Search

Nopeasti kehittyvissä kaupungeissa on suuri prosenttiosuus läpäisemättömiä pintoja. Nämä pinnat muuttavat rankkasateen veden hulevedeksi, joka kuljettaa haitta-aineita pintavesistöihin ilman käsittelyä. Hulevedet tunnetaan pääasiallisena fosforin (P) hajakuormituslähteenä, ja ne aiheuttavat pintavesien rehevöitymistä, joka heikentää veden laatua. Tässä työssä tutkitaan vuodenaikojen vaikutusta huleveden laatuun tiheästi rakennetussa ympäristössä keskittyen ravinteisiin (typpi ja fosfori) ja kiintoaineisiin (Total Suspended Solids). Työssä arvioidaan erilaisten kansallisten ja paikallisten kriteerien soveltuvuutta huleveden laadun arviointiin. Kaikki tutkitut paikat ovat Tampereen kaupungissa. Nämä ovat kolme Iidesjärveen laskevaa ojaa, kolme Pyhäjärveen laskevaa ojaa ja yksi tulva-altis hulevesiviemäri. TSS:n, sameuden ja ravinteiden laatuparametrien välisiä korrelaatioita hulevedessä on arvioitu kahdentyyppisten mittausten perusteella. Yksi tyyppi on jatkuvatoimiset sameuden ja virtauksen mittaukset, jotka tehdään 2–12 kuukauden jaksoissa vuoden 2021 aikana. Toinen mittaustyyppi on vedenottonäytteiden analyysi kiintoaineen, sameuden ja ravinteiden osalta. Raskasmetallit jätetään tämän työn ulkopuolelle. Hulevesien laadun mallintamiseen ja laskentaan käytettyjen menetelmien yksityiskohtaisen arvioinnin avulla valitaan lineaarinen regressiomenetelmä, jota käytetään sameuden ja kiintoaineen sekä sameuden ja kokonaisfosforin välisten korrelaatioiden määrittämiseen. Sameudella on vahva korrelaatio kiintoaineen kanssa (korrelaation selitysaste R2 > 0,7) kaikissa tutkituissa paikoissa. Sameuden ja kokonaisfosforin väliset korrelaatiot ovat kuitenkin olleet huonoja (R2 < 0,7) yli puolella tutkituista kohteista. Lähtötietojen asianmukainen käsittely parantaa korrelaatioiden luotettavuutta. Lähijärvien kiintoaineen ja kokonaisfosforin kuormituksen määrä on laskettu käyttämällä korrelaatioita ja jatkuvien virtamamittausten dataa. Tutkimustulokset osoittavat, että suurin kuormitus sekä kiintoaineesta että kokonaisfosforista kertyy kaikille tutkituille ojille yhtä lukuun ottamatta kevään aikana. Kuormitusintensiteetti laskee syksyllä 45–96 % välillä (TSS) ja 53–97% välillä (P). Suurin kuorma kevään aikana muodostuu Vuohenojalla (629 417,4 t TSS, 737,7 t P) ja syksyn aikana Vihiojalla (173 844,3 t TSS, 36,8 t P). Hulevesien hallintatoimenpiteet tulee kohdistaa tarkasti näihin kahteen ojaan kriittisimmän vuodenajan eli suurimman vastaavan kuormituksen mukaan. Nämä tulokset auttavat Tampereen kaupungin maankehitysalan ammattilaisia kehittämään parempia hulevesien hallintatoimenpiteitä ja kaavoitusta. Tulokset voivat olla hyödyllisiä myös hulevesien hallintaan tarvittavien käytettävissä olevien resurssien optimoinnissa.

Gypsum (CaSO4 ∙ 2H2 O) amendment is a promising way of decreasing the phosphorus loading of arable lands, and of thus preventing aquatic eutrophication. However, in freshwaters with low sulfate concentrations, gypsum-released sulfate may pose a threat to the biota. To assess such risks, we performed a series of sulfate toxicity tests in the laboratory and conducted field surveys. These field surveys were associated with a large-scale pilot exercise involving spreading gypsum on agricultural fields covering 18% of the Savijoki River catchment area. The gypsum amendment in such fields resulted in about fourfold increase in the mean sulfate concentration for a 2-month period, and a transient, early peak reaching about 220 mg/L. The sulfate concentration gradually decreased almost to the pre-gypsum level after 3 years. Laboratory experiments with Unio crassus mussels and gypsum-spiked river water showed significant effects on the foot movement activity, which was more intense with the highest sulfate concentration (1,100 mg/L) than with the control. The survival of the glochidia after 24 and 48 h exposure was not significantly affected by the sulfate concentrations up to 1,000 mg/L. Neither was the length growth of the moss Fontinalis antipyretica affected. The field studies on benthic algal biomass accrual, mussel and fish density, and Salmo trutta embryo survival did not show gypsum amendment effects. Gypsum treatment did not raise the sulfate concentrations even to a level just close to critical for the biota studied. However, as the effects of sulfate are dependent on both the spatial and temporal contexts, we advocate water quality and biota monitoring with proper temporal and spatial control in rivers within gypsum treatment areas. This article is protected by copyright. All rights reserved.

In this perspective article, we provide recommendations for strengthening the policy framework for protecting the Baltic Sea from agricultural nutrient pollution. The most striking weakness is the lax implementation of prescribed abatement measures, particularly concerning manure management, in most countries. Institutions of the EU should also be leveraged for achieving Baltic Sea Action Plan (BSAP) goals. In contrast to the Helsinki Convention, the European Union has economic, political and legal mandates to further implementation and compliance. Equally important is the need for strengthening of local institutions, particularly Water Boards and independent agricultural advisory services in the eastern Baltic Sea Region countries. There is also an urgent need for implementation of voluntary land-use measures where EU funding available to farmers is more broadly and effectively used by providing it on the basis of estimated abatement performance, which can be realized through modelling. The enormous potential for funding performance-based schemes, manure management infrastructure and advisory services through the EU’s Common Agricultural Policy are currently underutilized.

Highlights • The invertebrate biodiversity across 261 lakes in the Lake Taihu basin was studied. • The α diversity was consistent with the intermediate disturbance hypothesis. • Significant cross-taxon congruence was found between zooplankton and zoobenthos. • Zoobenthos were more sensitive to nutrient increases compared with zooplankton. • Eutrophication causes biodiversity loss and decreases cross-taxon congruence. Eutrophication is a major problem currently impacting many surface water ecosystems. Impacts of increased nutrient concentrations on biodiversity may differ between different scales, different organism groups, and different trophic states. Surveys at different spatial scales have suggested that biodiversity of different taxa may exhibit significant cross-taxon congruence. In our study, we examined the diversity of zooplankton and zoobenthos across 261 lakes in the Lake Taihu watershed, an area that is undergoing a severe eutrophication process. We tested the cross-taxon congruence in species richness and Shannon-Wiener diversity between zooplankton and zoobenthos along a nutrient gradient across the lakes. Our findings were consistent with the intermediate disturbance hypothesis, considering nutrient input as the disturbance. Also, we found significant cross-taxon congruence between zooplankton and zoobenthos diversities. Our results confirmed that excess nutrient levels resulted in diversity loss and community simplification. Zoobenthos were more sensitive to nutrient increases compared with zooplankton, which decreased cross-taxon congruence because these organism groups did not respond similarly to the anthropogenic disturbance.

Increased nutrient loading causes deterioration of receiving surface waters in areas of intensive agriculture. While nitrate and particulate phosphorus load can be efficiently controlled by reducing tillage frequency and increasing vegetation cover, many field studies have shown simultaneously increased loading of bioavailable phosphorus. In the latest phase of the Rural Programme of EU agri-environmental measures, the highest potential to reduce the nutrient loading to receiving waters were the maximum limits for fertilization of arable crops and retaining plant cover on fields with, e.g., no-till methods and uncultivated nature management fields. Due to the latter two measures, the area of vegetation cover has increased since 1995, suggesting clear effects on nutrient loading in the catchment scale as well. We modeled the effectiveness of agri-environmental measures to reduce phosphorus and nitrogen loads to waters and additionally tested the performance of the dynamic, process-based INCA-P (Integrated Nutrients in Catchments—Phosphorus) model to simulate P dynamics in an agricultural catchment. We concluded that INCA-P was able to simulate both fast (immediate) and slow (non-immediate) processes that influence P loading from catchments. Based on our model simulations, it was also evident that no-till methods had increased bioavailable P load to receiving waters, even though total P and total N loading were reduced.

Following decades of international collaboration to restore the Baltic Sea, we provide an assessment of the domestic implementation of measures agreed to limit diffuse agricultural pollution and the patterns of policy instruments applied. Despite the Helsinki Convention being unusually specific in detailing what measures countries should introduce, we find many shortcomings. These are most pronounced in the larger countries (Poland, Germany and Russia), while smaller countries perform better, notably Sweden and Estonia. The patterns of policy instruments applied differ, influenced by domestic politics. The limited use of complementary policy instruments suggests that other priorities overrule full and effective implementation, with engagement mirroring the advantages that a restored Baltic Sea can bring to countries. Using the European Agricultural Fund for Rural Development to support farmers in managing nutrients, particularly advisory services and investments in modern manure management technologies, represents a significant opportunity for reducing agricultural pollution in most countries. Supplementary Information The online version contains supplementary material available at 10.1007/s13280-021-01549-3.

Science-informed, reductionist policy has systematically failed to address wicked situations. Such situations are highly interconnected and unpredictable. As a consequence, the implementation of so-called desirable interventions can lead to the export of vulnerabilities within and across different societal domains, sectors, intersections and scales. Systemic practice is an emerging field, and highlights the need to enrich scientific inquiry and policy actions through action learning with an “extended peer community'' as a means to navigate wicked situations. In this paper, we report on the potential of game co-design as a systemic practice to improve the situation of Baltic Sea nutrient enrichment. Findings from water catchments in Finland, Sweden and Poland suggest that the co-design of serious games can both enhance the comprehension of wicked situations, and foster self-organized concerted action without imposing a convergence of perspectives amongst diverse stakeholders.

