Soila Silvosen väitöskirja Closed-circuit hypolimnetic withdrawal : biogeochemical considerations and potential in lake restoration Helsingin yliopistossa on valmistunut.
Rehevöityneiden järvien kunnostuksessa pyritään usein siihen, että rehevöittävät ravinteet – erityisesti fosfori – saataisiin lukittua järven pohjasedimenttiin, jolloin ne olisivat veden pintakerroksissa elävien levien ulottumattomissa. Pohjasedimentti on kuitenkin osa järveä ja luontaisesti vuorovaikutuksessa vesipatsaan kanssa. Kun järvi on rehevöitynyt, sen pohjasedimentissä on tyypillisesti runsaasti fosforia, jota vuotaa yläpuoliseen veteen erilaisin mekanismein, joita on vaikea keinotekoisesti täysin estää etenkään pitkällä aikavälillä. Näin ollen järvien kunnostuksessa luotettavampi tapa vähentää järveen kertyneen fosforin kiertoa levien käyttöön on poistaa sitä järvestä kokonaan. Yksi tähän tarkoitukseen käytetty kunnostusmenetelmä on alusveden poisjohtaminen, jossa fosforipitoista pohjanläheistä vettä – alusvettä – johdetaan järvestä pois tyypillisesti järven purku-uoman kautta.
Tämän väitöskirjan tavoitteena oli syventää tietämystä alusveden poisjohtamisesta rehevöityneiden järvien kunnostusmenetelmänä, sekä tutkia menetelmän uudenlaista suljetun kierron sovellutusta, jossa pumpattu vesi kierrätetään fosforia poistavan puhdistusjärjestelmän ja kosteikon läpi takaisin samaan järveen. Väitöskirjatutkimus toteutettiin Lahden Kymijärvellä, Myllypohjan altaalla, jolle rakennettiin tutkimuksen alkuvaiheessa suljetun kierron alusvesisuodatusjärjestelmän pilottiversio. Tutkimuksessa selvitettiin lähtötilanteessa järven ja sen pohjasedimentin fosforin ja muiden aineiden pitoisuuksien ajallista ja alueellista vaihtelua sekä järven lämpötilakerrostumista menetelmän optimoinnin kehittämiseksi. Lisäksi tutkittiin rakennetun alusvesisuodatusjärjestelmän tehokkuutta ja toimintaa seuraamalla sinne tulevan ja siitä lähtevän veden laatua sekä suodattimelle jäävän ravinnesakan koostumusta. Tuloksia käytettiin myös laskelmiin ja simulaatioihin, joilla arvioitiin alusveden poistamisen (ja puhdistamisen) kunnostustehoa ja toisaalta mahdollisia haittavaikutuksia järveen.
Tulokset osoittavat, että fosforin luontainen, runsas liukeneminen rehevän järven pohjasedimentistä alusveteen tuottaa merkittävän fosforinpoistopotentiaalin, jota alusvettä poisjohtamalla voidaan hyödyntää. Pohjanläheisen veden suuren fosforivuon ansiosta fosforia voidaan poistaa veden mukana tehokkaasti järvestä ilman, että kuitenkaan poistetaan liian suurta osaa kylmästä alusvedestä, mistä aiheutuisi riski järven vesimassojen sekoittumiselle ennen luontaista syystäyskiertoa.
Myllypohjan vedenpuhdistusjärjestelmään pumpatun alusveden liukoinen fosfori sitoutui pelkästään alusveden sisältämään rautaan sen sakkautuessa vedenkäsittelyn yhteydessä riippumatta siitä, lisättiinkö veteen sakkauskemikaaleja vai ei. Järjestelmä poisti tulevan veden liukoisesta fosforista 71–95 %, kun käytettiin hiekkasuodatinta ja/tai sakkauskemikaalia. Vaikka järjestelmän puhdistusteho on fosforin suhteen hyvä, suodatetussa vedessä jäljellä olevat ravinteet voivat aiheuttaa ei-toivotun lannoitusvaikutuksen järven päällysvedessä lisäten leväkukinnan riskiä loppukesällä, mikäli vesi puretaan suodattimesta suoraan järven pintakerroksiin. Tämän vuoksi monivaiheinen puhdistusjärjestelmä ja sen osana esimerkiksi ravinteita pidättävä kosteikko (kuten Myllypohjan järjestelmässä) ovat suositeltavia, jotta fosforin lisäksi muita rehevöittäviä ravinteita kuten typpeä saadaan poistettua vedestä mahdollisimman tehokkaasti. Laskennallisesti tällainen suljetun kierron alusvesisuodatusjärjestelmä auttaisi saavuttamaan Myllypohjan altaalla EU:n vesipuitedirektiivin mukaisen hyvän tilan veden fosforipitoisuuden suhteen 3–34 vuodessa riippuen siitä, kuinka nopeasti ja pitkään vettä pystytään pumppaamaan kesän aikana.
Alusveden poisjohtaminen ja puhdistus suljetun kierron järjestelmällä voi näin ollen saada aikaan pysyviä kunnostustuloksia rehevöityneessä järvessä, kun menetelmän toteutus suunnitellaan huolellisesti järvikohtaisesti.
Väitöskirjan verkko-osoite on: https://helda.helsinki.fi/handle/10138/352496
