| Ing.-Pesendorfer-Strasse 31 | 4540 Bad Hall, Itävalta T. Agru 1/1 • Maaperän suojelu & Pohjavesi • Korkea kemiallinen kestävyys • Kaikki samalta toimittajalta • Testatut laatutuotteet • Korkea toimituskapasiteetti LINING SYSTEMS Geomembraanit ympäristönsuojeluun agru Kunststofftechnik Gesellschaft m.b.H. +43 7258 7900 | office@agru.at | www.agru.at | @agruworld |
Seuraavassa numerossa teemana on Vesihuolto. Tämän numeron kokosivat Taina Nysten ja Pekka Rossi e-mail: taina.nysten@syke.fi ja pekka.rossi@oulu.fi Kansikuva: Sisältö 2/2023 • Maaperän suojelu & Pohjavesi • Korkea kemiallinen kestävyys • Kaikki samalta toimittajalta • Testatut laatutuotteet • Korkea toimituskapasiteetti LINING SYSTEMS Geomembraanit ympäristönsuojeluun agru Kunststofftechnik Gesellschaft m.b.H. – Työkalujen kehittämistä riskiarvioinnin tueksi Pekka M. mennessä. | Ing.-Pesendorfer-Strasse 31 | 4540 Bad Hall, Itävalta T. 4 Näkymättömän pohjaveden tekeminen näkyväksi Taina Nystén POHJAVEDET 5 Maankäytössä tapahtuneet muutokset heijastuvat pohjavesien pinnankorkeuteen Anna-Kaisa Ronkanen, Mira Tammelin ja Annika Anttila 12 Pohjavesialueet vesiympäristössä ja mahdollinen rantaimeytyminen pohjavedenottamoilla Jari Rintala ja Ritva Britschgi 20 Betonirengaskaivojen rakenneongelma aiheuttaa pintavesien pääsyn kaivoihin Janika Kanto ja Aino Pelto-Huikko 24 Isotoopit ja ilmakehästä veteen siirtyneet kemialliset merkkiaineet kertovat veden iästä, kulkeutumisreiteistä ja reaktioista ympäristön kanssa Kirsti Korkka-Niemi, Juuso Ikonen, Jaana Jarva, Tiina Kaipainen ja Marie-Amélie Pétré 33 Kohti pohjavesialueiden hyvää kemiallista tilaa Liisa Koivulehto ja Aura Nousiainen 36 Kuinka pintaveden imeytyminen näkyy kaivoveden mikrobiologiassa ja veden isotoopeissa. Rossi, Kevin Lyons, Jenni Ikonen, Anna-Maria Hokajärvi, Katharina Kujala, Ilkka Miettinen ja Tarja Pitkänen 40 Pohjavesitiedon lähteillä Anu Eskelinen ja Jussi Ahonen 44 PISARA-hanke – vesienja merenhoidon tietojärjestelmä Ritva Britschgi, Janne Juvonen, Samuli Korpinen, Kati Martinmäki-Aulaskari ja Tuomas Naakka MUUT AIHEET 46 Toimialakohtaisen haitta-ainekuormituksen arviointi jätevesitilinpidolla Ville Junttila, Piia Leskinen ja Jarkko Laanti 50 Yhdessä kohti vesiturvallista maailmaa 2030: YK-vesikonferenssi New Yorkissa Jukka Ilomäki ja Kira Heikelä 52 Liikehakemisto 54 Abstracts 55 Vieraskynä Johanna Kallio, Juhani Gustafsson ja Jarkko Rapala VESITALOUS www.vesitalous.fi VOL. Ilmoitusvaraukset 29.3. TOIMITUSKUNTA Harri Koivusalo, tekn.tri., teknisen vesitalouden professori, Aalto-yliopisto, Insinööritieteiden korkeakoulu Riina Liikanen, tekn.tri., vesiasiain päällikkö, Suomen Vesilaitosyhdistys ry Jyrki Laitinen, fil.tri., johtava asiantuntija, Suomen ympäristökeskus Anna Mikola, tekn.tri., apulaisprofessori, Aalto-yliopisto, Insinööritieteiden korkeakoulu Pekka Rossi, tekn.tri., apulaisprofessori, Oulun yliopisto, vesija ympäristötekniikka Maija Taka, fil.tri., akateeminen koordinaattori, Aalto-yliopisto, Insinööritieteiden korkeakoulu Annina Takala, dipl.ins., Suomen Vesiyhdistys ry Saijariina Toivikko, dipl.ins., vesiasian päällikkö, Suomen Vesilaitosyhdistys ry Erkki Vuori, lääket.kir.tri., professori, emeritus, Helsingin yliopisto, oikeuslääketieteen osasto Lehti ilmestyy kuusi kertaa vuodessa. Vuosikerran hinta on printtilehtenä 65 € ja digilehtenä 50 €. LXIV JULKAISIJA Ympäristöviestintä YVT Oy Annankatu 29 A 18, 00100 Helsinki Puhelin (09) 694 0622 KUSTANTAJA Ympäristöviestintä YVT Oy Tuomo Häyrynen e-mail: tuomo.hayrynen@vesitalous.fi Yhteistyössä Suomen Vesiyhdistys ry ILMOITUKSET Tuomo Häyrynen Puhelin 050 5857996 e-mail: ilmoitukset@vesitalous.fi PÄÄTOIMITTAJA Minna Maasilta Maaja vesitekniikan tuki ry Annankatu 29 A 18, 00100 Helsinki e-mail: minna.maasilta@mvtt.fi TOIMITUSSIHTEERI Tuomo Häyrynen Uuhenkuja 4, 80140 Joensuu Puhelin 050 585 7996 e-mail: tuomo.hayrynen@vesitalous.fi TILAUKSET JA OSOITTEENMUUTOKSET Taina Hihkiö Maaja vesitekniikan tuki ry Puhelin (09) 694 0622 e-mail: vesitalous@vesitalous.fi ULKOASU JA TAITTO Taittopalvelu Jarkko Narvanne, PAINOPAIKKA Punamusta | ISSN 0505-3838 Asiantuntijat ovat tarkastaneet lehden artikkelit. +43 7258 7900 | office@agru.at | www.agru.at | @agruworld |. Vesitalous 3/2023 ilmestyy 10.5
Taajamia ja muuta pohjaveden likaantumisriskiä ja vesiniukkuutta aiheuttavaa ihmistoimintaa on samoilla pohjavesialueilla, joiden vettä hyödynnämme. N iin Suomessa kuin muualla maailmassa pohjavedellä on suuri merkitys vesitaloudessa. Monet vakavat pohjaveden pilaantumistapaukset ovat tapahtuneet pikkuhiljaa tai vain muuten “yllättäen”. Pohjavesialueille rakennetut laajat vettä läpäisemättömät alueet vähentävät pohjaveden muodostumispinta-alaa ja pohjavedeksi imeytyvän veden määrää. Piilossa maan alla huonokuntoiset viemäriputket ovat huomaamatta vuotaneet tai haitta-aine on salakavalasti imeytynyt maan pinnalta hyvin vettäläpäisevien maakerrosten läpi pohjaveteen. Etukäteen näitä aineita arveltiin mahdollisesti löytyvän maatalousalueilta, mutta “yllättäen” todettiin näiden ympäristössä pysyvien aineiden esiintyminen pohjavedessä taajama-alueilla, teiden ja rautateiden varsilla, missä kasvinsuojeluaineiden käyttö oli yleistä. Pohjaveden määrän ja laadun turvaamisessa on kuitenkin haasteita ja pohjavesialueen riskienhallinnassa tarvitaan toiminnanharjoittajien, kansalaisten, viranomaisten ja päätöksentekijöiden yhteistyötä. Pohjavedestä suoraan riippuvaisia ovat myös tietyt luontotyypit järvi-, jokija lähde-ekosysteemeissä. Tämä tieto aiheutti myös muutoksia vedenoton ja pohjaveden laadun seurannan järjestelyihin. 