaittu. Useat fysikaaliset, kemialliset ja biologiset prosessit sekä maaperässä että vesimuodostumissa ovat hitaita, jolloin monet kuormitusta vähentävät toimenpiteet eivät välittömästi ilmene vesien tilan paranemisena. Ilmastonmuutoksen arvioidaan lisäävän maatalouden ravinnekuormitusta, kun sademäärät lisääntyvät eikä maa ole enää talvella roudassa. Tämä lisää ravinteiden huuhtoutumista vesistöihin erityisesti kasvukauden ulkopuolella, jolloin ravinnehuuhtoumat ovat muutenkin suuria.

Kuva 16. Ihmistoiminnasta johtuva fosforikuormitus Etelä-Savossa.

Kuva 17. Arvio vesistöihin kohdistuvan fosforikuormituksen jakaumasta päästölähteittäin Etelä-Savossa (VEMALA-malli).

Kuva 18. Ihmistoiminnasta johtuva typpikuormitus Etelä-Savossa.

Kuva 19. Arvio vesistöihin kohdistuvan typpikuormituksen jakaumasta päästölähteittäin Etelä-Savossa (VEMALA-malli).

Metsätalouden kuormitus koostuu pääosin metsäojitusten, uudishakkuiden ja maanmuokkauksen sekä lannoitusten aiheuttamasta ravinnekuormituksesta. Vesistöjen kannalta haitallisimpia ovat suometsien kunnostusojitukset, joiden määrä on laskenut ja vesiensuojelun taso parantunut uudisojitusten huippuvuosista. Metsätalouden aiheuttamia paikallisia vesiensuojeluongelmia on havaittavissa erityisesti pienemmillä latvavesistöalueilla, joilla metsätalous on usein lähes ainoa maankäyttömuoto. Ravinnekuormituksen lisäksi metsätaloustoimenpiteet aiheuttavat myös kiintoainekuormituksesta johtuvia paikallisia vesiensuojeluongelmia erityisesti eroosioherkimmillä alueilla. Tämä näkyy muun muassa uomien ja järvien liettymisenä.

Turvemaa-alueiden vedet ovat jo luontaisista ominaisuuksistaan johtuen rehevämpiä kuin mineraaliperäisten valuma-alueiden vedet. Toisaalta esimerkiksi turvetuotanto sijoittuu kuormittavampien metsänhoidon toimien kuten kunnostusojituksen kanssa samoille turveperäisille alueille. Toiminnot sijoittuvat pääasiassa vesistöalueiden latvaosiin, jolloin vaikutuksetkin kohdistuvat pääosin samoille alueille. Laajemmat vaikutukset ovat vaikeammin osoitettavissa. Turvetuotannon ja metsätalouden kuormitus aiheuttaa kuormitusherkimpien latvavesistöjen rehevöitymistä ja vaikutukset ilmenevät muun muassa limoittumis- ja levähaittoina. Turvetuotantoa käsitellään tarkemmin pistekuormituksen yhteydessä.

Hajakuormituksen vesistövaikutukset korostuvat Etelä-Savossa luontaisesti karuissa ja kirkasvetisissä sekä matalissa vesistöissä, joiden kuormituksen sietokyky on heikko. Vesistövaikutuksia on havaittavissa myös muun muassa latvavaluma-alueilla sijaitsevissa humusjärvissä ja -joissa.

Vesissä havaittu tummentuminen, niin Suomessa kuin muualla pohjoisella pallonpuoliskolla, johtuu lisääntyneestä humuksen huuhtoutumisesta vesistöihin. Huuhtoutumisen lisääntymisen arvellaan aiheutuvan useamman eri tekijän vaikutuksesta. Tutkimustulosten mukaan keskeisimpinä tekijöinä ovat ilmastonmuutoksen aiheuttama lämpeneminen ja muutokset sadannassa sekä happaman laskeuman vähentyminen. Myös valuma-alueen maankäytön muutokset voivat lisätä humusaineiden huuhtoumaa.