Maatalous ja metsätalous vaikuttavat Suomen vesistöjen tilaan laaja-alaisesti. Maatalouden vesistövaikutukset ovat seurausta etenkin vuotuisista lannoituksista ja maanmuokkauksesta. Metsätalouden vesistövaikutukset taas johtuvat erityisesti valuma-alueiden ojituksista ja uomien perkaamisesta sekä hakkuista. Molemmilla sektoreilla tehokas maankuivatus ja maaperän muokkaus aiheuttavat ravinteiden, kiintoaineen ja humuksen hajakuormitusta vesistöihin. Hajakuormituksen vesistövaikutukset ilmenevät rehevöitymisenä ja vesistöjen tummumisena, uomien liettymisenä ja ekologisen tilan heikkenemisenä. EU:n vesipuitedirektiivi edellyttää vesistövaikutusten seurantaa, jos maankäytön aiheuttama hajakuormitus muodostaa merkittävän riskin sille, että hyvän ekologisen tilan ympäristötavoitetta ei saavuteta. Maatalouden ja metsätalouden hajakuormituksen vaikutuksia vedenlaatuun ja vesien ekologiseen tilaan on seurattu valtakunnallisesti vuodesta 2008 lähtien yli sadan järvi- ja jokikohteen muodostaman ns. MaaMet-seurantaverkon avulla. Raporttiin koottiin MaaMet-seurantaohjelman vuosien 2008–2020 seurannan tulokset. Työn pääpaino on ekologisen tilan, vedenlaadun ja biologisten tekijöiden, ja maankäytön välisten yhteyksien sekä ajallisen vaihtelun tarkastelussa. Tilan arviointi perustui vesienhoidon kolmannen suunnittelukierroksen luokittelukriteereihin. Seurantaverkon tulokset rinnastettiin ihmistoiminnan vähiten vaikuttamien ympäristöhallinnon seurantakohteiden tuloksiin. Maatalousalueiden jokia ja -järviä luonnehtivat korkeat ravinnepitoisuudet, selvästi muuttuneet biologiset yhteisöt ja heikentynyt ekologinen tila. Valuma-alueen peltoisuus selitti merkittävästi vedenlaadun ja biologisten muuttujien vuosien 2008–2020 keskimääräistä tilaa. Peltojen suurempi osuus valuma-alueella johti heikompaan vedenlaatuun ja ekologiseen tilaan. Metsätalousalueiden jokikohteilla ja järvissä tapahtuneet muutokset olivat suhteessa pienempiä kuin maatalousalueilla, mutta myös niiden ekologinen tila oli selvästi heikentynyt. Metsätalouskohteita luonnehtivat etenkin korkeat orgaanisen typen ja hiilen pitoisuudet, jotka liittyivät valuma-alueen turvemaiden ojituksiin ja metsien hakkuisiin. Mitä suurempi osuus turvemaista oli ojitettu, sitä heikompi vedenlaatu jokivesissä oli. Metsätalouden vaikutukset ilmenivät voimakkaammin jokikohteilla kuin järvissä. Yhtenäistä muutosta vedenlaadussa ja ekologisessa tilassa ei seurantajaksolla 2008–2020 havaittu. Yksittäisillä jokikohteilla ja järvillä ekologinen tila oli muuttunut vaihtelevasti. Koska ekologisessa tilassa ei havaittu yhtenäistä paranevaa trendiä, ovat vesiensuojelutoimet todennäköisesti olleet riittämättömiä ja huonosti kohdennettuja. Jatkossa seurantaa tulisi kehittää erityisesti metsätalouden toimenpiteiden vaikutusten laajuuden ja intensiteetin tarkemmaksi kuvaamiseksi. Raportissa käsitellään hajakuormitettujen pintavesien vesiensuojelun ja -hoidon kehitystarpeita. Seuranta-aineiston arvo kasvaa seurantavuosien karttuessa. MaaMet-seurantaverkko tuottaa ensi-arvoisen tärkeää valtakunnallista tietoa maatalouden ja metsätalouden hajakuormituksen vaikutuksista vesien tilaan. Valtakunnallisesti kattava ja ajallisesti jatkuva vesistövaikutusten seuranta on välttämätön edellytys kustannustehokkaalle vesienhoidon suunnittelulle.

Highlights • Nutrient and SS estimations were predicted by comparing different approaches. • Peatland drainage strongly affected TN, TP, and SS loads and concentrations. • Uncertainty in estimates captured 29–90% of measured TN, TP, and SS values. • The uncertainty in export coefficients decreased with catchment size. Maintaining and improving surface water quality requires knowledge of nutrient and sediment loads due to past and future land-use practices, but historical data on land cover and its changes are often lacking. In this study, we tested whether land-use-specific export coefficients can be used together with satellite images (Landsat) and/or regional land-use statistics to estimate riverine nutrient loads and concentrations of total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and suspended solids (SS). The study area, Simojoki (3160 km2) in northern Finland, has been intensively drained for peatland forestry since the 1960s. We used different approaches at multiple sub-catchment scales to simulate TN, TP, and SS export in the Simojoki catchment. The uncertainty in estimates based on specific export coefficients was quantified based on historical land-use changes (derived from Landsat data), and an uncertainty boundary was established for each land-use. The uncertainty boundary captured at least 60% of measured values of TN, TP, and SS loads or concentrations. However, the uncertainty in estimates compared with measured values ranged from 7% to 20% for TN, 0% to 18% for TP, and 13% to 43% for SS for different catchments. Some discrepancy between predicted and measured loads and concentrations was expected, as the method did not account for inter-annual variability in hydrological conditions or river processes. However, combining historical land-use change estimates with simple export coefficients can be a practical approach for evaluating the influence on water quality of historical land-use changes such as peatland drainage for forest establishment.

Sulfa II -hankkeessa tuotettiin keinoja happamien sulfaattimaiden aiheuttamien ongelmien käsittelyyn viranomaisten ja turvetuottajien toiminnan tueksi. Hankkeen tavoitteena oli: 1) kehittää malli, joka ennustaa happamuuspiikkien esiintymistä valuma-aluetasolla, 2) kehittää toimintatapoja happaman valumaveden syntymisen ehkäisemiseksi turvetuotannossa, 3) kehittää ja testata menetelmiä, joilla voitaisiin hallita jo syntyneitä happamuusongelmia ja 4) luoda yhtenäinen ohjeistus sulfaattimaaongelman laajuuden määrittämiseksi turvetuotannon lupaprosessin yhteydessä. Happamien sulfaattimaiden aiheuttamien happamuusongelmien arvioimiseksi Suomen ympäristökeskuksen VEMALA -työkaluun kehitettiin malli sulfaatin kulkeutumisesta ja sen vaikutuksesta veden happamuuteen järvi- ja uomaverkostossa. Mallinkehityksen tueksi Pohjois-Pohjanmaalla sijaitsevalla pilottivaluma-alueella suoritettiin vedenlaadun seurantaa ja tarkennettu sulfaattimaiden kartoitus. Turvetuotantoalueiden happamuuden syntymekanismia tarkennettiin olemassa olevaa aineistoa hyödyntäen, ojareunuksiin ja tuotantosaroille kohdistuvalla maanäytteenotolla ja hapettumiskokein laboratorio-olosuhteissa. Tulosten perusteella havaittiin, että ohut yhtenäinen turvekerros suojaa pohjamaata hapettumiselta ja tuotannon aikana hapettumista tapahtuu vain pienillä rajatuilla alueilla ojien reunavyöhykkeillä. Jo muutaman kymmenen sentin yhtenäisen turvekerroksen havaittiin suojaavan sen alla olevaa mineraalimaata merkittävästi hapettumiselta. Maankuivatuksen tehostaminen jälkikäyttövaiheessa voi kuitenkin aiheuttaa merkittävää hapanta vesistökuormitusta, ja riskit tulisi aina tiedostaa toimittaessa happamien sulfaattimaiden vaikutuspiirissä. Neutralointimateriaaleja ja -menetelmiä testattiin hankkeessa sekä laboratoriossa, että maastossa pilot- ja täyden mittakaavan kokeina. Täyden mittakaavan kokeina testattiin ojien vuoraamista paperitehtaan sivulietteellä, OPA-sakalla, sekä niin kutsuttua neutralointikaivoa, jossa neutralointimateriaalina oli granuloitu kalsiumhydroksidi. Hankkeessa julkaistiin myös opas happamien sulfaattimaiden kartoittamiseen turvetuotantoalueilla.

Summary Phytoplankton and bacteria interactions have a significant role in aquatic ecosystem functioning. Associations can range from mutualistic to parasitic, shaping biogeochemical cycles and having a direct influence on phytoplankton growth. How variations in phenotype and sampling location, affect the phytoplankton microbiome is largely unknown. A high‐resolution characterization of the bacterial community in cultures of the dinoflagellate Alexandrium was performed on strains isolated from different geographical locations and at varying anthropogenic impact levels. Microbiomes of Baltic Sea Alexandrium ostenfeldii isolates were dominated by Betaproteobacteria and were consistent over phenotypic and genotypic Alexandrium strain variation, resulting in identification of an A. ostenfeldii core microbiome. Comparisons with in situ bacterial communities showed that taxa found in this A. ostenfeldii core were specifically associated to dinoflagellate dynamics in the Baltic Sea. Microbiomes of Alexandrium tamarense and minutum, isolated from the Mediterranean Sea, differed from those of A. ostenfeldii in bacterial diversity and composition but displayed high consistency, and a core set of bacterial taxa was identified. This indicates that Alexandrium isolates with diverse phenotypes host predictable, species‐specific, core microbiomes reflecting the abiotic conditions from which they were isolated. These findings enable in‐depth studies of potential interactions occurring between Alexandrium and specific bacterial taxa.