4 www.vesitalous.fi PÄÄKIRJOITUS. Lainsäädäntömme kieltää pohjaveden pilaamisen ja myös pohjaveden laadun vaarantamisen. Vesistämme ei kuitenkaan ole niin kattavasti olemassa haitallisten aineiden mittaustuloksia, joilla tämä puhtautta mainostava väittämä voitaisiin varauksetta todentaa. Hajautettu vedenotto ei ole yhtä riskialtis pilaantumiselle kuin vedenhankinta suurista yksittäisistä raakavesiläheistä. Kun avoin kirjoittajakutsu viime kesänä julkaistiin, pohjavesiasiantuntijoilla oli suuri motivaatio julkaista uusinta tietoa näkyväksi ja teemanumero tuli nopeasti täyteen kattaen kaikkia avoimen kirjoittajakutsun aihealueita. Energian lähteenä pohjaveden merkitys on viimeisten kymmenenien vuosien aikana lisääntynyt. Jatketaan yhteistyössä myös tulevina vuosina näkymättömän tekemisessä entistä näkyvämmäksi. Pohjavedenpinnan yläpuolisen maapeitteen paksuus on Suomessa yleensä vain muutamia metrejä, ja pohjavesialueilla paksutkaan pohjaveden pinnan päällä olevat vettäläpäisevät maakerrokset eivät estä haitta-aineiden kulkeutumista pohjaveteen. Suomen vesistöjä ja pohjavettä mainostetaan puhtaiksi ja todennäköisesti vesissämme, mukaan lukien pohjavedessä, onkin kansainvälisesti vertailtaessa vähän kemikaaleja. Näkymättömän pohjaveden tekeminen näkyväksi TAINA NYSTÉN FT, johtava asiantuntija, Suomen ympäristökeskus (Syke) taina.nysten@syke.fi Pohjavesitehtävissä Tainalla on laaja-alainen työkokemus vedenhankintaa palvelevasta tutkimuksesta, pilaantuneen pohjaveden tutkimuksesta ja kunnostamisesta sekä pohjaveden suojelusta SYKEssä ja muussa ympäristöhallinnossa. Tämä kielto koskee kaikkea pohjavettä eikä rajoitu vain luokitelluille pohjavesialueille, joita on noin 4 % Suomen maapinta-alasta. Viime vuosi oli pohjaveden teemavuosi ja 22.3.2022 maailman vesipäivän teemana oli pohjavesi – “Tehdään näkymättömästä näkyvää”. Tätä Vesitalous-lehden pohjavesiaiheista teemanumeroa on odotettu jo muutamia vuosia. Kun pohjavesi pilaantuu, sen puhdistaminen on hankalaa ja se kestää pitkään aiheuttaen suuria kustannuksia. Vasta ympäristöanalytiikan kehittämisen ja määritystarkkuuden parantumisen myötä monia haitallisia aineita on alettu löytää pohjavedestä ja sellaisilta alueilta, joilta niitä ei ole etukäteen kuviteltu löytyvän. Maan alla piilossa virtaava pohjavesi unohtuu monelta kansalaiselta ja päättäjältä ainakin siihen asti, kun omassa käytössä on riittävästi laadukasta talousvettä. Suomessa yhdyskuntien vedenhankinnasta noin 65 % on pohjavettä tai tekopohjavettä. Näin kävi esimerkiksi kasvinsuojeluaineiden analytiikan kehittymisen myötä. Nykysukupolven toiminnalla on suuri merkitys siihen, onko meillä myös tulevaisuudessa riittävästi ja kaikkina vuodenaikoina puhdasta pohjavettä. Lisäksi yli 6 % väestöstämme saa talousvetensä omasta kaivosta. Manner-Suomen hydrogeologiaan perustuva lähes 5 000 luokitellun pohjavesialueen määrä on jo pelkästään luonnontieteellisistä lähtökohdista vaikuttanut vedenottomme hajauttamiseen. Asiantuntemuksen varmistaminen vaatii pohjavesialan koulutuksen järjestelmällistä koordinointia
Pitkät aikasarjat pohjavesien pinnankorkeuksista antavat viitteitä näistä muutoksista. fi-sivustolle (https://www.vesi.fi/pohjavesitilanne/) sekä raportoidaan vesipuitedirektiivin mukaisesti pohjavesien tilasta EU:lle. Pohjavesi on maakuoren alla piilossa, mutta sen rooli näkyy niin vesihuollossa, maataloudessa kuin myös jokien virtaamissa ja arvokkaissa lähde-ekosysteemeissä. Pohjavesien laatua seurataan näistä 44 asemalla. Seurantojen tavoitteena on tuosta lähtien ollut tuottaa pohjavesitietoa erilaisista hydrogeologisista muodostumista, minkä avulla voidaan edistää järkevää pohjavesien käyttöä ja suunnittelua sekä kehittää pohjavesien suojelua. Osalla asemista seurataan myös routaa ja lumitilannetta. Meillä on myös paljon pohjavesistä riippuvia ekosysteemejä, kuten pohjavesivaikutteiset suot, purot, lähteet ja tihkupinnat, jotka vaativat erityishuomiota säilyäkseen. 5 Vesitalous 2/2023 POHJAVEDET. Pohjavesiseuranta ja sen tavoitteet Suomessa Pohjaveden merkitys yhteiskunnallemme ja luonnollemme on kiistaton. Myös ilmasto ja sen vaihtelut heijastuvat pohjavesivarantojen vuotuiseen käyttäytymiseen. Valitettavasti maankäytön muutoksista on huonosti tietoa saatavilla, jolloin on haastavaa erottaa mitkä muutokset ovat seurausta maankäytöstä, ja mitkä kuvaavat ilmaston vaihtelua ja sen muuttumista. Ilmastonmuutoksen aiheuttamien veden riittävyyteen liittyvien haasteiden ohella pohjavesien pilaantuminen ja yleinen liikakäyttö ovat maailmanlaajuisia ongelmia (Nakayama ym. Myös Suomessa pohjaveden pintojen on paikoittain havaittu laskeneen kuivina ajanjaksoina, mutta toistaiseksi pohjaveden pinnankorkeudet ovat palautuneet niiden tavanomaiselle tasolle. Tämän vuoksi Suomessa perustettiin 1970-luvulla kansallinen pohjavesien seurantaverkosto arvioimaan pohjavesiemme määrällistä ja laadullista tilaa (Soveri 1973). Nykyisin seurantaverkoston aineisto on keskeisessä roolissa erilaisissa operatiivisissa mallinnuksissa ja mallikehitystyössä, kuten Suomen ympäristökeskuksen vesistömallilla tehtävissä tulvaennusteissa ja Ilmatieteenlaitoksen kelirikkomallissa. 2021; EEA 2022). Viime vuosina maaja metsätalousministeriö on satsannut seurantaverkoston pohjaveden pinnankorkeuden automattiseen mittaukseen. Pohjaveden rooli vesihuollon turvaajana ja valuma-alueiden hydrologian tasaajana on entisestään korostunut ilmastonmuutoksen tuomien voimakkaiden kuivuusjaksojen aikana. Aineiston pohjalta laaditaan myös kuivuustilannekatsaukset ja yleinen pohjavesitilanne kahden viikon välein vesi. Suomessa suurin osa talousvedestä on peräisin pohjavedestä tai tekopohjavedestä. P ohjavesi ja sen merkitys vesitaloudessa on saanut sille kuuluvaa maailmanlaajuista erityishuomiota UNESCON nostaessa pohjavedet vuoden 2022 teemaksi (Unesco 2022). Tämän ANNA-KAISA RONKANEN TkT, dos, erikoistutkija Suomen ympäristökeskus, vesivarat anna-kaisa.ronkanen@syke.fi MIRA TAMMELIN FM, DI pohjavesiasiantuntija Suomen ympäristökeskus, vesivarat mira.tammelin@syke.fi ANNIKA ANTTILA FM, hydrogeologi Suomen ympäristökeskus, vesivarat annika.anttila@syke.fi Maankäytössä tapahtuneet muutokset heijastuvat pohjavesien pinnankorkeuteen Maankäyttö vaikuttaa pohjaveden paikalliseen uusiutumiseen. Alkujaan seuranta-asemia on ollut 53, mutta nykyisin pohjaveden pinnankorkeuden kansalliseen seurantaverkostoon kuuluu 78 asemaa, joissa on keskimäärin 10 pohjavesihavaintoputkea (Kuva 1 ). Pohjavesivalunta on myös keskeinen jokiemme virtaamia ylläpitävä voima, etenkin talvisin, jolloin pintavalunta ja maavesivalunta ovat vähäisiä. Esimerkiksi kesällä 2022 Eurooppaa ravistelleen kuivuuden seurauksena mm. Englannin Thames-joki kuivui ensimmäistä kertaa ihmiskunnan historiassa