Pistekuormitus Etelä-Savon pintavesissä

Yhdyskuntien jätevedet

Etelä-Savon suurimpia yhdyskuntien jätevesikuormittajia ovat Savonlinnan, Mikkelin ja Pieksämäen keskusjätevedenpuhdistamot. Savonlinnassa purkualueen sijainti Saimaan päävirrassa hyvissä laimenemisoloissa ehkäisee merkittävät vesistövaikutukset. Pohjois-Savossa sijaitsevan Varkauden jätevedenpuhdistamon puhdistetut jätevedet vaikuttavat Etelä-Savon puolella Haukiveden Siitinselkään ja Vuoriselkään. Pieksämäen ja Mikkelin jätevedenpuhdistamojen jätevesikuormitus näkyy selvemmin alapuolisen vesistön (Pieksänjärvi ja Annilanselkä-Kyyhkylänselkä) tilassa. Muutamien muidenkin kuntien asutusjätevesien purkuvesissä on heikkojen laimenemisolojen seurauksena havaittavissa paikallisia vedenlaatuongelmia tai jokijaksossa pidemmälläkin matkalla erottuvia vedenlaatuhaittoja. Ongelmat esiintyvät monin paikoin asutuskeskusten lähivesissä, joissa on paljon käyttöpaineita ja alueen asukkaille suuri virkistyskäyttöarvo. Tällaisia vesialueita ovat muun muassa Rantasalmen, Kangasniemen ja useiden muiden kuntakeskusten tai taajamien lähivedet. Kuvista 20 ja 21 voi nähdä, että yhdyskuntien jätevesikuormitus on pidemmällä aikavälillä vähentynyt fosforin osalta. Sen sijaan typpikuormitus on pysynyt viime vuosina samalla tasolla.

Turvetuotanto

Turvetuotantoalueilta huuhtoutuu vesistöihin kiintoainetta, ravinteita, humusta ja rautaa. Kuormitus on suurimmillaan suurten virtaamien aikana, ja etenkin tulvien ja rankkasateiden aikana kiintoainehuuhtouma voi olla huomattavaa. Etelä-Savossa turvetuotannon osuus kokonaiskuormituksessa on kokonaisfosforin ja –typen osalta suhteellisen pieni. Paikallisesti tuotantoalueiden alapuolisissa vesissä kuormituksen merkitys on selvästi suurempi. Näistä voidaan mainita esimerkkinä Kangasjärven valuma-alue (Isojoen-Sahinjoen vesistöalue 04.253), jossa sijaitsee turvetuotannon keskittymä. Myös muun muassa Puulan länsiosaan laskevan, Keski-Suomen puolella sijaitsevan Kälkäjoen valuma-alueella on useita turvetuotantoalueita. Kuvissa 20 ja 21 turvetuotanto sisältyy teollisuuden kuormitukseen.

Turvetuotannossa humus- ja kiintoainekuormitus on ravinnekuormitusta merkittävämpää ja kohdistuu monin paikoin kuormitukselle herkempiin latvavesistöihin. Turvetuotannon vesistövaikutukset voivat korostua, jos kiintoaine- ja humuskuormitus kohdistuu erityisen herkälle vesistöalueelle tai jos vesistöön kohdistuu muutoinkin voimakasta ihmistoiminnan kuormitusta.

Kuva 20. Pistemäisen fosforikuormituksen kehitys Etelä-Savossa 2005–2018 (VAHTI/YLVA).

Kuva 21. Pistemäisen typpikuormituksen kehitys Etelä-Savossa 2005–2018 (VAHTI/YLVA).