Suomessa EU:n direktiivi vesien suojelemisesta maataloudesta peräisin olevien nitraattien aiheuttamalta pilaantumiselta, eli nitraattidirektiivi, pantiin täytäntöön ympäristönsuojelulain nojalla annetulla valtioneuvoston nitraattiasetuksella vuonna 2000. Nitraattiasetus korvattiin uudella asetuksella vuonna 2014. Asetus sisältää nitraattidirektiivin 5 artiklan tarkoittaman toimintaohjelman, jota sovelletaan koko valtakunnan alueella. Se sisältää myös direktiivin edellyttämät hyvän maatalouskäytännön ohjeet. Raportissa esitetään nitraattiasetukseen, eli hyviin maatalouskäytännön ohjeisiin ja toimintaohjelmaan tehdyt muutokset, sekä arvioidaan toimintaohjelman täytäntöönpanoa ja sen vaikutuksia maatalouskäytäntöihin. Vaikutusten arviointia on aiemmin tehty ympäristötuen vaikuttavuuden seurantatutkimuksesta (MYTVAS) saatujen tietojen pohjalta, mutta seurannan päätyttyä vastaavia tietoja ei tällä raportointikerralla ollut käytettävissä. Yleisesti ottaen Suomen pintavesien nitraattipitoisuudet ovat matalalla tasolla muihin Euroopan maihin verrattuna. Seurantajaksolla 2012–2015 pitoisuudet nousivat yhdeksässä Etelä-Suomen maatalousvaltaisten alueiden joessa vain ajoittain lähelle tai yli direktiivin asettaman raja-arvon, eli 25 mg/l nitraattia. Vuodesta 1996 lähtien pintavesien nitraattipitoisuudet ovat pysyneet pääosin vakaina ‒ talvikautena 63 %:ssa ja vuositasolla 83 %:ssa kohteista. Voimakkaita nousevia trendejä ei havaittu, mutta sen sijaan Porvoonjoella talviaikaiset nitraattipitoisuudet ovat laskeneet voimakkaasti, johtuen osittain tehostuneesta yhdyskuntien typenpoistosta. Lieviä trendejä havaittiin talvikautena sekä nousevina (19 %) että laskevina (15 %). Rehevyystaso on noussut rannikkovesissä ja jokivesistöissä, mutta laskenut järvissä. Verrattaessa kahta viimeistä jaksoa (2008–2011 ja 2012–2015), havaittiin lievästi kasvavia nitraattipitoisuuden trendejä 23 jokivesistössä, 13 rannikkokohteessa ja 5 järvessä. Laskevia trendejä havaittiin vain neljässä joessa. Suomen seurannassa olevien pohjavesien nitraattipitoisuudet ovat yleisesti alhaisia verrattuna muun Euroopan pohjavesimuodostumiin, mutta suuriakin pitoisuuksia esiintyi. Pohjavesien kahta viimeistä seurantajaksoa (2008–2011 ja 2012–2015) voitiin verrata huomattavasti kattavammalla aineistolla (146 kohdetta) kuin aikaisemmin vuodesta 1996 alkavalla jaksolla (20 kohdetta). Pohjavesille asetettu raja-arvo, 50 mg/l nitraattia, ylittyi jaksolla 2012–2015 neljällä maa- ja metsätalouden kuormittamalla alueella. Pitoisuudet olivat valtaosin alle 25 mg/l. Edelliseen seurantajaksoon verrattuna nähtiin enemmän laskevia kuin nousevia trendejä, mutta myös voimakkaasti nousevia trendejä havaittiin. Typpipitoisuuksien nousuun tai laskuun vaikuttavat maankäytön muutosten lisäksi myös hydrologiset olot, mikä vaikeutti arvioita siitä, missä määrin maataloudessa tapahtuneet muutokset ovat vaikuttaneet pinta- ja pohjavesin tilaan. Ilmastomuutoksen arvioidaan lisäävän typen huuhtoumia enemmän Pohjois-Suomessa kuin Etelä-Suomessa. Tämä raportti on nitraattidirektiivin 91/676/ETY 10 artiklan mukainen ja käsittelee nitraattidirektiivin täytäntöönpanoa Manner-Suomessa vuosina 2012–2015. Ahvenanmaan maakuntahallitus on tehnyt vastaavan raportin nitraattidirektiivin täytäntöönpanosta Ahvenanmaalla.

Suomen pinta-alasta valtaosa on metsätalousmaata. Metsätaloustoimenpiteiden vaikutuksia virtavesien biologiseen tilaan on kuitenkin selvitetty vain vähän. Tämän hankkeen tavoitteena oli tuottaa lisää tietoa metsätalouden vaikutuksista purojen ja jokien ekologiseen tilaan sekä kehittää biologista vaikutusseurantaa pienissä virtavesissä. Hankkeessa tarkasteltiin vedenlaatua ja biologisia laatumuuttujia (päällyslevät, vesisammalet ja pohjaeläimistö) suhteessa metsätalouden intensiteettiin 12 purokohteen (pääasiassa Luken metsätalouden kuormituksen seurantaverkko) ja 40 jokikohteen (pääasiassa MaaMet-seurannan metsätalouskohteet) aineiston avulla. Paikkavalinnoissa pyrittiin minimoimaan maatalouden vaikutus pois. Purokohteiden biologisen tilan kartoittamiseksi tehtiin maastotöitä elo-syyskuussa 2015. Hanke toteutettiin Suomen ympäristökeskuksen toimesta ja sen rahoitti maa- ja metsätalousministeriö. Tulosten perusteella metsätalousalueilla sekä puroissa että jokivesissä etenkin typpipitoisuudet olivat selkeästi taustapitoisuuksia suuremmat. Pitoisuuksia selitti valuma-alueen metsäojitusten määrä, mutta myös luontaiset tekijät ja yhteisvaikutukset. Purokohteilla luonnollinen vaihtelu oli hyvin suurta, mikä ilmeni erityisesti biologisissa mittareissa. Hankkeessa tutkituilla Luken seurantaverkon kuudella metsä-talouskohteella päällyslevien, vesisammalten ja pohjaeläinten tila ei ollut merkittävästi heikentynyt. Jokikohteissa vedenlaatu (typpipitoisuus, veden väri) sekä päällyslevien ja vesikasvillisuuden tila heik-kenivät metsätalouden määrän (ojitusten) lisääntyessä. Purokohteilla testattiin päällyslevien määrän mittaamisessa optista, a-klorofylliä mittaavaa Bentho-Torch-fluorometriä, joka on biologisen tilan arviointiin kehitetty uusi laite. Fluorometri soveltuu käytettäväksi kivipintojen päällyslevien kokonaismäärän ajalliseen seurantaan esimerkiksi erilaisten metsäta-loustoimenpiteiden yhteydessä. Fluorometrin käyttöön liittyviä menetelmiä tulee kuitenkin vielä kehittää luotettavan seurantatiedon varmistamiseksi. Erityisesti intensiivisen metsätalouden ja tiheään ojitettujen valuma-alueiden alapuolisissa jokivesissä ekologinen tila oli heikentynyt. Niin kuin muukin ympäristön tilan seuranta, metsätalouden vaikutusten luotettava seuranta edellyttää edustavaa seurantakohteiden ja elinympäristöjen valintaa. Metsätalouden vesiensuojelutoimien vaikuttavuudesta virtavesien ekologiseen tilaan tarvittaisiin lisää tietoa vesienhoidon suunnittelun tueksi.

Hulevedet voivat olla merkittävä vesistöjen kuormituslähde. Nykyisen lainsäädännön mukaan hulevesiä ei tulisi johtaa suoraan viemäriverkon kautta vesistöihin, vaan niitä pitää imeyttää, viivyttää ja käsitellä tulva- ja vedenlaatuhaittojen vähentämiseksi. Näiden toimenpiteiden kokonaisuutta kutsutaan hulevesien hallinnaksi. HULE-hankkeessa tutkittiin kahden käsittelymenetelmän toimivuutta hulevesien laadun hallinnassa. Tutkimuksessa oli mukana kolme kosteikkokohdetta ja yksi biosuodatusalue, joiden avulla on mahdollista sekä viivyttää hulevesiä ennen niiden johtamista vesistöön että puhdistaa niistä erilaisia haitta-aineita ja osittain myös imeyttää vesiä maaperään. Espoon kosteikkoon johdettiin liikenne- ja teollisuusalueen hulevesiä, kun taas Järvenpään ja Kuopion kosteikoilla käsiteltiin pientaloalueilta tulevia vesiä. Tampereen biosuodatusalueella puhdistettiin Lielahden lumenkaatopaikan sulamisvesiä. Rakenteiden toimintaa seurattiin kaikilla kohteilla vesinäytteiden avulla. Espoossa ja Tampereella tehtiin myös jatkuvatoimisia mittauksia automaattilaitteistoilla. Tutkimuksissa sameuden, kiintoaineen, kokonais- ja fosfaattifosforin ja metallien osalta parhaat puhdistustulokset saavutti Tampereen biosuodatusalue. Typpeä biosuodatuksessa ei kuitenkaan poistunut, vaan sitä huuhtoutui lisää. Kosteikkojen toimivuudessa oli vaihtelua kohteiden välillä. Tulokset osoittavat, että myös kosteikoilla on mahdollista vähentää veden sameutta ja poistaa kiintoainetta ja fosforia, mutta reduktiot olivat biosuodatusaluetta alhaisempia. Osasyynä heikkoihin tuloksiin olivat pientaloalueilta tulevien vesien erittäin matalat pitoisuudet. Kaksi tutkimuskosteikkoa pystyi poistamaan jonkin verran myös typpeä. Hulevesissä usein esiintyviä, tiesuolasta peräisin olevia klorideja kumpikaan menetelmä ei pystynyt pidättämään. Kosteikkoja on Suomessa käytetty ja tutkittu erityisesti maa- ja metsätalouden sekä turvetuotannon valumavesien käsittelyssä. Myös hulevesikosteikkoja on rakennettu jonkin verran. Kokemukset ja tutkimukset osoittavat, että ne voivat olla hyvin käyttökelpoisia valumavesien puhdistuksessa. Biosuodatus on sen sijaan Suomessa vielä harvinainen menetelmä, jonka toimivuudesta ei ole toistaiseksi tarpeeksi tietoa. Tässä hankkeessa saadut tulokset sen käytöstä ovat rohkaisevia, mutta Suomesta on myös tuoreita esimerkkejä, joissa väärin valituista rakennemateriaaleista liukeni ravinteita ja metalleja käsiteltäviin vesiin. Biosuodatus on osoittautunut useissa ulkomaisissa tutkimuksissa parhaimmillaan erinomaiseksi hulevesien käsittelymenetelmäksi. Suomessa tarvitaan vielä jatkotutkimuksia, että opitaan suunnittelemaan, toteuttamaan ja käyttämään menetelmää parhaiden puhdistustulosten saavuttamiseksi.