Yleensä puhutaan pienistä esiintymistä, kun pohjaveden antoisuus ja muut ominaisuudet eivät täytä luokiteltujen pohjavesialueiden kriteereitä, eikä niillä tyypillisesti ole toiminnanharjoittajien, kuten vesilaitosten, järjestämää seurantaa. Kuva 1. 2016). Suomen nykyinen kansallinen pohjavesien taustaseurantaverkosto, jossa pohjaveden pinnankorkeuden seuranta-asemien lisäksi on 19 asemaa, joissa seurataan pelkästään pohjaveden laatua (harmaat neliöt). Nykyisin asemista ainoastaan 22 % on katsottu olevan joko luonnontilaisessa tai lähes sen kaltaisessa tilassa. Yleensä tämä tarkoittaa pohjaveden suhteellisen osuuden vähenemistä valunnoissa. Tällöin seurantaa on voitu jatkaa osana muuta seurantaa. Isoissa muodostumissa, kuten harjuissa ja reunamuodostumissa sijaitsevilla pohjavesialueilla, sen sijaan pohjaveden pinnoissa ei ole kuivina aikoina havaittu yhtä merkittävää alenemista. Vaikka maankäytön muutokset ovat haastaneet kansallista seurantaa, pitkät aikasarjat toisaalta kuitenkin mahdollistavat ihmistoiminnasta aiheutuneiden muutosten vaikutusten ymmärtämisen. Asemaverkosto on alkujaan perustettu mahdollisimman luonnontilaisille alueille, tosin osalla asemista on alusta asti ollut vähäistä maatalousja/tai metsätaloustoimintaa. Maankäyttö pohjavesiasemilla Lähes 50-vuotisen seurannan aikana luonto ja maankäyttö pohjavesiasemilla on muuttunut. kehitystyön myötä nykyisillä asemilla on keskimäärin viisi havaintoputkea, jotka tuottavat reaaliaikaista tietoa pohjavesien pinnankorkeuksista. Myös uusia täydentäviä seurantapaikkoja on yhdessä Suomen ympäristökeskuksen ja paikallisten Elinkeino-, liikenneja ympäristökeskusten (ELY-keskus) kanssa tarkasteltu. Pistekuormittajiin on luettu mm. Kuivuustilannetta varten erityisesti moreenimaiden pienet pohjavesiesiintymät ovat herkkiä indikaattoreita, sillä niissä veden viipymät ovat lyhyet, ja pohjavedenpinnat reagoivat nopeasti muuttuneeseen tilanteeseen. Samalla vaikutetaan alueellisen pohjaveden muodostumiseen ja pinnankorkeuteen, sillä sadeja lumensulantaveden ohjaaminen ojaverkostoihin vähentää pohjaveden muodostumista ja siten alentaa myös pohjaveden korkeutta. Maankäytön paineet etenkin Etelä-Suomessa, ja metsätalous koko Suomen osalta, ovat muuttaneet asemien ympäristöä paikoitellen erittäin merkittävästi. pienkonelentokentät, kaatopaikat, porotalous, ampumarata yms., joilla on arvioitu olevan hyvin vähän vaikutuksia pohjaveden pinnankorkeuteen alueella. Metsätaloutta on merkitty olevan noin 42 prosentilla asemista ja maataloutta 18 prosentilla. Ne ovat kuitenkin hajaasutusalueen vedenotossa keskeisiä pohjavesivarantoja, joiden seuranta mahdollistaa haja-asutusalueen vedentarpeen arvioinnin. Veden kulkeutuminen ja päätyminen ojaverkoston kautta puroihin, jokiin, lampiin ja järviin näin myös nopeutuu ja veden alkuperä (pintavesi / pohjavesi) muuttuu. Myös soranottoa (17 %), vedenottoa (15 %) ja erityisiä pistekuormituslähteitä (20 %) esiintyy asemilla. Työn tavoitteena on ensisijaisesti varmistaa kuivuudelle herkkien alueiden seuranta sekä täydentää maantieteellisiä katvealueita. Nykyisessä seurantaverkostossa pienillä pohjavesiesiintymillä olevia asemia on noin 46 %. Hakkuilla sen sijaan on tyypillisesti päinvastainen vaikutus eli ne voivat hetkellisesti lisätä pohjaveden muodostumista. MLL / WMTS, SYKE & ELYt km 200 100 50 6 www.vesitalous.fi POHJAVEDET. Reaaliaikainen ja laadukas pinnankorkeustieto on keskeistä kuivuustilanteiden ennustamisessa, sillä tiedetään, että kuivuutta on haastava ennustaa ja arvioida ilmastoaineiston, kuten sadantaan pohjautuvien tunnuslukujen, avulla (Kumar ym. Pohjaveden laadun seurantapaikkoja sen sijaan on vuosien kuluessa jouduttu siirtämään tai niistä kokonaan luopumaan, jos pohjaveden laadun on katsottu muuttuneen luonnontilaisesta. Maankuivatuksella ja ojituksella pyritään lisäämään maaperän kuivavaraa parantamalla joko alueen maanviljelysolosuhteita, metsän kasvua, tulvaan varautumista tai rakentamisolosuhteita
Pohjavesimuodostumat reagoivat hyvin yksilöllisesti maankäytöllisiin muutoksiin. 2013). Perustamisesta asti lähes luonnontilaisena säilynyt Naakkiman asema (0503) harjumuodostumassa luokan 2 pohjavesialueella Pieksämäellä. Historialliset ilmakuvat maankäyttömuutosten tunnistamisessa Maankäyttömuutosten aikaansaamia pohjaveden pinnankorkeuden muutoksia voidaan havaita kansallisen pohjavesien seurantaverkoston asemien pitkäaikaisten mittausaikasarjojen perusteella. Valitettavasti maankäyttöä ei ole järjestelmällisesti ja tarkasti raportoitu asemien alueilla. Suomessa pohjaveden pinta on lähellä maanpintaa (usein alle viiden metrin syvyydessä) ja muodostumat ovat pieniä verrattuna monien muiden maiden pohjavesiesiintymiin (Fan ym. Myös maakerrosten laadulla on merkitystä sekä alueen luontaisiin pinnankorkeuksiin ja vedenlaatuun että näiden muuttumisherkkyyteen. Naakkiman pohjavesiasema (0503) on säilynyt koko mittaushistorian ajan eli vuodesta 1975 lähtien lähes luonnontilaisena (Kuva 2 ). Historiallisissa ilmakuvissa näkyvät paikallistien rakentaminen harjun päälle sekä ojitukset harjun liepeillä. Näiden tietojen kerääminen vaatii yksityiskohtaista selvittelyä, mutta muutosten karkea tarkastelu on mahdollista historiallisten ilmakuvien avulla (Paikkatietoikkuna, MML). 2019), yleensä toipuvat huonosti äärikuivista tilanteista, mutta heikosti vettä johtava savikerros myös suojaa pohjavettä pilaantumiselta. Yleisesti voidaan sanoa, että mitä pitempi on pohjaveden viipymä muodostumassa, sitä hitaammin se reagoi ilmastovaihteluihin. 1952 1997 2022 7 Vesitalous 2/2023 POHJAVEDET. Aseman ensimmäiset pohjaveden pinnankorkeusmittaukset ovat vuodelta 1975 ja jatkuvatoiminen mittaus on aloitettu 2019. rannikollamme (Veijalainen ym. Tällaiset muodostumat ovat tyypillisesti suhteellisen herkkiä muutoksille, mutta toisaalta ne korjaantuvat häiriöistä nopeasti. Toisaalta pilaantumisen jälkeen näissä muodostumissa kestää pitkään ennen kuin pohjaveden laatu palautuu luonnontilaiselle tasolle. Esimerkiksi savenalaiset pohjavesiesiintymät, joita esiintyy mm. Tässä artikkelissa nostetaan kolmen eri seurantaaseman (Kuva 1 ) tilannekatsauksen avulla esille, millaisia muutoksia pystytään havaitsemaan. Asema havaintoputkineen sijaitsee hiekkaja soravaltaisessa harjumuodostumassa luokitellulla pohjavesialueella, jonka ulkopuolella on kuitenkin havaitKuva 2. Asemakarttaan on merkitty pinnankorkeuden havaintopisteet Naakkiman asemalla