Kalankasvatus

Etelä-Savon kalankasvatus on keskittynyt erityisesti Pihlajaveden lähivaluma-alueelle. Kalanviljelylaitoksista suurimmat sijaitsevat Sulkavalla Vekaransalmessa sekä Puumalan Haapaselän alueella. Kuormitukseltaan pienempiä laitoksia ovat Sulkavan taimenen Kaartilankosken laitos ja Enonkosken kalanviljelylaitos, jonka jätevedet johdetaan nykyisin Enonkosken jätevedenpuhdistamolle. Lisäksi Etelä-Savossa on useita näitä selvästi pienempiä kalankasvatuslaitoksia sekä luonnonravintolammikoita. Pohjois-Savon Varkaudessa sijaitsee kaksi (Carelian Caviar Oy ja Finnforel Oy) sekä Joroisissa Huutokoskella (Finnforel Oy) yksi kiertovesiperiaatteella toimivaa laitosta, joiden vaikutukset ulottuvat Etelä-Savon puolelle.

Kalankasvatuksen ja kalanviljelyn vesistövaikutukset ovat Etelä-Savossa paikallisia ja suhteellisen vähäisiä huolimatta siitä, että ravinnekuormitus on monin paikoin verrattain suuri. Suuremmat laitokset sijaitsevat Sulkavalla ja Puumalassa Saimaan salmipaikoissa tai muutoin hyvissä laimenemisoloissa. Myös muut laitokset sijaitsevat pääosin suhteellisen hyvien laimenemisolosuhteiden omaavissa virtavesissä. Kalankasvatuksen fosforikuormitus vesistöihin on pienentynyt pidemmällä aikavälillä (kuva 20).

Teollisuus

Etelä-Savossa on suhteellisen vähän vesistövaikutuksia aiheuttavia ympäristöluvan vaativia teollisuuslaitoksia. Maakunnan merkittävimmät teollisuuslaitokset ovat Savonlinnassa, Punkaharjulla ja Ristiinassa toimivat mekaaniset puunjalostuslaitokset. Pohjois-Savon Varkaudessa sijaitsevan StoraEnson tehtaan vaikutukset kohdistuvat Etelä-Savon puolella Haukiveteen.

Teollisuuden vesistökuormitus on nykyisin pienempi verrattuna aiempiin vuosikymmeniin johtuen teollisuuden prosesseissa tapahtuneista parannuksista, jätevesien puhdistuksen merkittävästä tehostumisesta sekä myös tuotantokapasiteetin muutoksista. Paikoitellen esimerkiksi puunjalostusteollisuuden lähivesissä esiintyy hapenvajausta, ravinnepitoisuuksien kohoamista sekä haitallisia aineita. Useimmissa tapauksissa teollisuuden jätevedet johdetaan kunnallisiin jätevedenpuhdistamoihin.

Sisäinen kuormitus

Sisäisellä kuormituksella tarkoitetaan ravinteiden (fosforin ja typen) vapautumista pohjasedimentistä erityisesti hapettomissa olosuhteissa, jolloin vapautuminen on huomattavasti voimakkaampaa kuin hapellisissa oloissa. Hyvissä happioloissa valtaosa pohjalla sedimentoituneista ravinteista sitoutuu pohjasedimenttiin tai vapautuu denitrifikaation seurauksena ilmakehään (typpi). Joissakin Etelä-Savon järvissä rehevöitymiskehitys on voimistunut sisäisen fosforikuormituksen vaikutuksesta. Vesien sisäisellä kuormituksella tarkoitetaan ravinteiden siirtymistä sedimentistä sen yläpuoliseen veteen. Sisäistä kuormitusta tapahtuu jo luontaisesti, mutta sen määrä on yleensä hyvin pieni verrattuna ihmisen toiminnan rehevöittämissä vesissä tapahtuvaan sisäiseen kuormitukseen

Järvien rehevöitymistä aiheuttaa liian suuri ravinnekuormitus, joka voi olla peräisin pistekuormituslähteistä, valuma-alueen maankäytöstä tai järven sisäisestä kuormituksesta Useimmiten syynä sisäiseen kuormitukseen on vesistöön aiemmin tullut liiallinen haja- ja/tai pistekuormitus. Useilla alueilla ulkoinen kuormitus on yhä niin voimakasta, että se ylläpitää tai kiihdyttää sisäistä kuormitusta entisestään. Tilannetta pahentaa se, että valtaosa ulkoisesta ravinnekuormituksesta tulee vesistöihin vuosittain syksyllä tai keväällä ja on perustuottajien käytettävissä jo aikaisin keväällä. Näin levätuotanto pääsee käynnistymään heti jäiden lähdön jälkeen tai jo jääkannen alla. Jotta sisäistä kuormitusta saataisiin näillä alueilla pienennettyä, olisi ensin vähennettävä vesistöjä rehevöittävää ulkoista kuormitusta.

