Parantaako peltojen kipsikäsittely tosiaan Saaristomeren vedenlaatua?

Kuinka mahdollisimman laaja-alainen Saaristomeren valuma-alueen peltojen kipsikäsittely vaikuttaisi rannikkovesien tilaan? Tutkijat Harri Kuosa ja Janne Ropponen Suomen ympäristökeskuksesta (SYKE) kertovat mallinnuksensa tuloksista.

Nyt kun kipsin levityksessä on päästy entistä laaja-alaisempiin tositoimiin Varsinais-Suomessa, niin mallintajille on esitetty otsikon kysymys: parantaako kipsi tosiaan Saaristomeren vedenlaatua. Malleilla ei pystytä ennustamaan tarkkaan tulevaisuutta, mutta voimme antaa todennäköisimmän kehityssuunnan – kuinka todennäköisen, riippuu mallien kyvystä ottaa huomioon muuttuvat olosuhteet.

Kipsin levityksen vaikutuksia Saaristomerellä selvitettiin mallintamalla valuma-alueilta tulevan fosforikuormituksen vähennyksen aiheuttamia muutoksia rannikon levämäärään. Työkaluna käytettiin viranomais- ja tutkimuskäytössä olevaa rannikon kokonaiskuormitusmallia, jonka avulla voidaan tarkastella rannikon vedenlaadun muutoksia kuormitusten muuttuessa. Levämäärähän on rannikollamme tärkein pintaveden tilan ilmentäjä ja sitä seurataan tarkasti.

Levämäärä on tärkein pintaveden tilan ilmentäjä rannikollamme. Kuva:Riku Lumiaro

Kokonaiskuormitusmalli

Rannikon kokonaiskuormitusmallia on kehitetty vuodesta 2013 ympäristöministeriön ja Suomen ympäristökeskuksen rahoituksella. Syy mallinnuksen tarpeeseen on ilmeinen; vesien- ja merensuojelutoimenpiteiden tehokkuutta on vaikea arvioida ilman näkemystä kaikkien kuormituslähteiden suhteellisista osuuksista eri rannikkoalueilla. Erityisesti Itämeren ulapalta rannikkoalueellemme tulevien ravinteiden vaikutus on ollut epäselvää.

Myös FICOS-nimellä (Finnish Coastal Nutrient Load Model) tunnettu järjestelmä yhdistää useiden eri mallien tuloksia ja kuormitustietoa kattavan vedenlaatukuvan saamiseksi rannikolta. Mallissa on mukana Vemala-järjestelmän tuottama valuma-aluekuormitus, pistekuormitukset, pohjasedimentistä vapautuva sisäinen ravinnekuormitus, ilmalaskeuma ja ulapan vedenvaihdon aiheuttama taustakuormitus. Ravinteet kulkeutuvat mallinnettujen kolmiulotteisten virtauskenttien kuljettamina ja vaikuttavat leväbiomassan (typpeä sitovat sinilevät ja muut levät), a-klorofyllin (kasviplanktonin kokonaismäärä) sekä fosfori- ja typpipitoisuuksien kehitykseen. Kuormituksen leviämisen pohjalla olevan virtausmallinnus tehdään yhteistyössä Ilmatieteen laitoksen kanssa. FICOS kattaa tällä hetkellä Suomenlahden, Saaristomeren ja Selkämeren rannikkovyöhykkeet ja ulottuu kattamaan myös Merenkurkun ja Pohjanlahden vuoteen 2023 mennessä.

’Kipsiskenaario’

Haimme mallinnuksen avulla kipsin levityksen suurinta saatavilla olevaa hyötyä. ’Kipsiskenaariossa’ on siten otettu mukaan kaikki käsittelyyn sopivat pellot ja käsittely on uusittu aina tarvittaessa. Saaristomeren vedenlaadun muutoksiin pelloille levitettävän kipsin ansiosta päästään käsiksi laskemalla valuma-alueilta tulevan ravinnekuormituksen muutokset Vemala-työkalulla, ja liittämällä tulokset Saaristomeren kokonaiskuormitusmallin syöttötiedoksi. ’Kipsiskenaarion’ teho on arvioitu laskemalla alueittain kipsiskenaarion ja ns. perustilan erotus. Perustilassa kuormitussyötteinä käytetään realistisia kuormituksia normaalitilanteessa ilman kipsikäsittelyä. Kipsikäsittelyn vaikutus Saaristomeren vedenlaatuun on arvioitu leväkasvun prosenttimääräisenä muutoksena yhden merimailin hilassa eli ruudukossa.

Mitä havaitsimme?