Kuva 3. Kuvassa havaintopaikan 7 pinnankorkeus. Näillä ei näyttäisi olleen vaikutuksia aseman pohjaveden pinnankorkeuteen, sillä asemalla pohjavesien vuotuinen vaihtelu on pysynyt vakaana, eikä siinä ole erityisiä muutoksia havaittavissa (Kuva 3 ). Asema sijaitsee savikkoisessa kumpumoreenimaastossa ja edustaa siten pientä pohjavesiesiintymää. Pohjavesihavaintoja asemalta on vuodesta 1975 alkaen. Hakkuulinja valtatien kohdalla näkyy jo vuoden 1948 ilmakuvassa. Kylänpään seuranta-asemalla (0803, Kuva 4 ) pohjaveden pinnat ovat osassa havaintoputkista laskeneet selvästi mittausjakson alussa ja asettuneet sen jälkeen uudelle alemmalle tasolle (Kuva 5 ). Naakkiman aseman (0503) pohjaveden pinnankorkeushavainnoissa ei näy merkittäviä muutoksia. Toinen merkittävä maankäytöllinen muutos alueella on asemaa halkovan ja vuoden 1994 ilmakuvassa näkyvän valtatie 3:n rakentaminen. Alueella on ollut laajaa peltoviljelyä jo aseman perustamisen aikaan 1970-luvun puolivälissä. Varsinaisesta kuivatussyvyydestä ei ole tietoa, mutta pinnankorkeusaineiston perusteella pohjaveden pinnankorkeus on laskenut enimmillään noin 0,5 metriä 1980-luvun alkupuolelle asti. Vuoden 1948 ilmakuvassa peltosarkojen välissä voi kuitenkin havaita avoojia, kun taas vuoden 1994 ilmakuvassa suurin osa pelloista vaikuttaa olevan salaojitettu (Kuva 4 ). Alueella on jo 1940-luvulla ollut maataloutta. Kartalla näkyvät Kylänpään aseman pinnankorkeuden havaintopisteet. Ensimmäinen jatkuvatoiminen mittaus on vuodelta 2018. 1948 1994 2022 0,25 0,5 km N2000 (m (mpy)) 112,50 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 112,25 112,00 111,75 111,50 8 www.vesitalous.fi POHJAVEDET. tavissa metsäojituksia. Laihialla sijaitsevan Kylänpään pohjavesiasema (0803) edustaa pientä pohjavesiesiintymää, joka sijaitsee savikkoisessa kumpumoreenimaastossa. Katkoviiva kuvaa havaintojen trendiä. Kuva 4. Valtatie 3 näkyy vuoden 1994 historiallisessa ilmakuvassa
1948 1994 2022 0,1 0,1 km N2000 (m (mpy)) 35,5 35,0 34,5 34,0 33,5 33,0 32,5 32,0 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 9 Vesitalous 2/2023 POHJAVEDET. Ojitukset ovat yleisesti olleet kiivaimmillaan 1970 luvun taitteissa Suomessa (Åström ym. Alue on vuoden 1948 ilmakuvassa melko luonnontilainen lukuun ottamatta kahta peltoaluetta aseman länsipuolella (Kuva 6 ). Asemakarttaan on merkitty pinnankorkeuden havaintopisteet Viinikkalan asemalla. 2005), joten mahdollisesti noihin aikoihin on alueen ensimmäiset metsäojitukset myös tehty. Kylänpään aseman (0803) pohjaveden pinnankorkeudet ovat osassa havaintoputkista laskeneet selvästi mittausjakson alussa ja asettuneet sen jälkeen uudelle alemmalle tasolle. Historiallisten ilmakuvien perusteella alue on ollut melko luonnontilainen 1940-luvun lopussa, mutta myöhempinä vuosikymmeninä alueella on tehty ojituksia ja hakkuita. Kuva 6. Alueen ojitukset ja kuivatukset ovat tapahtuneet ennen vuotta 1994, mutta ilmakuvia näiden kahden vuoden väliltä ei ole saatavilla. Ojitusten lisäksi vuoden 1994 ilmakuvasta nähdään, että aseman lähistöllä on tehty laajoja avohakkuita. Kuvassa havaintopaikan 3 aikasarja. Asemalla on havainnoitu pinnankorkeutta vuodesta 1974 lähtien ja tehty ensimmäisiä jatkuvatoimisia mittauksia jo vuonna 2005. Viinikkalan pohjavesiasema (0602) edustaa moreenimaan pientä pohjavesiesiintymää. Hakkuut ovat vuosina 1994–2011 lisääntyneet, ja niitä on tehty myös aseman Kuva 5. Katkoviiva kuvaa havaintojen trendiä. Viinikkalan pohjavesiasema (0602) Keiteleellä edustaa moreenimaan pientä pohjavesiesiintymää
2022), mutta yksityiskohtainen tutkittu tieto on vähäistä tai se on keskittynyt turvemaille. Näiden tarkkaa ajankohtaa ei kuitenkaan ole toistaiseksi tiedossa. Vuoden 2018 jälkeen pinnankorkeudet ovat palautuneet aiemmalle korkeustasolleen vain osassa aseman havaintoputkista. Esimerkiksi kahden viikon välein kerätyn yli 20 vuoden aineiston perusteella ei ole havaittu selviä pohjaveden pinnankorkeuden muutoksia avohakkuiden seurauksena (Rusanen ym. Pohjaveden pinnankorkeuden pitkässä aikasarjassa on kuitenkin havaittavissa selkeää vuosittaisen vaihtelun voimistumista ja pinnankorkeuksien äärevöitymistä (Kuva 7 ). Esimerkiksi Viinikkalan pohjavesiasemalla ei historiallisten ilmakuvien perusteella näy uusia hakkuita tai ojituksia vuoden 2011 jälkeen. Ilmaston vaihtelun ja muutoksen vaikutuksia pystyKuva 7. Ilmatieteenlaitoksen julkaiseman avoimen sadanta-aineiston perusteella pinnankorkeusvaihtelun voimistumista aseman alueella ei suoraan voi yhdistää sadannassa tapahtuviin muutoksiin, sillä kuukausisadannassa ei havaittu merkittäviä muutoksia. Vuosittaista vaihtelua sadannassa on, mutta ei selvää nousevaa tai laskevaa suuntaa. Mitä suuremmat puut sitä syvemmältä juuret voivat vettä hyödyntää, ja puun kasvaessa myös vedentarve lisääntyy. Kuvaajaan on lisäksi merkitty ilmakuvien perusteella tunnistettuja maankäyttömuutoksia havaintoputkien tuntumassa. Yllä esitetyt esimerkkitapaukset osoittavat, että 1970luvulla perustettujen seuranta-asemien pitkäjänteinen seuranta mahdollistaa maankäyttömuutosten vaikutusten tarkastelun alueilla. 2004). Myös vuosien 2002-2003 poikkeuksellinen kuivuus näkyy alhaisina pinnankorkeuksina (Silander&Järvinen 2004). 10 www.vesitalous.fi POHJAVEDET. Tämä vaatii maanomistajien, alueellisten ELY-keskusten, Metsähallituksen ja Metsäkeskuksen tietojen yhdistämistä. Metsä on kuitenkin selvästi kasvanut ja puubiomassan lisääntyminen näkyy kuvista (ilmakuvat vuosilta 2015, 2017, 2019 ja 2022) selvästi. Pelkkien ilmakuvien avulla ei ole mahdollista tarkentaa havaintoputkien ympärillä näkyvien metsän muutosten vaikutusta pohjaveden pinnankorkeuteen, vaan tätä varten tarvitaan yksityiskohtaiset tiedot metsätaloustoimenpiteistä alueella. Alimmillaan pinnankorkeudet olivat kesällä 2018, jolloin sää oli tavanomaista lämpimämpi ja äärikuivuutta esiintyi. Tämä yhdistettynä kuiviin ja lämpimiin äärioloihin voisi selittää yhä suuremman vuosittaisen pohjaveden pinnankorkeuden vaihtelun alueella. Toimenpiteistä ojitusten vaikutukset tunnetaan ehkä parhaiten, mutta esimerkiksi alueen hydrologian kehittyminen avohakkuun jälkeen metsänkasvun lisääntyessä vaatisi pitkäjänteistä saman paikan seurantaa useita vuosikymmeniä. alueella. Pitkät seuranta-aineistot ja luonnontilaiset vertailualueet usein puuttuvat. Katkoviiva kuvaa havaintojen trendiä. Nuolet osoittavat tavanomaista kuivempia ja/tai lämpimämpiä vuosia. Tähän eivät kuitenkaan yksistään historialliset ilmakuvat riitä, vaan tarvitaan yksityiskohtaista selvitystä maankäyttömuutoksista. Yleisesti metsätaloustoimenpiteiden vaikutuksista pohjavesiin on melko hyvä yleiskuva (Britschgi ym. Viinikkalan pohjavesiaseman (0602) pinnankorkeuksien vuosittainen vaihteluväli on selvästi voimistunut, minkä ohella havaintopisteen 1 pinnankorkeuden tasossa on havaittavissa laskua vuoden 2018 kuivuuden jälkeen