Levien kasvuun vaikuttavat monet tekijät, mutta normaaleissa olosuhteissa tärkeintä on fosforin riittävyys. Se on yleensä kasvun ns. minimitekijä. Rehevöityneissä vesistöissä levien käyttämä fosfori on aina pääosin peräisin ulkoisesta kuormituksesta, mutta runsas levien ja vesikasvien tuotanto aiheuttaa noidankehän, jossa sisäisellä kuormituksella on suuri merkitys. Pohjasedimentissä tapahtuva eloperäisen aineksen hajotus kuluttaa sedimentin ja pohjanläheisen veden happea. Hapettomissa oloissa pohjasedimentin ferriyhdisteet pelkistyvät ferroyhdisteiksi, jolloin niiden sisältämä fosfori liukenee veteen fosfaattina, jota perustuottajat pystyvät käyttämään. Pohjanläheisen veden fosforivarastot kulkeutuvat päällysveteen lähinnä syksyllä ja keväällä kerrostuneen veden sekoittuessa pohjaa myöten.  Luonnollisesti sisäisen kuormituksen merkitys on suurimmillaan järvissä, joissa veden lämpötilakerrostuminen luo hyvät edellytykset pohjanläheiseen happikatoon. Sekoittumisolosuhteet joissa tai jokimaisissa vesistöissä eivät yleensä mahdollista hapetonta pohjakerrosta, ja näin ko. vesissä ei sisäisellä kuormituksella ole merkittävää vaikutusta vesien rehevöitymiseen.

Sisäisellä kuormituksella on joskus jopa määräävä merkitys rehevöitymiseen, mutta vuositasolla sisäinen kuormitus ei varsinaisesti aiheuta tilannetta, jossa järvi tuottaisi enemmän ravinteita alapuoliseen vesistöön kuin siihen ulkoisesti tulee.

Pohjasta vapautuvien ravinteiden määrän suora mittaaminen on työlästä ja sedimentti-vesi-ainekiertoja käsittelevää aineistoa on vesistöistämme niukasti. Vedenlaadun seuranta-aineistojen perusteella voidaan kuitenkin saada viitteitä vapautumisen merkittävyydestä tarkastelemalla vesistön kasvukauden aikaisia pitoisuusmuutoksia, ts. nousevatko fosforipitoisuudet pintakerroksessa, vaikka kuormitus on samanaikaisesti pienimmillään. On tosin huomioitava, että talvella pohjalta vapautuneet ravinteet eivät välttämättä päädy levien käyttöön vaan poistuvat vedestä kevättäyskierron aikana. Pohjalla tapahtuvien ilmiöiden laajuuteen ja merkittävyyteen nähden tietoa pohjan ja veden vuorovaikutuksesta on saatavilla puutteellisesti. Tietoa saataisiin esimerkiksi kohdennetuilla tapaustutkimuksilla ja seurannalla.

Järven kunnostustoimenpiteitä sisäisen kuormituksen vaivaamissa järvissä on useita. Tärkeintä on ulkoisen kuormituksen vähentäminen, mutta järven elpyminen on useimmiten erittäin hidasta. Siksi joudutaan usein käyttämään kunnostustoimenpiteitä, jotka parantavat oireita, mutta eivät poista itse perusongelmaa. Rehevöityneen järven kunnostuksessa käytettäviä menetelmiä ovat mm. hapetus, vesikasvien poisto, järven hoitokalastus, vedenpinnan nosto ja äärimmäisissä tapauksissa fosforin saostus kemiallisilla yhdisteillä.