Raportissa esitellään maatalouden ympäristötuen myötä vuosina 2008–2010 tapahtuneita tilatason viljelytoimenpiteiden muutoksia ja niiden vaikutuksia vesistökuormitukseen. Tutkimukseen osallistuneiden tilojen viljelykäytännöt pysyivät verrattain samanlaisina vuosina 2008–2010. Muutosta ei yleisesti ollut havaittavissa myöskään verrattaessa tuloksia edellisellä ohjelmakaudella saatuihin tuloksiin. Selkeimmät muutokset näyttäisivät liittyvän kauden 2007–2013 tiukentuneisiin lannoitusrajoihin sekä eroavaisuuksiin lisätoimenpiteiden valitsemisessa ja toteuttamisessa. Talviaikaiseen kasvipeitteisyyteen liittyvät ja etenkin uudet, kevyenkin muokkauksen poissulkevat lisätoimenpiteet olivat erittäin suosittuja tutkimusalueilla vuosina 2008–2010, mitä ainakin osittain selittää suorakylvön yleistyminen. Fosforilannoitusta ja lannan käyttöä olisi edelleen syytä tarkentaa. Haastattelualueilla laskeneeseen ravinnekuormitukseen on vaikuttanut lähinnä ravinnetaseiden lasku ja maan P-luku, sekä eroosioherkällä Lepsämäenjoen alueella myös kasvipeitteisyyden lisääntyminen.

Tämän työn tavoitteena oli koota keskitetysti vesistökuormitusta kuvaavia kuormittajakohtaisia ominaiskuormituslukuja ja selvittää niiden perusteella eri maankäyttömuotojen alueellisia kuormitusosuuksia. Työssä esitetyt kuormitusluvut ovat luonteeltaan keskimääräisiä lukuja. Raportissa kuvataan laajalti eri kuormittajien taustatietoja, niissä tapahtuneita muutoksia, kuormitusvertailujen vaikeutta ja ennen kaikkea käytettävissä olevan tiedon epävarmuutta. Kuormitusluvut tarkentuvat sitä mukaa kun uutta kattavampaa ja tarkempaa tutkimustietoa saadaan julkaistua. Esim. maatalouden kuormitusluvut perustuvat pienten valuma-alueiden 30 vuoden ajalta kertyneihin seurantoihin. Vastaavanlaista seuranta-aineistoa kokoavaa menetelmää ja tulosten tieteellistä julkaisumenettelyä on sovellettu metsätalouden kuormituksen sekä taustakuormituksen arvioinnissa. Pistemäistä kuormitusta kuvaavat tunnusluvut ovat luotettavampien mittausjärjestelmien vuoksi hajakuormituslukuja tarkempia. Raportissa annetaan myös selonteko ihmistoiminnan aiheuttaman kuormituksen vähentämismahdollisuuksista ja selvitetään kuormituksen mahdollisia kasvuriskejä yleisluontoisesti koko Suomen tasolla, vesienhoito-alueilla ja tarkemmin kahdella valitulla vesistöalueella. Maankäyttöä on tarkastelu kaikilla em. tasoilla, mm. maatalous ja rakennettu alue keskittyvät Suomenlahden ja Kokemäenjoen-Saaristomeren ja Selkämeren vesienhoitoalueille ja ojitetut turvemaat Oulujoen-Iijoen vesienhoitoalueelle. Valtakunnallisten kuormitusarviointien tarkkuus riittää yleensä kuormituslähteiden kokonaistarkasteluun. Rajatummissa alueellisissa tarkasteluissa lopputulos voi jäädä epäselväksi. Tällaisessa tilanteessa esiin nousevia kysymyksiä ovat kuormituslähteen suhde toiseen kuormituslähteeseen tai taustakuormituksen osuus kokonaisainevirtaamassa. Esimerkiksi maatalouden keskimääräinen kuormitusluku voi sisältää myös taustakuormitusta. Todellisuudessa tällä ei olisi juurikaan merkitystä lähdekohtaiseen kuormitusjakaumaan sen vuoksi, että maatalouden pinta-alakohtainen typpi- ja fosforikuorma (fosfori 1,1 kg ha-1 v-1, typpi 15 kg ha-1 v-1) on kymmen–kaksikymmenkertaista taustakuormitukseen (fosfori 0,05 kg ha-1 v-1, typpi 1,3 kg ha-1 v-1) verrattuna. Sen sijaan taustakuormaa kuvaavaan kuormituslukuun sisältyvä, esim. 20 %:n virhe, vaikka olisikin absoluuttisena arvona mitättömän pieni, aiheuttaisi koko maa-alueelle (30,4 milj. ha) laskettuna suuren muutoksen ainevirtaamien jakaumiin. Orgaanisen aineksen heikommasta seuranta- ja tutkimustaustasta johtuen vain osalle kuormituslähteistä voidaan esittää arvio orgaanisen kuormituksen suuruudesta. Kuormituslukuihin liittyvän epävarmuuden vuoksi niiden käyttö ja tulosten merkityksen arviointi edellyttää perehtymistä kuormituslukujen taustoihin. Keskimääräiset luvut eivät välttämättä kuvaa todellista kuormitusta kaikissa olosuhteissa, mikä ilmenee jo lukujen suurena vaihteluvälinä. Kuormituslukujen ohella on oleellista tietää tarkasti myös tuotannollinen pinta-ala, jolla kuormitusta muodostuu. Eri aikoina ja eri lukuihin perustuvat valtakunnalliset tai alueelliset kuormitusjakaumat (”kuormituspiirakat”) eivät ole keskenään vertailukelpoisia. Kokonaisuutta on aina tarkasteltava vastaanottavan vesistön näkökulmasta. Huomioitava on myös se, että vesistön tila-arvio voi muuttua tarkemman vesistöseurannan tuloksena, mikä taas vaikuttaa vesistön kuormituksen sietokykyyn.

Alueellisten materiaalivirtojen kartoittaminen ja resurssitehokkuuden määrittely on välttämätön lähtökohta ennen kuin voidaan muodostaa käytännön toimenpiteitä ja resurssitehokkuutta palvelevia toimintoja. Resurssitehokkuuden keinot ja toimenpiteet voidaan tiivistää 3 samanaikaiseen tavoitteeseen; vähennetään luonnonvarojen käyttöä, vähennetään muita ympäristövaikutuksia ja lisätään tuotteiden arvoa. Hankkeessa selvitettiin Pohjois-Karjalan talouden tuotos, resurssivirrat ja ympäristönäkökohdat. Tuotannosta ja kulutuksesta luodun kokonaiskuvan avulla pyrittiin tunnistamaan kriittisimmät resurssivirrat maakunnan tasolla sekä toimialoittain. Keinoina olivat panos-tuotosanalyysi sekä materiaalivirta-analyysi. Resurssitehokkuuden mittaamiseen käytettyjen materiaalivirtaindikaattoreiden lisäksi otettiin huomioon ympäristövaikutuksia kuvaavia ja hyvinvointia määritteleviä sosiaalis-kulttuurisia indikaattoreita. Pohjois-Karjalan raaka-aineiden käytön intensiteetit olivat koko maan keskimääräisiä intensiteettejä suuremmat jokaisessa loppukäytön ryhmässä. Ero oli suurin erityisesti investoinneissa. Pohjois-Karjalassa kaikissa loppukäytön ryhmissä euroa kohden kulutettiin enemmän raaka-aineita kuin koko maassa keskimäärin. Pohjois-Karjalan raaka-aineiden käytön intensiteetin voidaankin siten sanoa olevan korkeampaa kuin koko maassa keskimäärin. Suurimmat toimialat raaka-aineiden käytöltään olivat maa- ja vesirakentaminen, metsänhoito, muu kaivostoiminta ja louhinta sekä paperi- ja kartonkituotteiden valmistus. Oman raaka-aineoton osuus oli suuri rakennusmineraalien sekä puun osalta. Tuonnin käytetty otto muodostui metallien sekä fossiilisten polttoaineiden tuonnista. Asukaslukuun suhteutettuna raaka-ainekäyttö oli noin 7 % koko Suomen keskimääräistä tuotantolähtöistä raaka-ainekäyttöä suurempi. Kulutuslähtöinen raaka-ainekäyttö oli Pohjois-Karjalassa asukaslukuun suhteutettuna 20 % suurempi kuin koko maassa. Pohjois-Karjalassa nousi erittäin tärkeäksi kiertotalous ja uudistuvan jätehuollon hierarkia etenkin maa-ainesten, tuotannon sivutuotteiden ja rakennus- ja purkujätteen hyödyntäminen. P-K:n KHK-päästöt ovat jo nyt asukaslukuun suhteutettuna noin puolet koko maan keskimääräisistä päästöistä. Maatalous ja energianhuolto tuottivat suurimmat suorat KHK-päästöt. Alueen omat loppukäytön KHK-päästöt olivat 63% ja viennistä johtuvat 37%. Hankkeessa testattiin alustavasti ns. resurssientehostamispolkua. Tämä osoitti, että raaka-aineiden kulutusta pienentämällä, käyttämällä uudelleen sekä korvaamalla vähemmän ympäristölle haitallisilla voidaan saada tuotosta paranemaan, raaka-aineiden käyttöä vähenemään sekä KHK-päästöjä pienenemään. Käytännön toteuttaminen vaatii kuitenkin eri toimijatasojen ratkaisuja lainsäädännön ja yhteiskunnan tuen lisäksi muun muassa kunnilta.

The report describes the results of the joint Polish–Finnish sampling expedition aimed at estimating the possible effects of the two Polish phosphogypsum stacks located in Wislinka (Gdańsk) and Police on the loading of the Baltic Sea and the nearby watercourses. The joint expedition was based on the agreement between the Polish and Finnish Ministers of the Environment in June 2013. The results indicate a clear effect of the phosphogypsum stack on phosphate and total phosphorus concentrations in the Martwa Wisla. The physical nature of the basin with no permanent flow into the sea weakens mixing and dilution and may cause a local enrichment of pollutants from external sources, compared with a normal river having a constant water flow into the sea. Our suggestion is that a comprehensive study should be carried out in the stack area of Wislinka, as well as in the Martwa Wisla and its catchment area, to be able to calculate water and phosphorus mass balances in the area, and the magnitude of inputs of phosphorus to the Baltic Sea caused by the stack. The role of sediments as sinks and sources of phosphorus and other pollutants in the Martwa Wisla should be studied as well. In Police the effects of the phosphogypsum stack were less obvious. This could be expected as a result of effective mixing and dilution due to the high flow in the Oder River. Additionally, measures have been implemented to prevent leakage, by means of a hydraulic barrier and by collecting runoff water and directing it to the local wastewater treatment plant (WWTP). However, the results of the present expedition and also the results of the local monitoring programme from 2008 to 2012 indicate that the effects of the phosphogypsum stack on the quality of the recipient water cannot be ruled out. In order to estimate possible leakages in Police we suggest that an intensive monitoring programme for both groundwater and surface waters would be initiated. The sampling frequency for monitoring the leakage from the phosphogypsum stack should be increased to at least 12 annual samples at both the upstream and downstream stations. In addition, the water flow of the Oder between the stack and the nearby island should be continuously monitored. This would enable a reliable estimation of the potential phosphorus load into the Baltic Sea caused by the stack.