Suomen ympäristö 731. 2016. Boreal Environmental Research 9; 253-261. The effect of forest cutting on the quality of groundwater in large aquifers in Finland. Europe’s groundwater — a key resource under pressure. 1973. Silander, J., Järvinen, A. 2022. 2004. Rusane, K., Finér, L., Antikainen, M., Korkka-Niemi, K., Backman, B., Britschgi, R. Severe Drought in Finland: Modeling Effects on Water Resources and Assessing Climate Change Impacts. Åström, M., Sundström, R., Holmberg, M., Storberg, K-E. Science, 339: 940-943. Multiscale evaluation of the Standardized Precipitation Index as a groundwater drought indicator. Nakayama, T., Wang, Q., Okadera, T. 2016, 20, 1117–1131. 2004. Unesco, 2022. Vuosien 2002-2003 poikkeuksellisen kuivuuden vaikutukset. Hydrol. 11 Vesitalous 2/2023 POHJAVEDET. Earth Syst. EEA, 2022. 2021. European Environmental Agency report. Global patterns of groundwater table depth. Pohjavesiasemien seurantaja tutkimussuunnitelma. Fan, Y., Li, H., Miguez-Macho, G. Soveri, J. 2005. pH of streams in western Finland – a perspective from the Middle Ages into the mid-21st century. Agricultural and Food Science, 14:5-13. Kumar, R., Musuuza, J.L., Van Loon, A.F., Adriaan, J., Teuling, A.J., Barthel, R., Broek, J.T., Mai, J., Samaniego, L., Attinger S. Automatisoidun pohjaveden pinnankorkeusseurannan tuottamat reaaliaikaiset mittaukset tarjoavat jatkossa entistä paremman mahdollisuuden tutkia ja ymmärtää yksityiskohtaisesti maankäytössä sekä ilmastossa tapahtuvien muutosten vaikutuksia pohjaveteen. LIIKEHAKEMISTO VESITALOUS-LEHDEN Kysy tarjousta! ilmoitukset@vesitalous.fi Tuomo Häyrynen 050 585 7996 tään selvittämään vasta maankäyttömuutosten selvittämisen jälkeen. Sensitivity analysis and parameter estimation of anthropogenic water uses for quantifying relation between groundwater overuse and water stress in Mongolia, Ecohydrology & Hydrobiology 21(3): 490-500. Sustainability 11, 2450. 2019. Metsätalouden pohjavesivaikutukset: MEPO-hankkeen loppuraportti 2021. Kirjallisuus Britschgi, R., Piirainen, S., Joensuu, S., Juvonen, J., Ala-aho, P., Karvonen, T., Kauppila, M., Keränen, J., Marttila, H., Nieminen, M., Nieminen, T., Rintala, J., Ronkainen, T., Ronkanen, A-K., Rossi, P., Räsänen, T., Tuominen, S. 2013. https://www.unesco.org/en/articles/groundwater-making-invisible-visible-2022and-beyond. Veijalainen, N., Ahopelto, L., Merttunen, M., Jääskeläinen, J., Britschgi, R., Orvomaa, M., Belinskij, A., Keskinen, M. Vesihallituksen raportti. Sci. Groundwater: Making the invisible in 2022 and beyond
R antaimeytymisen todennäköisyyttä pohjavedenottamoilla selvitettiin yleisluontoisesti Suomen ympäristökeskuksessa maaja metsätalousministeriön sekä ympäristöministeriön rahoittamassa Rantava-hankkeessa. Kirjoittajat ovat toimineet Suomen ympäristökeskuksessa asiantuntijoina pohjavesiin ja niiden suojeluun sekä vedenhankintaan liittyvissä tehtävissä noin 30 vuoden ajan. JARI RINTALA vanhempi tutkija, Suomen ympäristökeskus jari.rintala@syke.fi RITVA BRITSCHGI johtava hydrogeologi, Suomen ympäristökeskus ritva.britschgi@syke.fi Pohjavesialueet vesiympäristössä ja mahdollinen rantaimeytyminen pohjavedenottamoilla Noin 5 000 luokitellusta pohjavesialueesta yli 60 % sijaitsee vesistön tai meren välittömässä läheisyydessä. Taulukko 1. Hankkeessa tarkasteltiin myös aiempia rantaimeytysselvityksiä sekä kuultiin elinkeino-, liikenneja ympäristökeskusten (ELY-keskusten) pohjavesija vesihuoltoasiantuntijoita sekä muutamia vesihuoltolaitosten edustajia. Pohjavesialueita 4 % maapinta-alasta Manner-Suomessa pohjavesialueita on lähes 5 000 ja niiden yhteispinta-ala on noin 12 500 km². Samassa yhteydessä on tarkasteltu myös pohjavesialueiden pohjaveden merkitystä vesiekosysteemeille ja vuorovaikutusta vesistöihin. Hanke toteutettiin pääosin paikkatietotarkasteluna, jossa keskeisenä lähtöaineistona olivat ympäristöhallinnon pohjavesitietojärjestelmä (POVET) sekä vesihuollon tietojärjestelmä (VEETI) ja aiemmin käytössä ollut vesihuoltolaitostietojärjestelmä (VELVET). Yli 700 pohjavedenottamoa sijaitsee vesistön läheisyydessä ja näistä noin 200 ottamolla arvioidaan osan pumpatusta vedestä olevan rantaimeytynyttä pintavettä. Rantaimeytymisestä puhutaan silloin, kun pintavettä kulkeutuu vesistöstä tai merestä pohjavesimuodostumaan. Pääosalla näistä alueista pohjavettä purkautuu ympäristöön ja monet merkittävät vesiekosysteemit voivat olla pohjavedestä riippuvaisia. Pohjavesialueluokka Pohjavesialueiden lukumäärä (kpl) Pohjavesialueiden pinta-ala (km²) Muodostumisalueiden pinta-ala (km²) Arvio muodostuvan pohjaveden määrästä (1 000 m³/d) 1 (+I) 1 432 3 373 1 742 1 488 1E 331 2 563 1 700 1 294 2 (+II) 1 751 3 361 1 820 1 249 2E 408 1 625 1 019 708 E 75 115 65 43 III 949 1 461 618 499 Yhteensä 4 946 12 498 6 964 5 281 12 www.vesitalous.fi POHJAVEDET. Hydrogeologiset olosuhteet ja vesistöjen määrä vaikuttavat merkittävästi rantaimeytymisen todennäköisyyteen. 2018). Pohjavesialueiden lukumäärät, pinta-alat ja arvio muodostuvan pohjaveden määrästä pohjavesialueluokittain (POVET 30.12.2022). Luokittelu ja määrittely on saatu valmiiksi lukuun ottamatta muutamaa Lapin kuntaa. Pohjavesialueita on luokiteltu ja määritelty ELY-keskuksissa vuodesta 2015 lähtien vesienhoidon ja merenhoidon järjestämisestä (1299/2004) annetun lain mukaisesti (Britschgi ym. Pohjavesialueiden varsinaisten muodostumisalueiden pinta-ala on yhteensä lähes 7 000 km² (Taulukko 1 )
Uudenmaan ja Varsinais-Suomen ELY-keskusten alueella vastaava osuus on alle 40 %. Salpausselkien laajojen hiekkaja soramuodostumien alueilla Hämeessä, Kaakkois-Suomessa, Uudellamaalla ja Pohjois-Karjalassa on pohjavesialueiden osuus maapinta-alasta 8–10 %. Meren läheisyydessä sijaitsee noin sata pohjavesialuetta, joista 40 kuuluu 1-luokkaan. Pohjavesialueet vesiympäristössä Pohjavesialueen pohjavesi on usein hydraulisessa yhteydessä vesistöihin. Yli 60 % pohjavesialueista sijaitsee enintään 200 metrin etäisyydellä järvestä. Pohjavesialueita on 4 % ja muodostumisalueita alle 2 % Suomen maapinta-alasta. Jokia on pohjavesialueilla tai enintään 200 metrin etäisyydellä pohjavesialueesta lähes 15 000 kilometriä. Pohjavesialueelle kaivettuja tai rakennettuja vesialtaita on etenkin Etelä-Pohjanmaan ELY-keskuksen alueella. 13 Vesitalous 2/2023 POHJAVEDET. Pohjavettä purkautuu ympäröiviin järviin, lampiin, jokiin ja puroihin. Pintaja pohjaveden vuorovaikutuksella voi olla suuri merkitys vesimuodostumien veden määrään ja laatuun. Näistä lähes puolet sijaitsee Uudellamaalla. Esimerkiksi Etelä-Savossa, Kainuussa ja Pohjois-Karjalassa yli 90 % pohjavesialueista sijaitsee järven läheisyydessä. Pohjavesialueiden rajausten sisällä sijaitsevien järvien ja lampien yhteispinta-ala on 550 km² eli yli 4 % pohjavesialueiden yhteispinta-alasta. Esimerkiksi Vantaanjoki kulkee kymmenen pohjavesialueen läpi. Jokia on selvästi eniten Lapissa ja vähiten Pirkanmaalla. Tämä on yli kaksi kertaa enemmän kuin muiden ELY-keskusten alueilla. Kuva 2. Alueelliset erot ovat suuret. Suluissa on esitetty vesistöjen osuus ELY-keskusten kokonaispinta-alasta (ilman merialueita). Järvien ja lampien osuus pohjavesialueiden pinta-alasta on selvästi suurin Etelä-Savossa ja pienin Uudenmaan, Varsinais-Suomen ja Etelä-Pohjanmaan ELY-keskusten alueella (Kuva 1 ). Toisinaan pintavettä imeytyy vesistöistä pohjavesialueelle, jolloin puhutaan rantaimeytymisestä. Pohjavesialueiden laajuus ja määrä vaihtelevat huomattavasti eri osissa maata johtuen glasifluviaalisten muodostumien epätasaisesta alueellisesta jakaumasta. Pohjavesi ylläpitää arvokkaita vesiekosysteemejä Pohjavesialue, jonka pohjavedestä merkittävä pintavesitai maaekosysteemi on suoraan riippuvainen, luokitellaan Merkkien selitys Vesistöjen osuus pohjavesialueista <2% 2–4% 4–6% 6–8% >8% YmpäristöELYt (Hall100) Kuva 1. Pohjavesialueiden pintaalan keskiarvo on 2,5 km² ja mediaani lähes 1,4 km². Pohjavesialueilla on paljon jokia tai ne rajoittuvat jokeen. Vesistöjen osuus pohjavesialueista ELY-keskuksittain. Nämä ovat usein syntyneet maaainestenoton seurauksena
