Ajankohtaista

Väitös: 29.5.2015: Sekoitushapetus lupaava järven vedenlaadun parantaja (Salmi)

Alkamisaika: perjantai 29. toukokuuta 2015, 14.00

Päättymisaika: perjantai 29. toukokuuta 2015, 17.00

Paikka: Lammin biologinen asema

Pauliina SalmiFM Pauliina Salmen akvaattisten tieteiden väitöskirjan ”Effects of mechanical mixing on lake water quality, with special emphasis on under-ice phytoplankton" tarkastustilaisuus. Vastaväittäjänä professori Kirsten S. Christoffersen (University of Copenhagen) ja kustoksena professori Roger Jones (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuus on englanniksi.

Järvien vedenlaatua voidaan parantaa sekoitushapetuksella, joka on osoittautunut lupaavaksi järvivesien kunnostusmenetelmäksi sen happioloja kohentavan vaikutuksen vuoksi. Väitöstyössään Salmi tutkii sekoitushapetuksen mahdollisuuksia parantaa vedenlaatua runsasravinteisella Lahden Vesijärven Enonselällä. Tutkimus keskittyi erityisesti kasviplanktonin keväisen biomassamaksimin kehitykseen jään alla vuosina 2007–2014. Kasviplanktonin jäänalaisesta elämästä tiedetään hyvin vähän, sillä lopputalvella heikko jää tyypillisesti estää näytteenoton. Salmi käytti tutkimuksessaan apuna hydrokopteria, joka mahdollisti järvellä liikkumisen heikkojen jäiden aikaan.

Happiolot kohenivat, ravinnepitoisuuksiin ei vaikutusta

Tutkimuksessa Enonselän sekoitushapetuksessa hapekasta pintavettä pumpattiin happikadosta kärsiviin syviin vesikerroksiin yhteensä yhdeksällä sekoittimella (á 1.5–2.5 kW) talvesta 2009–2010 lähtien. Talvella sekoittimien teho riitti pitämään syvänteiden happipitoisuudet korkeina. Kesällä sekoitushapetus ei kyennyt ylläpitämään talvisia happipitoisuuksia, mutta hidasti hapen loppumista.

On ajateltu, että hapen loppuminen aiheuttaa niin sanottua sisäistä kuormitusta eli ravinteiden purkautumista pohjasedimentistä. Salmen tutkimuksen mukaan sekoitushapetus paransi syvänteiden happioloja Enonselällä, mutta ravinnepitoisuudessa ei tapahtunut merkittäviä muutoksia.

- Tulosten perusteella ravinteiden kertyminen syvänteisiin ei suoranaisesti johdu happikadosta. Sen sijaan sekä happikato että ravinteiden kertyminen ovat seurausta suuresta sedimentoituvan kasviplanktonbiomassan määrästä, jota ylläpitää järven korkea ravinnepitoisuus. Siten hapettomasta alusvedestä aiheutuvalla sisäisellä kuormituksella on vain vähäinen vaikutus järven ravinnetalouteen, ja muita kuormituksen lähteitä on jatkossa pyrittävä täsmentämään, Salmi tiivistää tutkimuksen tuloksia.

Kasviplankton kehittyy vuosittain jo jään alla

Tutkimus antoi uutta tietoa kasviplanktonin vuodenaikaisesta kehityksestä. Lumen sulettua lopputalvella jään alle tunkeutuvan auringon säteilyn määrä kasvoi. Auringon valo sai aikaan pintaveden lämpiämisen. Sen myötä veden tiheys kasvoi ja muodostui virtauksia, joita kutsutaan konvektioksi. Myös kasviplankton runsastui. Tutkimus osoitti, että kasviplanktonin keväinen biomassamaksimi kehittyi tyypillisesti täyteen mittaansa jo ennen jäiden lähtöä. Lumi- ja jääpeitteiden paksuutta säätelevät lopputalven sääolot osoittautuivat merkityksellisiksi jäänalaisen konvektion kehitykselle, joka puolestaan sääteli kasviplanktonin jakaumaa vesipatsaassa. Vaikka kasviplanktonin jäänalaisessa kehityksessä havaittiin merkittävää vaihtelua eri vuosina, ilmiö oli säännöllinen suhteessa konvektiovirtauksiin. Sekoitushapetuksella ei havaittu olevan vaikutusta kasviplanktonin jäänalaiseen kehitykseen. Tulevaisuudessa järvien tehokkaan hoitamisen ja suojelun kannalta on tärkeää ylläpitää ja kehittää järven tilan seurantaohjelmia ja automaattisia mittalaitteita. Näin saadaan tietoa myös ajanjaksoilta, jolloin järvellä liikkuminen on mahdotonta.

Lisätietoja:

Pauliina Salmi, puh. 050 528 7911, pauliina.u.m.salmi@jyu.fi

Viestintäharjoittelija Ulriikka Myöhänen, puh. 040 805 4483, ulriikka.m.myohanen@jyu.fi

Pauliina Salmi valmistui ylioppilaaksi Lauritsalan lukiosta vuonna 2006. Hän aloitti syksyllä 2006 opinnot Helsingin yliopiston bio- ja ympäristötieteiden laitoksella, josta valmistui luonnontieteiden kandidaatiksi ja filosofian maisteriksi syksyllä 2013. Tässä FT Kalevi Salosen (Jyväskylän yliopisto) ohjaamassa tutkimusprojektissa hän aloitti vuonna 2009. Tutkimuksen on rahoittanut Päijät-Hämeen Vesijärvisäätiö.

Teos julkaistaan sarjassa Jyväskylä Studies in Biological and Environmental Science.

ISSN: 1456-9701, ISBN: 978-951-39-6206-7. Sitä saa Jyväskylän yliopiston kirjaston julkaisuyksiköstä, puh. 040 805 3825, myynti@library.jyu.fi.


Abstract:

Effects of mechanical mixing on lake water quality, with special emphasis on under-ice phytoplankton

How do phytoplankton develop under changing circumstances in an ice–covered lake? This was the key question that triggered this study and my interest in the neglected transition period from ice-covered to open-water season. Eight years of data from the Enonselkä basin of Vesijärvi, a eutrophic boreal lake, showed that, even though their mid-winter biomasses were low, phytoplankton grew rapidly under the spring ice and often reached biomasses higher than those recorded during the open-water season. Under-ice light and mixing regimes reflected stochastic weather variations and controlled phytoplankton biomass, composition and distribution.

To relieve oxygen depletion in the deepest water of the Enonselkä basin during winter and summer stratification, large-scale mechanical mixing was applied during 2010–2014. Consequently, oxygen conditions in the basin improved, but nutrient levels were not noticeably affected. Because no causality could be shown between oxygen depletion and leaching of nutrients into the deepest water during winter and summer, the main reasons for high nutrient concentrations in the basin should be re-evaluated. The results suggest that the accumulation of nutrients in the deepest water is controlled by the present lake productivity and sedimentation rather than by internal loading due to nutrient leakage from older sediments. It is proposed that the spring phytoplankton maximum is the most significant single phytoplankton event in the basin and that its effect extends to the oxygen and nutrient dynamics during the following summer.

Keywords: Phytoplankton, diatoms, ice, convection, lake restoration,  mechanical mixing, Vesijärvi.

Lisätietoja

Pauliina Salmi
pauliina.u.m.salmi@jyu.fi
kuuluu seuraaviin kategorioihin: , ,