The report describes the results of pilot project aimed at improving the quality of data on transboundary nutrient loads, in particular, in the rivers Daugava and Nemunas. Two sampling rounds (in May and November 2013) were organised and executed by the Finnish Environment Institute (SYKE) in close cooperation with representatives from the participating countries, one laboratory from Latvia, two from Lithuania, three from Belarus and one from Finland. The results from the total nitrogen analyses of the different laboratories were in general comparable, while the total phosphorus results varied between the laboratories. One explanation might be that the analytical methods applied were not fully comparable; for example, the filtration of the samples before analysis of total phosphorus may have affected the results. Highest concentrations were observed at the Belarusian border. Both absolutely and relatively high concentrations of dissolved phosphorus in the rivers give an indication of a clear anthropogenic influence. A key finding of the project was that a reasonably good consensus and comparability has been reached on the phosphorus and nitrogen loads originating in the upstream catchment area and flowing into Latvia and Lithuania – even if the results were produced through separate data sets and by partly different methods. This is a good starting point for the efforts to further estimate the retention in the lower reaches in the Latvian and Lithuanian territories of the two rivers and the percentage of the transboundary nutrient loads which finally enter into the Baltic Sea. An equally important result of the project is the ability to now present – in connection with the data on the total riverine loads measured at the mouth of the rivers Daugava and Nemunas – complete data sets on nutrient loads at the border between Latvia or Lithuania and Belarus. This data also sup-ports the assessment of transboundary nutrient loads originating in the territory of Belarus (and Russia) in the catchment area of these two rivers.

Maa- ja metsätalouden hajakuormitus on laaja-alaisimmin Suomen vesien tilaa heikentävä tekijä, mutta tietämys kuormituksen vaikutuksista vesien ekologiseen tilaan on ollut puutteellista. Tähän julkaisuun on koottu Maa- ja metsätalousministeriön rahoittaman hajakuormituksen vesistövaikutusten seurannan (ns ”MaaMet-seuranta”) ensimmäisten vuosien 2007-2012 tulokset. Työssä tarkastellaan 152 hajakuormitetun joki-, järvi- ja rannikkovesimuodostuman ekologista tilaa fysikaalis-kemiallisten (ravinteet) ja biologisten laatutekijöiden (kasviplankton, vesikasvit ja päällyslevät, pohjaeläimistö, kalasto) perusteella. Tutkimuksessa selvitetään erityisesti laatutekijöiden tila-arvioiden suhdetta ihmistoiminnan aiheuttamiin ympäristöpaineisiin. Näiden yhteyksien ymmärtäminen on edellytys kustannustehokkaiden vesiensuojelutoimien suunnittelulle. Tulosten perusteella hajakuormitus on merkittävä ekologista tilaa huonontava tekijä. Tyydyttävässä tai sitä huonommassa tilaluokassa oli fysikaalis-kemiallisten laatutekijöiden perusteella 69 % joki-, 66 % järvi- ja 98 % rannikkokohteista, kun taas vähintään yhden biologisen laatutekijän mukaan tilaluokka oli hyvää huonompi 68 % jokikohteista, 87 % järvistä ja 100 % rannikkovesikohteista. Fysikaalis-kemiallisilla tilamuuttujilla oli voimakas yhteys valuma-alueen peltoisuuteen. Samoin useimmilla biologisilla tilamuuttujilla oli yhteys valuma-alueen peltojen osuuteen ja ravinnepitoisuuksiin. Selvimmin tämä ilmeni jokimuodostumissa. Karkeasti arvioiden jokikohteet olivat hyvää huonommassa ekologisessa tilassa niiden valuma-alueen peltoisuuden ylittäessä 10–15 % ja järvet peltoisuuden ylittäessä 5–10 %. Vasteiden voimakkuus ja muoto kuitenkin vaihtelivat merkittävästi sekä ekosysteemien (joet, järvet ja rannikot) että laatutekijöiden välillä. Useamman laatutekijään perustuva ekologisen tilan arviointi vähensi virhettä ja voimisti paineyhteyttä. Monipuolinen ekologisen tilan arviointi parantaakin ihmistoiminnan aiheuttaman ekologisen tilan muutoksen arviointia. Biologisten muuttujien arvoissa oli paljon vaihtelua. Tämä aiheutuu sekä luontaisista tekijöistä että näytteenoton ja luokittelujärjestelmän epätarkkuudesta. Tutkimus on tuonut esille useita oleellisia kehittämistarpeita ekologisen tilan arviointijärjestelmässä. MaaMet-seuranta tuottaa tärkeää uutta tietoa Suomen hajakuormitettujen vesien tilasta. Jatkossa kun ekologista tilaa kuvaavien muuttujien vaihtelun suuruus ja syyt tiedetään paremmin, voidaan tarkemmin ymmärtää hajakuormituksen vaikutukset pintavesien ekologiseen tilaan. Näin seurannan tulosten arvo kasvaa seurantavuosien karttuessa. Paikallisesti kattava ja ajallisesti jatkuva hajakuormitettujen vesien seuranta on välttämätön edellytys kustannustehokkaiden vesiensuojelutoimien suunnittelulle ja niiden vaikutusten luotettavalle todentamiselle pyrittäessä kohti jokien, järvien ja rannikkovesien hyvää ekologista tilaa.

Maankäytöstä ja muusta ihmistoiminnasta aiheutuu lähes aina luonnon taustakuorman ylittävää ravinne- ja kiintoainekuormitusta vesistöihin. Julkaisussa esitellään valuma-alueelta vesistöön kohdistuvan kokonaistypen, kokonaisfosforin ja kiintoaineen kuormituksen arviointiin kehitetty KUSTAA -työkalu. KUSTAA perustuu ominaiskuormitusmenetelmään ja kattaa tyypillisimpiin maankäyttömuotoihin liittyvät toimenpiteet ja muut haja- ja pistekuormituslähteet. Kuormitusarvion lähtötiedoiksi tarvitaan valuma-alueen pinta-ala, sen vesistöjen pinta-ala, metsä- ja maataloustoimenpiteiden pinta-alat ja muut haja- ja pistekuormituslähteiden määrät vuositasolla. Tietojen perusteella tuotetaan arvio valuma-alueen kokonaiskuormituksesta ja sen jakautumisesta eri lähteisiin. Lisäksi esitetään yksinkertainen epävarmuusarvio. KUSTAA -työkalu on integroitu taulukkolaskentaympäristöön ja tarkoitettu käytännön toimijoiden käyttöön. Sen avulla voidaan arvioida esimerkiksi maankäytössä tapahtuvien muutosten, pistekuormituksen hallinnan tai yksittäisen kuormituslähteen vaikutuksia valuma-alueen kokonaiskuormitukseen. Julkaisussa kootaan kattavasti yhteen tyypillisimpiä maankäyttömuotoja ja haja- ja pistekuormituslähteitä edustavat ominaiskuormitusluvut ja esitellään KUSTAA -työkalun käyttöä esimerkkilaskelmien avulla.

Tutkimuksen päätavoitteina oli (1) selvittää sulfidisedimenttien esiintymisalueilla sijaitsevien turvetuotantoalueiden maaperän kuivatuksen aiheuttamaa valumavesien happamuus-kuormitusriskiä, (2) kehittää menetelmiä happamien kuormituspulssien ennakointiin ja seurantaan, (3) kehittää menetelmiä happaman kuormituksen neutralointiin ja (4) tarkastella jälkikäyttömahdollisuuksia happamilla sulfaattimailla sijaitsevilla turvetuotantoalueilla. Maaperän kuivatuksen aiheuttamaa riskiä valumavesien happamoitumiselle tutkittiin 15 turvetuotantoalueelta mm. maaperä- ja vesinäytteiden avulla. Turvetuotantoalueilta lähtevän veden laatua mitattiin jatkuvatoimisesti pH- ja/tai sähkönjohtavuusantureilla sekä käyntien yhteydessä kenttämittauksin ja vesianalyysein. Happamien kuormituspulssien ennakointia varten seurattiin myös pohjavedenpinnankorkeuksia sekä sadantaa. Happamien valumavesien neutraloinnissa testattiin isossa mittakaavassa alivirtaamaputkella varustettuja suodinpatoja sekä pienessä koossa mm. neutralointikaivoa ja kippaavaa neutralointilaitteistoa. Jälkikäyttömahdollisuuksien soveltuvuutta selvitettiin 12 tuotannosta poistuneelta alueella mm. maastokartoituksin. Hankkeen koekohteet sijaitsivat pääasiassa Pohjois-Pohjanmaan tai Lapin alueilla. Tutkittujen turvetuotantoalueiden maaperässä ei havaittu merkittäviä hapettuneita sulfidisedimenttikerroksia ja hapan vesistökuormitus oli melko pientä verrattuna maassa piilevään potentiaaliseen kuormitukseen. Jatkuvatoimisesta vedenlaadun seurannasta oli hyötyä kohteilla, joilla vedenlaatu vaihteli paljon. Pohjavedenpintoja ja sadantaennusteita seuraamalla voitiin karkeasti ennakoida happamien kuormituspulssien esiintymistä ja neutralointitarvetta. Testatut neutralointiratkaisut neutraloivat vesiä. Nykyistä tehokkaampi maankuivatus ja -muokkaus voi pahentaa näiden alueiden maaperän happamoitumista ja lisätä hapanta vesistökuormitusta. Suurimman happamuuskuormitusriskin alueilla suositeltavimpia jälkikäyttömuotoja ovat soistaminen tai muu vesitysmuoto sekä luontainen kasvittuminen.