2022, Lapinlampi 2021). Vähävesistöisillä rannikkoalueilla, kuten EteläPohjanmaan ELY-keskuksen alueella, vesistöjen läheisyydessä oli alle 30 % ottamoista. Laskujoettomien, yleensä kaivettujen, pohjavesilampien välittömässä läheisyydessä sijaitsi runsaat 100 pohjavedenottamoa. Myös järven, lammen, joen, uoman tai suon ekosysteemi voi olla pohjavedestä riippuvainen. E-luokan pohjavesialueita on 814. Suoralla riippuvuudella tarkoitetaan tässä ekosysteemin olevan primääri alueen pohjavedestä riippuvainen kohde. Meren läheisyydessä sijaitsi 36 pohjavedenottamoa, joista toiminnassa oli 15. Tällaisia ottamoita oli noin 1700, joista runsaat 20 oli tekopohjavedenottamoita ja lähes 60 kallioporakaivoja. Kemira, 1/3 vaaka 14 www.vesitalous.fi POHJAVEDET Kohti parempaa energiatehokkuutta HALUATKO OPPIA, KUINKA JÄTEVEDENPUHDISTAMOT VOIVAT VASTATA NOUSEVIIN ENERGIAHINTOIHIN, RESURSSIEN NIUKKUUTEEN JA TIUKENTUVIIN SÄÄDÖKSIIN, SAMALLA KUN NE VOIVAT SÄILYTTÄÄ VAKAAN JA TULEVAISUUDEN KESTÄVÄN TOIMINNAN. Monet vedenottamot sijaitsevat vesistön läheisyydessä Rantava-hankkeessa tarkasteltiin erityisesti toiminnassa olevia vedenottamoita, jotka sijaitsivat alle 300 metrin etäisyydellä vesistöstä tai merestä. Vedenottamoiden määrä muuttuu jatkuvasti, sillä veden käyttötarpeen muuttuessa tai veden laadussa tai määrässä esiintyneiden ongelmien seurauksena uusia ottamoita otetaan käyttöön ja vanhoja poistetaan käytöstä tai siirretään varalle. Tekopohjavedenottamoiden, mukaan lukien rantaimeytyslaitokset, merkitys Suomen vesihuollossa on kasvanut viime vuosikymmeninä ja monien suurten kaupunkien vedenhankinta pohjautuu pintaveteen tai siitä muodostettuun tekopohjaveteen. Pääosasta pohjavedenottamoita vettä otettiin melko pieniä määriä. Rantava-hankkeessa tarkasteltiin pohjavedenottamoita, joista vuosina 2010–2020 oli otettu vettä yli 5 m³/d vuosikeskiarvona. Yleisin pohjavedestä suoraan riippuvainen ekosysteemi on luonnontilainen tai luonnontilaisen kaltainen lähde, joita pohjavesialueilta tai niiden läheisyydestä on kartoitettu lähes 1 000. Suurimmat meren lähistön vedenottamoista olivat Hangossa, jossa onkin laajasti tutkittu pohjavesimuodostumien ja meren välistä vuorovaikutusta (Luoma & Okkonen 2014). JärviSuomessa suurin osa vedenottamoista sijoittui vesistön lähelle. Tällaisia ottamoja oli runsaat 400 järvien ja lähes 300 jokien läheisyydessä. Tällaiseksi ei katsota kohdetta, johon pohjavesi välillisesti virtaa joen, uoman tai puron kautta. Esimerkiksi Etelä-Savossa tällaisia ottamoita oli 70 %. Paljon pohjavedenottamoita, otetut vesimäärät pääosin pieniä Ympäristöhallinnon vesihuoltoja pohjavesitietojärjestelmissä (VEETI, VELVET, POVET) on tiedot lähes 2 600 pohjavedenottamosta ja niihin linkitettyjä vedenottokaivoja on runsaat 3000. (Juuti ym. Merkittäviä pohjavesivaikutteisia järviä ovat esimerkiksi Savitaipaleen Kuolimo, Kuopion Valkeinen ja Nurmijärven Sääksjärvi. Läheskään kaikki vedenottamot eivät ole enää toiminnassa. Pääosin E-luokka on lisämääreenä joko 1tai 2-luokan pohjavesialueelle. WWW.KEMIRA.COM/ENERGY-EFFICIENCY. E-luokkaan. Lähes puolesta pohjavedenottamoista vettä otettiin alle 100 m³/d, mutta niiltä pumpatun veden osuus oli alle 5 % kaikesta otetusta pohjavedestä. Noin 30 % kaikesta pohjavedestä otettiin 20 suurimmasta ottamosta, joista 12 oli tekopohjavedenottamoa, 6 pohjavedenottamoa ja 2 rantaimeytykseen perustuvaa ottamoa
Suunnitellussa rantaimeytyksessä vedenottokaivot sijoitetaan yleensä hyvin vettä johtavaan soratai hiekkakerrostumaan alle 100 metrin etäisyydelle vesistöstä (Kivimäki 1995). Usein rantaimeytyminen pohjavedenottamoilla on suunnittelematonta, eikä rantaimeytyneen veden osuutta tunneta tai sen osuus on vähäinen verrattuna luontaiseen pohjaveteen. Toisaalta pintavesi voi heikentää pohjaveden laatua ja lisätä veden käsittelytarvetta vedenottamolla. Pohjavedenottamolle imeytyvän pintaveden määrään ja laatuun vaikuttavat pohjaveden virtausolosuhteet sekä Kuva 3. Veden pinnan laskuun reagoitiin vähentämällä vedenottoa (alakuva). Toisinaan vedenottokaivot ovat huomattavasti kauempanakin vesistöstä. Se lisää pohjavesimuodostuman veden määrää vähentäen siten vedenottokaivojen kuivumista sekä pohjaveden pinnan vaihtelua, ja siten osaltaan edistää myös pohjavedestä riippuvaisten vesiekosysteemien vesitalouden turvaamista. Rantaimeytyksen hyödyntäminen pohjavedenottamolla voi olla joko suunniteltua tai sitä tapahtuu tiedostamatta. Rantaimeytymisen määrä saattaa vaihdella eri vuodenaikoina ja siihen vaikuttavat etenkin vesistöjen pintojen korkeus ja otetun pohjaveden määrä, jonka seurauksena pohjavedenpinta voi laskea vedenottokaivon läheisyydessä useita metrejä (Kuva 3 ). 10000 20000 30000 40000 50000 60000 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 m ³/ d 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 36 54 36 63 1 36 72 2 36 81 4 36 93 7 37 02 6 37 11 8 37 21 37 33 37 42 2 37 51 4 37 60 5 37 78 7 37 94 38 06 1 38 15 3 38 24 5 38 33 6 38 48 7 38 61 38 70 1 38 79 1 38 88 3 39 03 6 39 12 8 39 21 7 39 37 39 49 1 39 58 2 39 67 6 39 79 7 m (m py ) P1 P2 P4 15 Vesitalous 2/2023 POHJAVEDET. Esimerkiksi Suomen merkittävimmällä rantaimeytyslaitoksella Kuopion Jänneniemellä vedenottokaivoja on yli 400 metrin etäisyydellä vesistöstä. Vuoden 2003 kuivuusjakso ja lisääntynyt vedenotto näkyi Lounais-Suomessa sijaitsevalla vedenottamolla pohjaveden pinnan laskuna useilla metreillä (yläkuva). Rantaimeytymisen vaikutukset pohjavedenottamolla Pintaveden imeytymisellä pohjavesimuodostumaan voi olla joko myönteisiä tai kielteisiä vaikutuksia
