Virtaaman vaikutus turvetuotantoalueelta lähtevän veden ainepitoisuuksiin ja kuormitukseen

Abstract

Suurten virtaamien vaikutus turvetuotantoalueilta purkautuvan veden laatuun sekä ainekuormitukseen on herättänyt paljon keskustelua viime vuosina. Ajantasaista tutkimustietoa vesienkäsittelymenetelmien tehosta suurten virtaamien aikana on kuitenkin vähän saatavilla. Virtaaman vaikutusta turvetuotantoalueelta lähtevän veden laatuun, ainekuormitukseen sekä erilaisten vesienkäsittelymenetelmien puhdistustehoon arvioitiin 36 turvetuotantoalueen päästötarkkailutuloksista vuosilta 2008–2013. Tutkielmassa tarkasteltiin neljää keskeistä veden laadun kuvaajaa, fosforia, typpeä, kiintoainetta ja happea kuluttavaa orgaanista ainesta (CODMn). Ennakko-olettamuksena oli, että vedenlaatu ja vesienkäsittelyrakenteiden puhdistusteho heikkenevät suurten virtaamien aikana.

Turvetuotantoalueilla, joilla oli käytössä perustason vesienkäsittely (laskeutusaltaat ja virtaamansäätö) tai kosteikko, suurimmat kiintoainepitoisuudet mitattiin suurten valumien aikana. Vastaavasti pintavalutuskentällisillä kohteilla suurimmat kiintoainepitoisuudet mitattiin pienten valumien aikana. Valuman lisääntyessä kiintoaineen keskimääräisissä puhdistustehoissa ei tapahtunut muutosta vesienkäsittelyrakenteilla. Kaikilta vesienkäsittelymenetelmiltä lähtevän veden kokonaistyppi ja -fosforipitoisuudet sekä CODMn-arvot olivat suurimat pienten valumien aikana. Vuorokauden keskimääräinen kuormitus kasvoi valumaluokan noustessa kaikilla vedenlaatumuuttujilla. Ylivirtaamatilanteiden aikaisten kuormitusjaksojen (jaksojen kesto keskimäärin 17 päivää) osuus vuosikuormituksesta oli keskimäärin 12–17 % vedenlaatumuuttujasta riippuen. Yksittäisen ylivirtaamajakson (22 päivää) aikaisen kiintoainekuormituksen osuus vuosikuormituksesta oli suurimmillaan 75 %. Tutkielman tulosten perusteella valuman vaikutus etenkin pintavalutuskentiltä purkautuvan veden laatuun oli ennakko-oletuksesta poiketen vähäinen, suhteessa valuman muutoksiin. Tästä johtuen ylivirtaamatilanteiden aikaisten kuormitusten luotettavan arvioinnin perustana tulisi olla jatkuvatoiminen virtaamanmittaus. Mikäli tuotantoalueella ei ole omaa virtaamanmittausta, tulisi kuormitusten arvioinnissa käyttää apuna lähellä sijaitsevan tuotantoalueen jatkuvatoimisesti mitattuja valumia.

Water quality and loading in peat production sites during high runoffs has generated much discussion. Only little up-to-date information is available about water treatment methods reductions during high runoff. The objective of this thesis was to evaluate how runoff affects water quality, loadings and water treatment purifications in peat production sites. The thesis is based on monitoring results recorded in 36 peat production sites in 2008–2013. The changes were surveyed in four main water quality parameters: phosphorus, nitrogen, suspended solids and oxygen consumptive organic matter, the latter of which was measured by chemical oxygen demand (CODMn). The initial assumption was that water quality and reductions will deteriorate during high runoff.

Drainage waters from sites with only basic water treatment methods (sedimentation ponds and peak runoff control) or wetlands had high concentration of suspended solids with high runoff. In those sites which had overland flow fields, the highest concentrations of suspended solids were measured during low runoffs. Average reductions of suspended solids did not decrease with increasing runoff. Nitrogen and phosphorus concentrations and COD were highest during the low runoffs. Peak runoffs increased average loadings in every water quality parameter. The average loading during peak runoffs (average 17 days) comprised about 12–17 % of the annual loading of the studied parameters, but in some cases the proportions were even 75 % (duration 22 days). The result of this thesis shows that importance of runoff to water quality especially in overland flow fields was less than assumed. Therefore the permanent flow record should be the base when peak runoff loadings are estimated. In those sites, which do not have permanent flow record, the annual loading should be evaluated by using the runoffs in the nearest peat production site, in which these values are available.