Vesienhoidon ja merenhoidon järjestämisestä annetun lain tavoitteena on, että pinta- ja pohjavesimuodostumien tila ei heikkene ja niiden tila on vähintään hyvä. Vesienhoitotyössä vesistöjen luokittelemiseksi ja tarvittavien toimenpiteiden laatimiseksi tarvitaan tietoa eri vaiheissa vesistökuormituksesta, vesistöjen nykytilasta, kuormituksen vähentämistarpeesta sekä toimenpiteiden vaikuttavuudesta ja kustannustehokkuudesta. Koska mitattua havaintotietoa on vesistöistä vähän ja kattavan seurantaverkon ylläpitäminen kallista, tarvitaan avuksi mallinnusta. Vesienhoidon tueksi on kehitetty erilaisia malleja ja työkaluja. Kauvatsanjoen valuma-alueella sovellettiin vesienhoidon työkaluja kokonaisvaltaisen kuvan saamiseksi vesistöjen nykytilasta sekä hyvän ekologisen tilan saavuttamiseksi tarvittavista toimenpiteistä. Kauvatsanjoen valuma-alueella vesistöt ovat pääasiassa tyydyttävässä tilassa ja niiden tilaa heikentää erityisesti valuma-alueelta tuleva ulkoinen kuormitus. Ihmistoiminnasta johtuvasta kuormituksesta suurin osa on peräisin maataloudesta. Hyvän ekologisen tilan saavuttamiseksi ulkoista fosforikuormitusta tulisi vähentää 20-25 %. Lisäksi tarkastelun perusteella valuma-alueen suurimmilla järvillä Sääksjärvellä ja Kiikoisjärvellä vedenlaatuun vaikuttaa myös sisäinen kuormitus. Ulkoista fosforikuormitusta voisi kustannustehokkaimmin valuma-alueella vähentää maataloudessa kosteikoiden, peltojen ravinteiden käytön hallinnan ja kaltevimpien peltojen talviaikaisen kasvipeitteisyyden ja suojavyöhykkeiden avulla. Metsätalouden kuormitusta voitaisiin kustannustehokkaimmin vähentää ojituksen eroosiohaittojen torjunnalla putkipatojen avulla. Lisäksi loma-asutuksen jätevesien käsittely on mallitulosten mukaan kustannustehokas tapa vähentää fosforikuormaa valuma-alueelta vesistöihin. Hyötytarkastelun perusteella valuma-alueen vesistöjen vuotuinen virkistyskäyttöarvo kasvaisi noin miljoona euroa, mikäli vesistöjen hyvä ekologinen tila saavutettaisiin. Kustannustehokkaimpien vesiensuojelutoimenpiteiden laaja-alaisella toimeenpanolla vastaavilla miljoonan euron vuotuisilla kustannuksilla voitaisiin saavuttaa jopa 21 % kuormitusvähennys valuma-alueella syntyvästä fosforikuormasta. Vesiensuojeluun panostaminen siis kannattaisi alueella ja pelkästään virkistyskäytölle syntyvät hyödyt kattaisivat kustannukset.

Tässä työssä arvioitiin vesistöön tulevan typpi-, fosfori- ja kiintoaineskuormituksen pidättymistä matkalla mereen. Laskennassa käytettiin Suomen ympäristökeskuksen WSFS-Vemala mallia, joka on yhdistetty hydrologiaa ja vedenlaatua kuvaava malli. Ravinteiden pidättymistä arvioitiin 3. jakovaiheen vesistöalueiden tarkkuudella. Mallilla laskettiin kultakin alueelta lähtevän kuormituksen muutoksen vaikutus ainevirtaamiin alapuolisissa järvissä ja lopulta mereen päätyvässä virtaamassa. Tulokset esitetään taulukkona 3. jakovaiheen alueille ja lisäksi koko Suomen karttana.

Talvivaaran kipsisakka-altaan vuoto marraskuussa 2012 oli paikallinen, mutta suuri ympäristöonnettomuus. Suomen ympäristökeskus (SYKE) vastasi vuodon aiheuttamiin kyselyihin ja tiedon tarpeeseen kartoittamalla ympäristökuormitusta ja tiedottamalla onnettomuuden aiheuttamista vaikutuksista vesiympäristöön. Raportissa on esitetty arvioinnissa käytetyt mittaustiedot, arvioitu vuodon vaikutuksia lähijärvissä ja tarkasteltu vuodon alueellista laajuutta vuoden 2012 lopulla käytettävissä olleen tiedon perusteella. Välitöntä vesistökuormitusta arvioitiin ympäristömittaustulosten ja mallinnuksen avulla. Raportissa on kuvattu kipsisakka-altaan vuodon aiheuttama kuormitustilanne ja arvioitu sen vesistövaikutuksia. Lisäksi on kuvailtu lyhyesti vesien tilaa ennen jätevesivuotoa, sekä metallien, happamuuden ja suolojen vesistövaikutuksia. Raportissa on myös ehdotuksia lisäselvitystarpeiden ja seurannan osalta, sekä kaivosalaan liittyvään tutkimus- ja kehitystoimintaan Suomessa. Onnettomuuden seurauksena Talvivaaran kaivosalueen ulkopuolelle purkautui huomattavasti jätevettä. Eteläisiin lähivesiin (Lumijoki – Kivijärvi) purkautui noin 200 000 m3 jätevettä ja pohjoiseen, Oulujoen vesistön latvaosaan (Salminen – Kolmisoppi), noin 20 000 m3. Ympäristöön joutui kaivoksen tavanomaiseen kuormitukseen verrattuna moninkertainen määrä haitallisia aineita. Luonnossa metallien myrkyllisyydessä on yleensä kyse niiden yhteisvaikutuksista. Eri metallit voivat joko suoraan lisätä toistensa myrkkyvaikutuksia tai yhdessä aiheuttaa suuremman häiriön eliöiden tasapainotilaan. Kalojen ja muiden eliöiden kannalta oleellisia ovat ääri-ilmiöt eli happamuuden ja metallipitoisuuksien maksimiarvot sekä niiden nopeat muutokset. Eliöihin vaikuttavan pitoisuustason ylittivät selvimmin alumiini, nikkeli ja sinkki, mutta myös uraani ja kadmium. Seuraukset alueen vesieliöstöön selviävät kuitenkin vasta seuraavan kesän kasvukaudella ja sen jälkeen, koska eliöiden lisääntymisen onnistuminen ja ravintoketjun mahdollinen häiriintyminen nähdään vasta pidemmällä aikavälillä.

Työssä tutkittiin Keski-Suomessa sijaitsevan 30 vuotta toimineen teollisen turpeenottoalu-een kuormitusvaikutusta alapuoliseen vesistöön. Alueen kiintoaine- ja humuskuormituksen mittaamiseksi kerättiin laskeutuvaa kiintoainetta kahdessa Saarijärven reittiin kuuluvassa järvessä neljänä osajaksona noin 12 kk:n ajan avovesikaudella 2011 ja talvella 2011 – 2012. Turpeenottoalueen kuivatusvedet ensin vastaanottavassa Pirttijärvessä kuormitusta mitattiin laskuojan ylä- ja alavirran vertailuna. Noin 17 km alavirtaan päin sijaitsevalla Mahlunjärvellä tutkimus toteutettiin etäisyyssarjana turpeenottoalueilta laskevan joen suulta. Kertyneen laskeutuvan kiintoaineen kertymänopeus arvioitiin, ja siitä määritettiin orgaani-sen ja epäorgaanisen aineen osuudet, orgaaninen kokonaishiili, kokonaistyppi sekä aerobi-nen ja anaerobinen biohajoamispotentiaali. Kiintoaineen lähdettä arvioitiin hiilen ja typen stabiilien isotooppien suhteiden sekä C:N-suhteen avulla. Lisäksi järvien vedenlaatua seurattiin mahdollisena turpeenoton kuormitusvaikutuksena. Laskeutuvan kiintoaineen keskimääräinen kertymänopeus oli Pirttijärvessä 600 g m-1 a-1 ja Mahlunjärvessä 1600 g m-1 a-1 kuiva-ainetta. Mahlunjärven kertymänopeus oli samansuu-ruinen kuin Saarijärven reitin muilla järvillä. Kiintoaineen havaittiin poikkeavan ominaisuuksiltaan suhteessa sijaintiin oletetusta päästölähteestä. Lisäksi kiintoaineen hapenkulu-tuspotentiaali (mg l-1 O2 g-1 kuiva-ainetta) kasvoi suhteessa päästölähde-etäisyyteen. Tämän arveltiin johtuvan suuremmasta pitkälle hajonneen alloktonisen orgaanisen aineen osuudesta päästölähteiden läheisyydessä. Tutkimusjärvien päällysveden väri suureni sekä näkösyvyys ja pH laskivat avovesikaudella. Pirttijärven todettiin olevan hypoksinen lähes koko avovesikauden ajan. Kesä 2011 oli hyvin sateinen, mutta tutkimuksessa havaittujen kuormitusvaikutusten epäiltiin johtuvan osittain turpeenotosta. Osuuden suuruutta ei voitu kuitenkaan arvioida. Aquatic loading of a 30-year-old industrial peat mining area was estimated by collecting settleable particulate matter on two lakes belonging to the Saarijärvi watercourse in Central Finland. Measurements were carried out over 12 months in four periods during the ice-free season in 2011 and winter of 2011 – 2012. Loading rates were measured up- and down-stream to an outlet ditch in a small headwater lake, Lake Pirttijärvi. In Lake Mahlunjärvi, situating 17 km further downstream, measurements were carried out as a distance series downstream to a river suggested of being the main source for loading. Particulate matter obtained from sedimentation traps was analyzed for organic and inor-ganic contents, total organic carbon, concentration of total nitrogen, and aerobic and an-aerobic decomposition rates. Sedimentation rates were calculated. The source for particu-late matter was estimated using stable isotope analysis and the C:N-ratio. The water quality of the lakes was monitored as a potential indication for anthropogenic loading due to peat mining. Average sedimentation rate was 600 g m-2 a-1 d.w. in Lake Pirttijärvi and 1600 g m-2 a-1 d.w. in Lake Mahlunjärvi. In Lake Mahlunjärvi the rate was similar to those measured in the other lakes of the Saarijärvi watercourse. The characteristics of the collected particulate matter varied in relation to the distance from suggested load sources. In addition, the po-tential oxygen demand (mg l-1 O2 g-1d.w.) of the particulate matter correlated with the dis-tance from load sources. It was suggested that this was due to increased proportion of al-lochthonous and more decomposed organic matter near load sources. Over the ice-free period the water color increased and pH and Secchi disc visibility de-creased in both lakes. Lake Pirttijärvi was hypoxic during most of the ice-free period. Overall, precipitation was higher than average during the summer of 2011. Peat mining was however considered to be one of the causes for these observations, although it remained uncertain to what extent.