16 www.vesitalous.fi POHJAVEDET. 2017). Pintavedessä on yleensä huomattavasti enemmän orgaanista hiiltä (TOC) kuin pohjavedessä. Tästä syystä arviointi painottui pohjavedenottamoihin, jotka sijaitsivat alle 300 metrin etäisyydellä vesistöistä. Pintaveden orgaaninen aines vähenee merkittävästi maaperäja pohjavesiprosesseissa, esimerkiksi isoimmilla tekopohjavesilaitoksilla vähenemä on ollut 75–80 % (Jokela ym. Rantaimeytyminen voi kohottaa myös pohjaveden lämpötilaa. Tarkastelussa hyödynnettiin vedenottamoalueiden pohjaveden korkeusja laatutietoja, vesistöjen korkeustietoja ja ranta-alueiden maaperätietoja, joista tuotettiin kattava paikkatietoaineisto (Kuva 4 ). Useilta vedenottamoalueilta paljon korkeusja laatutietoja Rantava-hankkeen keskeisenä tavoitteena oli selvittää pohjavedenottamoiden sijainti suhteessa vesistöihin sekä arvioida yleisluontoisesti rantaimeytymisen todennäköisyyttä vedenottamoilla. 2020). E-luokka: pohjavesialue, jonka pohjavedestä pintavesitai maaekosysteemi on suoraan riippuvainen. Rantaimeytymistä hyödynnetään vedenottamoilla lähinnä silloin, kun imeytyvä pintavesi on hyvälaatuista ja sisältää vähän humusta. Myös pintaveden osuus suhteessa pohjaveden määrään vaikuttaa merkittävästi pumpattavan veden laatuun. Orgaanisen aineksen hajoaminen pohjavedessä aiheuttaa hapen kulumista, hiilidioksidin muodostumista sekä edelleen raudan ja mangaanin liukenemista. Lammista ja ojista imeytyvä vesi ei vaikuta merkittävästi pohjavesialueiden pohjaveden määrään, mutta niiden vesi voi heikentää pohjaveden laatua erityisesti, jos kyseessä ovat humuspitoiset suovedet. vesistön pohjasedimentin ominaisuudet. 2-luokka: muu vedenhankintakäyttöön soveltuva pohjavesialue, joka pohjaveden antoisuuden ja muiden ominaisuuksiensa perusteella soveltuu 1-luokassa tarkoitettuun käyttöön. Esimerkiksi Rusutjärven ja Jäniksenlinnan tekopohjavesilaitoksilla imeytetyn pintaveden TOC-pitoisuus on ollut 5–6 mg/. I-III: aiemmin käytössä ollut luokitus, jossa I = vedenhankintaa varten tärkeä, II = vedenhankintaan soveltuva ja III = muu pohjavesialue. Merkkien selitys Pohjavesialue Pohjavesialueen muodostumisalue Pohjavesialueen/muodostumisalueen raja vesialueelta Hiekka/sora ranta-alueella Järvi (pinnan korkeus (punaiset luvut)) Pohjavedenottamo (pinnan korkeus, korkeuden vaihteluväli; havaintojen lkm) Laskujoeton järvi (pinnan korkeus (siniset luvut)) Tietolaatikko 1-luokka: vedenhankintaa varten tärkeä pohjavesialue, jonka vettä käytetään tai jota on tarkoitus käyttää yhdyskunnan vedenhankintaan taikka talousvetenä enemmän kuin keskimäärin 10 kuutiometriä vuorokaudessa tai yli viidenkymmenen ihmisen tarpeisiin. Arvioinnissa kiinnitettiin huomiota ensi sijassa rantaimeytymisen mahdollisiin vaikutuksiin vedenottamoalueen veden laatuun, ei niinkään vedenottamolta saatavan veden määrään. Rantava-hankkeessa hyödynnettiin vedenottamoalueiden pohjaveden korkeusja laatutietoja, vesistöjen korkeustietoja ja ranta-alueiden maaperätietoja, joista tuotettiin kattava paikkatietoaineisto. (Hatva 2004). Kuva 4. Pintaveden aiheuttamat laatumuutokset tasoittuvat pohjavesimuodostumassa yleensä melko lyhyellä kulkeutumismatkalla (Jylhä-Ollila ym
Rantaimeytyminen todennäköistä 200 vedenottamolla Rantava-hankkeessa vedenottamot luokiteltiin neljään pääryhmään (Taulukko 2 ). 17 Vesitalous 2/2023 POHJAVEDET. Todennäköisten rantaimeytyslaitosten suhteellinen osuus kaikista pohjavedenottamoista oli suurin Etelä-Savossa ja pienin EteläPohjanmaalla (Kuva 5 ). Ranta imeytymisluokka Vedenottamot (kpl) Rantaimeytymislähde Keskimääräinen vedenottomäärä yhteensä (v. Näillä ottamoilla rantaimeytymistä voi tapahtua esimerkiksi silloin, jos vettä otettaisiin vedenottoluvan mahdollistama määrä. Kattavimmat korkeustiedot yleensä saatiin niiltä alueilta, joilla käytössä oli automaattisia mittareita. Arvioinnissa tarkasteltiin myös rantaimeytymistä kuvaavia pohjaveden laatuparametreja, kuten orgaanisen kokonaishiilen, hapen ja raudan pitoisuuksia. kaivettu) Rantaimeytyminen todennäköistä 204 143 28 5 28 178 703 Rantaimeytyminen mahdollista 288 133 83 5 67 126 528 Rantaimeytyminen ei todennäköistä 325 138 152 5 30 123 974 Ottamo etäällä vesistöstä, ei todennäköisesti ranta imeytymistä 926 314 217 Merkkien selitys Rantaimeytys otta moiden osuus <5 % 5–10 % 10–20% 20–40% >40% Ympäristö-ELYt Kuva 5. Lisäksi on esitetty vesistötyyppi, mistä imeytymistä tapahtuu sekä ryhmittäin otetut keskimääräiset vedenottomäärät (v.2010–2020). Lisäksi rantaimeytymisen arvioitiin olevan mahdollista yhteensä yli 250 ottamolla. Pohjavedenottamoiden ryhmittely rantaimeytymisen todennäköisyyden perusteella. Esimerkiksi orgaanisen kokonaishiilen analyysitietoja oli lähes 700 vedenottamoalueelta, yhteensä lähes 10 000 havaintoa. Rantaimeytyneen veden osuus voi vaihdella ottamoilla merkittävästi. Rantaimeytyminen arvioitiin todennäköiseksi yli 200 toiminnassa olevalla ottamolla. Myös tässä ryhmässä oli muutamia vedenottamoita, joissa esimerkiksi isotooppitutkimusten perusteella oli todettu tapahtuvan rantaimeytymistä. Paikoin rantaimeytymisen arvioinnissa jouduttiin tyytymään vähäiseen ja melko vanhaan havaintotietoon. 2010-2020) Järvi Joki Meri Laskujoeton lampi (yl. Lisäksi määriteltiin alaryhmät, jos imeytymisen arvioitiin tapahtuvan laskujoettomasta lammesta tai kaivetusta altaasta. Etäällä (> 300 m) vesistöstä sijaitsevat ottamot käsiteltiin omana ryhmänään. Pohjaveden korkeustietoja oli POVET-järjestelmässä käytettävissä noin 1 400 ottamoalueelta, yhteensä lähes 700 000 havaintoa. Keskimäärin näiltä ottamoilta oli vettä otettu vuosina 2010–2020 noin 40 % vedenottolupien mahdollistamasta määrästä. Todennäköisten rantaimeytysottamoiden osuus kaikista pohjavedenottamoista ELY-keskuksittain. Taulukko 2
Kainuussa rantaimeytymistä tapahtuu paljon laskuojattomista lammista. Rantaimeytyminen on yleisintä järvistä (Kuva 6 ). EteläSavossa ja Keski-Suomessa rantaimeytymistä tapahtuu lähes yksinomaan järvistä. Rantaimeytymisen todennäköisyyttä arvioitiin ensi sijassa pohjaveden pinnan ja vedenottokaivon lähistöllä sijaitsevan järven pinnan korkeusvaihtelusta. 86 86,2 86,4 86,6 86,8 87 87,2 87,4 87,6 87,8 41 96 1 42 04 3 42 12 4 42 20 5 42 28 6 42 36 8 42 44 9 42 53 1 42 61 2 42 69 4 42 77 6 42 85 7 42 93 9 43 02 1 43 10 3 43 18 4 43 26 5 43 34 6 43 42 8 43 50 9 43 59 43 67 3 43 75 4 43 83 6 43 91 7 43 99 8 44 07 9 44 16 1 44 24 2 44 32 3 44 40 5 44 48 6 m (m py ) Pohjavesi Pintavesi 18 www.vesitalous.fi POHJAVEDET. Etenkin EteläPohjanmaalla ja VarsinaisSuomessa vedenottamoiden lähialueilla sijaitsee paljon kaivettuja lammikoita, joilla voi olla haitallisia vaikutuksia vedenottamoiden raakaveden laatuun. Kuva 6. Uudenmaan alueella tyypillisin rantaimeytymislähde on joki