FICOS-malli tuottaa ravinteiden ja leväbiomassan määrän sekä kulkeutumisen merialueilla jokaiselle vuoden päivälle. FICOS käyttää syöttötietoinaan oikeaa havaittua Saaristomeren alueen säätietoa vuosilta 2006–2013. Yksittäisten ajanjaksojen tulokset ovat jo erilaisten vuosien vaihtelun seurauksena hyvin erilaisia jopa ilman mitään kuormitusmuutoksia. Siksi toimenpiteiden vaikutuksia tutkittaessa on järkevää tarkastella usean vuoden pidemmän jakson keskiarvoja.

Mallilaskennalla saadaan tarkasteltua yksityiskohtaisesti levien biomassojen ja alueellisten fosfori- ja typpiravinnesuhteiden alueellisia ja ajallisia muutoksia. Nyt keskityttiin kuitenkin vain yhteen rannikon tilan laatutekijään, a-klorofylliin eli lehtivihreällisten planktonlevien määrään. Mallin tuloksia on tiivistetty alla oleviin kuviimme kevään ja keskikesän levämäärän muutoksista. Kipsikäsittelyn myötä poistuvan fosforin vaikutus näkyy parhaiten luonnollisesti sisäsaaristossa lähellä rannikkoa jokien vaikutusalueella. Positiiviset vedenlaatuvaikutukset ovat väli- ja ulkosaaristossa melko vähäiset. Lisäksi jokivesien ollessa kyseessä vuodenaika vaikuttaa lopputulokseen. Keväällä vaikutus on laajempi ja voimakkaampi kuin kesällä. Kesällä havaitaan jopa muutosta huonompaan suuntaan. Se johtuu Itämeren ainutlaatuisesta ravinnerajoitteisuudesta, jossa kesän aikana molemmat levien käyttämät pääravinteet, typpi ja fosfori, kulutetaan loppuun. Kun poistetaan enimmäkseen fosforia, niin jokisuiden levätuotanto vähenee ja typpi kulkeutuu kauemmas. Typpi kulutetaan vesimassan kohdatessa käyttökelpoisen fosforin kuormituksen, jonka lähde Saaristomerellä on erityisesti pohjasta tulevan sisäisen kuormituksen alueet.

Levämäärän (a-klorofyllin) pitoisuuden muutoksen arvio (prosentteina nykytilasta) pitkän ajan keskiarvona keväällä ja keskikesällä. Mallinnuksessa on käytetty vuosien 2006–2013 mitattuja säähavaintoja, joita on käytetty vuosien 2022–2029 kipsikäsittelyn kuormitusmuutosten vaikutusten arvioon. Historiallisia säätietoja joudutaan käyttämään, sillä tulevien vuosien säätä ei pystytä ennustamaan. (Kuvat: tutkija Elina Miettunen, SYKE)

Mitä opimme?

Kuten eräässä länsimaisen kulttuurin tärkeimmistä taideteoksista todetaan ’Kukaan ei ole täydellinen (Well, nobody’s perfect)’. Tässä saman voi sanoa ainakin kahdesta seikasta: kipsikäsittelystä ja mallista. Mallinnustulosten perusteella peltojen kipsikäsittelyllä on saavutettavissa nopeita positiivisia vaikutuksia vedenlaatuun Saaristomeren sisäsaaristossa. Kauempana mahdolliset vaikutukset nähdään vasta pidemmällä aikaskaalalla, sillä siellä vaikuttavat enemmän avomereltä tuleva ravinnevarasto ja vuosikymmenien saatossa kertynyt sisäinen kuormitus. Vuodenaika vaikuttaa näkemykseen ratkaisevasti. Malli ei kuitenkaan ota vielä huomioon kumulatiivista, jopa vuosikymmenien aikana tapahtuvaa vaikutusta esimerkiksi Saaristomeren sisäisen kuormituksen varaston muutoksissa, joten pitkäaikainen vaikutus Saaristomeren vedenlaatuun voi ulottua paljon kauemmaksikin rannikosta. Kevään levätuotannon, pohjan happitilanteen ja sisäisen kuormituksen yhteyttä selvitetään ympäristöministeriön rahoittamassa MaaMeri-hankkeessa, jota SYKE koordinoi. Yhtenä tutkittavana seikkana on Saaristomeren sisäisen kuormituksen dynamiikka ja alueellinen tarkennus. Saamme MaaMeri-hankkeesta hyvin paljon tietoa, jolla voimme edelleen kehittää malliamme. Nyt saamamme mallinnuksen tulokset eivät ehkä yksinkertaistaneet asioita, mutta voivat olla keskustelun pohjana.

Johtava tutkija Harri Kuosa ja tutkija Janne Ropponen, Suomen ympäristökeskus (SYKE)

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.