The City of Lappeenranta is considering options for its wastewater discharge sites in the future. One possibility is to release the treated wastewater into River Vuoksi, flowing through the City of Imatra, approximately 35 kilometres northeast from Lappeenranta. This report contains results from nutrient and fecal bacteria water quality modelling along River Vuoksi. The model endeavours to answer how the possible changes in wastewater discharge amounts and locations affect the river water quality near the freshwater intake at Svetogorsk, Russia. The river model was built using a river modelling system SOBEK from Deltares Systems. Calibration was done using data from the year 2010 and actual scenario simulations used 2011 data. According to the simulations there are no major water quality deviations compared to the current situation in normal operating scenarios, but there is some risk of water quality deterioration in certain catastrophic scenarios. The location of the discharge site might have some effect on the water quality due to the time required for the effluent to fully mix with the river water. Additionally a 3D research model of the southern Lake Saimaa was built to study passive tracer transport from two different sites near the City of Lappeenranta. The open source modelling software COHERENS was used to simulate scenarios during the open water period in years 2010 and 2011.

Suomen ensimmäinen pintavesien ekologisen ja kemiallisen tilan luokittelu laadittiin vuonna 2008 vesienhoidon ensimmäisen suunnittelukauden ohjeistuksen (Ympäristöhallinnon ohjeita OH 3/2009) mukaisesti. Tässä oppaassa esitetään päivitetyt arviointiperusteet pintavesien ekologisen ja kemiallisen tilan arviointiin ja luokitteluun vesienhoidon toista suunnittelukautta varten. Ohje on ensisijaisesti tarkoitettu ELY-keskuksille vesienhoidon suunnittelussa käytettäväksi vesien tilan luokitteluun. ELY-keskusten on tärkeää huomioida ja ottaa systemaattisesti käyttöön ohjeessa esitetyt päivitetyt arviointiperusteet. Vesien tilan luokittelussa käytettäviä parametreja on tapauskohtaisesti sisällytettävä toiminnanharjoittajien velvoitetarkkailuihin ja YVA-selvityksiin. Ohjeessa esitetään ne muutokset ja lisäykset, jotka vuosien 2012–2013 aikana toteutettavassa luokittelussa tulee huomioida verrattuna ensimmäisen suunnittelukauden ohjeistukseen. Muilta osin noudatetaan ensimmäisen luokittelukierroksen ohjeistusta (Ympäristöhallinnon ohjeita OH 3/2009). Kaikki luokittelutekijöiden arviointiperusteet (vertailuarvot ja luokkarajat) ovat tässä ohjeessa liitteinä, eikä ohjeen OH 3/2009 liitetaulukoita tule käyttää.

Tässä julkaisussa esitetään vuosina 2008–2012 toteutetun Karvianjoen tulevaisuustarkastelut (KarTuTa) -hankkeen tärkeimmät tulokset ja johtopäätökset. Hankkeen keskeisenä tavoitteena on ollut laajentaa, syventää ja tarkentaa. Karvianjoen vesistöalueelle laaditun vesiensuojelun toimenpideohjelman tarkasteluja. Hankkeessa on esitelty ja kehitetty menetelmiä vesienhoidon suunnitteluun ja sovellettu niitä Karvianjoen vesistössä. Tarkoituksena on ollut tuottaa sellaista tietoa vesienhoitoa varten, joka auttaa määrittämään uskottavia tavoitteita ja toimenpiteitä. Työssä on poikkeuksellisen monipuolisesti ja kattavasti arvioitu vesistön tilaa, siihen vaikuttavia tekijöitä sekä toimenpiteiden kustannuksia ja hyötyjä. Hankkeessa sovellettiin liki kahtakymmentä erilaista menetelmää tai vuorovaikutteiseen suunnittelun tukena käytettävää tekniikkaa. Hankkeen tarkastelut painottuivat Karvianjärvelle, Karhijärvelle ja Isojärvelle. Järvikohtaisesti on arvioitu ulkoisen ja sisäisen fosforikuormituksen alentamistarvetta, tunnistettu kustannustehokkaimpia vesiensuojelu-toimenpiteitä sekä esitetty toimenpidesuosituksia hyvän ekologisen tilan saavuttamiseksi. Lisäksi on arvioitu vedenlaadun paranemisesta virkistyskäytölle syntyviä hyötyjä sekä vertailtu toimenpiteiden kustannuksia ja hyötyjä. Vesistöalueelle laadittujen tulevaisuuskuvien avulla on selvitetty, kuinka maankäytön ja ihmistoiminnan muutokset vaikuttavat vesien tilalle asetettujen tavoitteiden saavuttamiseen. Lisäksi on mallinnettu ilmastonmuutoksen vaikutusta fosforikuormitukseen ja järvien veden fosforipitoisuuksiin. Julkaisu jakaantuu neljään osaan. Osassa I kuvataan hanke ja sen toteutus, osassa II hankkeessa sovelletut menetelmät,osassa III tarkastelujen tulokset ja järvikohtaiset toimenpidesuositukset sekä osassa IV johtopäätökset menetelmien soveltuvuudesta vesienhoitoon.

In most countries of the Baltic Sea region monitoring systems are in place to provide information on agricultural impacts on surface and soil/ground water quality on different levels, i.e. plot, field, small catchment and larger rivers scale. Unfortunately, the spatial and temporal coverage of monitoring sites is rather varying. Moreover, transparency of the data is not always sufficient and it can be difficult to draw a clear picture on what is actually described by the provided data. Therefore, comparison of monitoring results can be restricted. The developed guidelines attempt to find answers to these questions by highlighting the strengths, gaps and weaknesses in the assessments of the results of monitoring on different scales. The guidelines include also a list of conclusions and recommendations to further improve the existing procedures and methodologies for surface and soil water quality monitoring in agriculture-dominated areas.

Plant protection products are used in agriculture and forestry to protect crops from weeds, pests and plant diseases. These products are developed to be toxic to target species, but they are often toxic to non-target species also. Since they are spread purposely into the environment, they may also leach to surface waters. The Water Framework Directive (WFD) of the European Parliament and Council was adopted in 2000. The purpose of this Directive is the protection of inland surface and ground waters. The WFD aims for a reduction of discharges of hazardous substances, and good chemical status should be achieved in aquatic environments. Considering plant protection products, good chemical status is achieved when the concentrations of active substances in surface waters do not exceed the environmental quality standards set for those substances. In this publication EQS values have been set for all active substances on the market in Finland in 2010 based on the EU draft guidance document. In addition, the derived EQS values have been compared to monitoring data available for plant protection products. Moreover, the environmental quality standards support the implementation of the Framework Directive on Sustainable Use of Pesticides. This directive necessitates that the amount and risks of plant protection products used should be decreased. This is achieved when risk mitigation options are used if the measured concentrations exceed the environmental quality standards.

The ability of novel measures to reduce the loss of phosphorus from fields to surface waters is seeing increasing testing. Gypsum, by elevating the ionic strength in soil solution, has been shown to reduce phosphorus losses from Finnish soils under laboratory conditions. This report presents the results of a catchment-scale gypsum experiment. In a 2.45 km2 catchment in southern Finland, 91% of the field area (93 out of 101 hectares, mostly on clayey soils) was amended with gypsum after the harvest in 2008. Runoff volume and quality (e.g., turbidity, nutrients, cations, and anions) were monitored for six high-flow periods in February 2008 to November 2010 – i.e., before, during, and after the amendment – by means of on-line sensors and manual sampling. Additional data were collected by a local water protection association at the site and in a nearby ‘reference’ catchment where gypsum was not used. Moreover, the effect of gypsum was simulated with the ICECREAM model and scaled for the clay fields in the catchment of the Archipelago Sea via the assessment tool VIHMA. Potential changes in soil chemistry were monitored with soil analyses. Finally, the impact on lakes caused by sulphate lost from gypsum was studied by means of laboratory soil and sediment incubations. The turbidity recorded by the on-line sensors from the runoff correlated with the concentration of particulate phosphorus analysed in the laboratory, which enabled the evaluation of changes in particulate phosphorus loss from the on-line data. Using a covariance model with gypsum application as a qualitative and runoff volume as a quantitative variable, we approximated gypsum as having reduced the loss of particulate phosphorus by 57 %. The loss of dissolved reactive phosphorus decreased by approximately one third. The total phosphorus reduction was about 54 %. According to the ICECREAM model, the reduction in total phosphorus was 45 %. No corresponding changes were found in the reference catchment. Gypsum did not affect soil test values for phosphorus, potassium, magnesium, or calcium but did increase the ionic strength and sulphur in soil. The proportion of gypsum lost in runoff could not be estimated precisely, because there were insufficient background data on sulphate losses. At maximum, 45 % of the gypsum was lost, as calculated from conductivity values recorded by the sensors. Since sulphate may aggravate eutrophication in sulphate-poor lakes, the sulphate lost from gypsum may restrict extensive gypsum application to only those catchments discharging directly into the Baltic Sea. Fortunately, most clayey fields in Finland with a risk of erosion are located in the coastal catchments without a great presence of lakes. As an example, the application of gypsum on all clayey fields used for cereals or high-value crops in the catchment of the Archipelago Sea could reduce the total phosphorus load by 68 t y−1, as calculated with the assessment tool VIHMA. That would be more than half of the national target (120 t y−1) for this sea area. The duration of the gypsum effect and impact of gypsum-derived sulphate on the ecology of rivers and lakes has yet to be determined.

Inarijärvestä on olemassa kohtuullisen hyvin tutkimus- ja seurantatietoa usean vuosikymmenen ajalta, mikä antaa hyvät mahdollisuudet järven tilaa ja sen kehittymistä kuvaavien mittareiden kehittämiseen ja hyödyntämiseen. Työssä pyrittiin löytämään tutkimus- ja seuranta-aineistoon perustuvia mittareita, jotka kuvaavat monipuolisesti Inarijärven tilaa ja käyttöä, etenkin järven yleisiä hydrologisia ja meteorologisia olosuhteita ja niiden kehittymistä (ilmastonmuutos), järveen tulevaa kuormitusta ja veden laatua, virkistyskäyttöä, rantavyöhykkeen eliöyhteisöjen tilaa, kalakantoja ja kalastusta sekä säännöstelykäytäntöä ja säännöstelyn vaikutuksia. Tavoitteena oli kuvata myös eri muuttujien välisiä vuorovaikutuksia. 2000-luvulla toteutetulla Inarijärven vesiluonnon tilan kannalta aikaisempaa paremmalla säännöstelykäytännöllä on parannettu virkistyskäytön olosuhteita kesällä ja osittain vähennetty säännöstelyn aiheuttamia haittoja rantavyöhykkeen eliöstöön. Vesistön tilan ja käytön kannalta eniten myönteisiä muutoksia on tapahtunut kalakannoissa. Punalihaisten petokalojen saaliit, yksikkösaaliit ja saaliskalojen koko ovat suurentuneet 2000-luvulla hyvän muikkukannan ja tuloksellisten istutusten ansiosta. Inarijärven hydrologisissa mittareissa on havaittavissa merkkejä ilmaston lämpenemisestä. Julkaisu tarjoaa kattavan yhteenvedon Inarijärven tilasta ja sen kehittymisestä viime vuosikymmeninä. Raportin tuloksia voidaan hyödyntää mm. säännöstelykäytännön ja kalaston hoidon kehittämisessä sekä matkailussa, opetuksessa ja yleisessä viestinnässä. Tarkastelu tukee myös vesienhoitotyötä, koska se auttaa ymmärtämään biologisten laatutekijöiden tilaan vaikuttavia tekijöitä ja selittämään syitä järven ekologisen tilan kehityssuunnille. Työssä kehitettyä lähestymistapaa ja mittareita voidaan soveltuvin osin hyödyntää myös muissa vesistöissä.