Pohjaveden korkeuden ja eräiden laatuparametrien seurannassa voidaan hyödyntää automaattimittareita, jolloin pohjavesistä saadaan ajantasaista tietoa ja mahdolliset pinnankorkeusja laatumuutokset havaitaan nopeasti. Kuva 7. Water Resources Research, 59, e2022WR033056. Jylhä-Ollila , M , Laine-Kaulio , H , Niinikoski-Fusswinkel , P , Leveinen , J & Koivusalo , H. 2012). Juuti, P. Suomen ympäristö 24/2012. 1995. Suomen ympäristökeskuksen moniste 255. 2017. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 22/2021.489 s. Tekopohjavesilaitosten vedenottamoalueilla TOC-pitoisuus on keskimäärin 1,8 mg/?. Rantaimeytymisen huomioiminen vesihuoltolaitoksilla Rantaimeytyminen on usein monimutkainen prosessi, sillä hydrologiset olosuhteet voivat muuttua nopeasti, mikä vaikuttaa imeytyvän veden määrään ja laatuun. Vienonen, S., Rintala, J., Orvomaa, M., Santala, E., & Maunula, M. doi/10.1007/s10040-020-02127-9. Vesija ympäristöhallituksen monistesarja 573. 1343-1357. 28 , no. Luoma, S. S., Lipponen, A. Ilmastonmuutos voi vaikuttaa rantaimeytyvän veden laatuun ja määrään etenkin pienissä vesistöissä ja pohjavesimuodostumissa. Jokela, P., Eskola, T., Heinonen, T., Tanttu, U., Tyrväinen, J. and Artimo, A. Pohjavedenottamoalueilla, joilla todennäköisesti tapahtuu rantaimeytymistä, oli pohjaveden TOC-pitoisuus keskimäärin 1,3 mg/?. Myös tulvien ajankohdan arvioidaan muuttuvan ja esiintyvän nykyistä epäsäännöllisemmin esimerkiksi talvikautena. Etäällä vesistöistä sijaitsevilla tai pohjaveden ottamoalueilla, joilla rantaimeytymisen arvioitiin olevan epätodennäköistä, TOC-pitoisuuden mediaani oli 1,0–1,1 mg/?. M., Luonsi, A. Pohjavesialueet – opas määrittämiseen, luokitteluun ja suojelusuunnitelmien laadintaan. Lapinlampi, T. Kirjallisuus Britschgi, R., Rintala, J. O. 2020 , ‘ Water quality changes and organic matter removal using natural bank infiltration at a boreal lake in Finland ‘ , Hydrogeology Journal , vol. Raw water quality and pretreatment in managed aquifer recharge for drinking water production in Finland. Lisäksi voidaan analysoida esimerkiksi pohjaveden orgaanisen aineksen, mangaanin, raudan ja hapen pitoisuudet. Rantaimeytymistä selvitettäessä pohjaveden ja vesistön hapen ja vedyn isotooppien mittaus ja vertailu on monissa tapauksissa yksinkertainen ja tehokas tapa määrittää rantaimeytyneen veden osuus ottamolla (Yapiyev ym. Havaintoja pohjavesialueiden sekä tekopohjavesija rantaimeytyslaitosten veden laadusta. P., Katko, T. TOC-pitoisuus vaihteli eri vuoden aikoina otetuissa pohjavesinäytteissä. Public Works Management and Policy. Stable water isotopes as an indicator of surface water intrusion in shallow aquifer wells: A cold climate perspective. 135 s. Näytteenottopaikan sijainti on esitetty kuvassa 4. 2022. 2004. 2021. Rantaimeytys tekopohjaveden muodostamismenetelmänä. 2023. 2012 Ilmastonmuutoksen vaikutukset ja sopeutumistarpeet vesihuollossa. & Okkonen, J. Vesihuoltolaitokset 2014. Nämä muutokset voidaan havaita, mikäli pohjaveden laatua sekä pohjaja pintaveden pinnankorkeutta seurataan eri vuodenaikoina. 86 s. Kivimäki, A-L. Potentiaalisilla rantaimeytyslaitoksilla kannattaa varautua siihen, että ilmastonmuutoksen seurauksena pintaveden imeytymisessä pohjavesimuodostumaan tapahtuu muutoksia. doi/10.1177/1087724X221100554. Water 2017, 9, 138; doi/10.3390/w9020138. 142 s. Vesilaitokset. Hatva, T. Orgaanisen kokonaishiilen pitoisuuksissa voidaan havaita myös vuodenaikaisvaihtelua (Kuva 7 ). Groundwater Option in Raw Water Source Selection and Related Policy Changes in Finland. https://doi.org/10.1029/2022WR033056. Ympäristöhallinnon ohjeita 3/2018. Impacts of future climate change and Baltic Sea level rise on groundwater recharge, groundwater levels, and surface leakage in the Hanko aquifer in southern Finland. Pitkien kuivuusjaksojen sekä voimakkaiden sadejaksojen oletetaan yleistyvän, minkä seurauksena vedenpinnan korkeuksien vaihtelu vesistöissä ja pohjavesimuodostumissa lisääntyy (Vienonen ym. S., Juuti, R. Elokuu Toukokuu 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 m g/ l 19 Vesitalous 2/2023 POHJAVEDET. 2023). M., Ala-Aho, P., & Marttila, H. 51 s. 4 , pp. 2018. 2014. Yapiyev, V., Rossi, P. Water 6, 3671-3700. Pintaveden tahatonta kulkeutumista pohjavedenottamolle voidaan säädellä vähentämällä otettavia vesimääriä tai rakentamalla vedenottokaivoja etäämmälle vesistöstä. & Puharinen, S-T
20 www.vesitalous.fi POHJAVEDET. Hyvin rakennetussa kaivossa betonirenkaiden muoto estää osaltaan pintavesien pääsyn kaivoon. T alousvesikäyttöön tarkoitetuissa betonirengaskaivoissa on havaittu yleinen rakenneongelma, joka voi vaikuttaa kaivoveden laatuun merkittävästi. Noin puolet yksityisten betonirengaskaivojen renkaista on asennettu väärinpäin. (Virtanen 2022) JANIKA KANTO tutkija, Satakunnan ammattikorkeakoulu, Tutkimuskeskus WANDER janika.kanto@samk.fi AINO PELTO-HUIKKO lehtori, DI, Satakunnan ammattikorkeakoulu, Tutkimuskeskus WANDER aino.pelto-huikko@samk.fi Betonirengaskaivot ovat perinteinen osa vedenhankintaa. Jos renkaat asennetaan naarashuullos ylöspäin, johtaa renkaan reunan porrastus kaivon kannen päältä sadeja sulamisvedet sekä niiden mukana tulevat epäpuhtaudet, kuten lintujen jätökset, kaivoon. Vanhassa betonirengaskaivossa renkaat on asennettu oikein uroshuullos ylöspäin. Betonirengaskaivojen rakenneongelma aiheuttaa pintavesien pääsyn kaivoihin Oman kaivon tarkistaminen y Kaivon veden laatu ja määrä kannattaa tarkistaa ympäri vuoden y Kaivon rakenteiden kunto kannattaa tarkistaa säännöllisesti esimerkiksi keväisin y Kaivon renkaiden kätisyyden voi tarkistaa kaivon yläreunasta y Kaivon renkaiden väärästä kätisyydestä voi kertoa sisäpuolella näkyvät valumajäljet ( Kuva 1) Kuva 1. Betonirenkaissa oleva uroshuullos tulisi olla kaivossa ylöspäin, kuten kuvassa 2 , ja päällä renkaan huullokseen sopiva naarashuulloksellinen kansi. Ongelma on vielä suurempi isoilla vedenottamoilla, joiden kaivoista suurin osa on rakennettu renkaat väärinpäin. Väärinpäin olevan betonirengaskaivon yläreunassa näkyy tummia valumajälkiä. Mikäli rengaskaivon betonirenkaat on asennettu väärinpäin, pintavedet pääsevät valumaan kaivoon renkaiden tai renkaiden ja kannen välistä. Niitä on sekä yksityisessä käytössä että vesiosuuskunnilla ja pienillä vedenottamoilla. Pintavesien pääsy kaivoon heikentää vedenlaatua. (Kuva: Pertti Virtanen) Kuva 2