The terrestrial export of dissolved organic matter (DOM) is associated with climate, vegetation and land use, and thus is under the influence of climatic variability and human interference with terrestrial ecosystems, their soils and hydrological cycles. The present study provides an assessment of spatial variation of DOM concentrations and export, and interactions between DOM, catchment characteristics, land use and climatic factors in boreal catchments. The influence of catchment characteristics, land use and climatic drivers on the concentrations and export of total organic carbon (TOC), total organic nitrogen (TON) and dissolved organic phosphorus (DOP) was estimated using stream water quality, forest inventory and climatic data from 42 Finnish pristine forested headwater catchments, and water quality monitoring, GIS land use, forest inventory and climatic data from the 36 main Finnish rivers (and their sub-catchments) flowing to the Baltic Sea. Moreover, the export of DOM in relation to land use along a European climatic gradient was studied using river water quality and land use data from four European areas. Additionally, the role of organic and minerogenic acidity in controlling pH levels in Finnish rivers and pristine streams was studied by measuring organic anion, sulphate (SO4) and base cation (Ca, Mg, K and Na) concentrations. In all study catchments, TOC was a major fraction of DOM, with much lower proportions of TON and DOP. Moreover, most of TOC and TON was in a dissolved form. The correlation between TOC and TON concentrations was strong and TOC concentrations explained 78% of the variation in TON concentrations in pristine headwater streams. In a subgroup of 20 headwater catchments with similar climatic conditions and low N deposition in eastern Finland, the proportion of peatlands in the catchment and the proportion of Norway spruce (Picea abies Karsten) of the tree stand had the strongest correlation with the TOC and TON concentrations and export. In Finnish river basins, TOC export increased with the increasing proportion of peatland in the catchment, whereas TON export increased with increasing extent of agricultural land. The highest DOP concentrations and export were recorded in river basins with a high extent of agricultural land and urban areas, reflecting the influence of human impact on DOP loads. However, the most important predictor for TOC, TON and DOP export in Finnish rivers was the proportion of upstream lakes in the catchment. The higher the upstream lake percentage, the lower the export indicating organic matter retention in lakes. Molar TOC:TON ratio decreased from headwater catchments covered by forests and peatlands to the large river basins with mixed land use, emphasising the effect of the land use gradient on the stoichiometry of rivers. This study also demonstrated that the land use of the catchments is related to both organic and minerogenic acidity in rivers and pristine headwater streams. Organic anion dominated in rivers and streams situated in northern Finland, reflecting the higher extent of peatlands in these areas, whereas SO4 dominated in southern Finland and on western coastal areas, where the extent of fertile areas, agricultural land, urban areas, acid sulphate soils, and sulphate deposition is highest. High TOC concentrations decreased pH values in the stream and river water, whereas no correlation between SO4 concentrations and pH was observed. This underlines the importance of organic acids in controlling pH levels in Finnish pristine headwater streams and main rivers. High SO4 concentrations were associated with high base cation concentrations and fertile areas, which buffered the effects of SO4 on pH. Liuenneen orgaanisen aineen huuhtoutumiseen valuma-alueelta vesistöihin vaikuttavat useat tekijät kuten valuma-alueen ominaisuudet, maankäyttö ja hydrologia. Huuhtoutumistutkimukset ovat perinteisesti keskittyneet epäorgaanisiin ravinteisiin, vaikka erilaisilta maankäyttömuodoilta vesistöihin huuhtoutuu myös runsaasti orgaanisia ravinteita. Valuma-alueelta huuhtoutuva orgaaninen aines vaikuttaa veden laatuun, sillä se edistää rehevöitymistä sekä vaikuttaa veden lämpötilaan ja näkösyvyyteen. Tutkimuksessa selvitettiin orgaanisen hiilen, typen ja fosforin huuhtoutumista pieniltä luonnontilaisilta latvavaluma-alueilta sekä suurilta jokivaluma-alueilta. Lisäksi orgaanisen ja minerogeenisen happamuuden merkitystä veden pH-tason säätelijänä tutkittiin määrittämällä orgaanisen anionin, sulfaatin ja emäskationeiden pitoisuudet luonnontilaisissa puroissa sekä suurissa joissa. Kaikissa joissa ja puroissa orgaaninen hiili muodosti suuren osan liuenneesta orgaanisesta aineesta. Orgaanisen typen ja orgaanisen fosforin pitoisuudet olivat huomattavasti pienempiä. Luonnontilaisissa puroissa yli 90 % kokonaistypestä ja yli 50 % liuenneesta kokonaisfosforista oli orgaanisessa muodossa. Suurin osa orgaanisesta typestä ja hiilestä oli liuenneessa muodossa. Orgaanista hiiltä huuhtoutui eniten alueilta, joilla topografia ja ilmasto-olosuhteet suosivat orgaanisen hiilen varastojen kertymistä valuma-alueelle, kuten Suomen runsassoisilla alueilla. Suomalaisilla puro- ja jokivaluma-alueilla orgaanisen hiilen huuhtouma lisääntyi soiden osuuden kasvaessa. Luonnontilaisilla latvavaluma-alueilla myös kuusen osuus puustosta korreloi positiivisesti sekä orgaanisen hiilen että orgaanisen typen pitoisuuksien ja huuhtoumien kanssa. Suomalaisissa joissa orgaanisen hiilen pitoisuuksiin vaikuttivat lisäävästi paitsi suot myös maatalousalueet. Ihmistoiminnan vaikutus näkyi myös lisääntyneinä orgaanisen typen ja orgaanisen fosforin kuormina maatalousvaltaisilta ja taajamavaltaisilta jokivaluma-alueilta. Kaikkein voimakkaimmin orgaanisen aineen huuhtoumiin jokivaluma-alueilla vaikutti valuma-alueen järvisyys. Mitä suurempi oli valuma-alueen järviprosentti sitä pienemmät olivat huuhtoumat, mikä indikoi orgaanisen aineen pidättymistä järviin. Orgaanisten ravinteiden osuus kokonaisravinteiden pitoisuuksista laski luonnontilaisilta metsäisiltä latvavaluma-alueilta alavirtaan suurille maankäytöltään vaihteleville jokivaluma-alueille tultaessa. Samalla orgaanisen typen ja fosforin pitoisuudet kuitenkin nousivat alajuoksua kohden. Orgaanisen hiilen pitoisuudet sen sijaan olivat korkeimmillaan latva-valuma-alueilla ja laskivat suurille jokivaluma-alueille tultaessa. Maankäytön muutos luonnontilaisilta latvavaluma-alueilta suuriin jokiin tultaessa aiheutti muutoksia huuhtoutuvaan orgaaniseen aineeseen, koska luonnontilaisilta, kaupunkimaisilta ja maatalousvaltaisilta alueilta huuhtoutuva orgaaninen aines on ravinnesuhteiltaan erilaista. Myös jokien eri merialueille kuljettaman orgaanisen aineen ravinnesuhteet vaihtelivat merkittävästi heijastaen kunkin valuma-alueen maankäyttöä. Nämä vaihtelut orgaanisen aineen ravinnesuhteissa vaikuttavat mahdollisesti orgaanisen aineen hajoamiseen ja biologiseen käytettävyyteen. Valuma-alueiden maankäyttö vaikutti myös sekä orgaaniseen että minerogeeniseen happamuuteen joissa ja puroissa. Orgaaninen anioni dominoi pohjoisissa puroissa ja joissa heijastaen valuma-alueiden soiden runsautta, kun taas sulfaatti dominoi Etelä-Suomessa ja rannikkoalueilla, missä on runsaasti reheviä alueita, maatalous- ja taajama-alueita, happamia sulfaattimaita sekä korkein sulfaattilaskeuma. Korkea orgaanisen hiilen pitoisuus laski pH arvoja puroissa ja joissa, mutta sulfaatin ja pH:n välillä ei ollut riippuvuutta, mikä korostaa orgaanisten happojen merkitystä pH tason säätelijänä suomalaisissa puroissa ja joissa.

Metsät vaikuttavat vesistöjen veden laatuun. Luonnontilaisilta metsä- ja suoalueilta vesistöihin kulkeutuvia ainevirtoja kutsutaan taustakuormaksi. Metsissä tehtävät toimenpiteet kuten päätehakkuut, maanmuokkaukset, lannoitukset ja ojitukset lisäävät vesistöihin tulevaa kuormitusta. Tässä julkaisussa esitellään metsätalousmaalta tulevaan luonnon taustakuormaan ja eri metsätaloustoimenpiteiden aiheuttamaan kuormituksen lisäykseen perustuva typpi-, fosfori- ja kiintoainekuormituksen laskentamenetelmä, KALLE. Laskentamenetelmän kuvauksen yhteydessä esitetään taustakuormitusluvut ja kivennäis- ja turvemaiden metsänuudistamisen ja lannoituksen sekä turvemaiden kunnostusojituksen ominaiskuormitusluvut. Ominaiskuormitusluvut on tuotettu olettaen, että vesiensuojelusta on huolehdittu uudistamishakkuiden yhteydessä jättämällä suojakaistoja vesistöjen varteen ja kunnostusojituksissa tekemällä laskeutusaltaita. Laskentamenetelmä ottaa huomioon toimenpiteiden pitkän vaikutusajan. KALLE-laskentamenetelmä on kehitetty valtakunnallisia, vesistöalueryhmittäisiä ja vesienhoitoalueittaisia laskelmia varten. Julkaisussa esitetään myös esimerkkilaskelmien tuloksia.