University of Oulu

Rautakulkeuma Kalimenjoen valuma-alueella

Saved in:
Author: Määttä, Joonas1
Organizations: 1University of Oulu, Faculty of Technology, Environmental Engineering
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, 13.9 MB)
Pages: 77
Persistent link: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201908222786
Language: Finnish
Published: Oulu : J. Määttä, 2019
Publish Date: 2019-08-22
Thesis type: Master's thesis (tech)
Tutor: Marttila, Hannu
Saari, Markus
Reviewer: Marttila, Hannu
Saari, Markus
Description:

Tiivistelmä

Rauta on yksi yleisimmistä alkuaineista kallioperässä. Kallioperästä rapautunut rauta esiintyy maaperässä ja vesistöissä joko liukoisessa Fe²⁺-muodossa tai niukkaliukoisessa Fe³⁺-muodossa. Vedessä runsas rautapitoisuus aiheuttaa ongelmia vesiekosysteemille sekä virkistyskäytölle. Akuutin myrkytysriskin lisäksi hapellisessa ympäristössä muodostuva runsas rautasakka aiheuttaa ongelmia sekä eliöstölle että ihmiskäytölle. Rautasakka kerrostuu pohjakasvuston pinnoille, mikä heikentää niillä elävien pieneliöiden elinmahdollisuuksia. Pieneliöiden kautta vaikutukset siirtyvät ravintoketjun ylemmille tasoille. Virkistyskäytölle rautasakka on haitallista, sillä se värjää hyvin herkästi kaiken minkä kanssa joutuu kosketuksiin. Ongelma on yleistyvä, sillä pohjoisella havumetsävyöhykkeellä vesistöjen rautapitoisuudet ovat kasvaneet viime vuosikymmeninä.

Tämän diplomityön tarkoituksena oli selvittää rautakulkeuman lähteitä ja muodostumista pohjoisella havumetsävyöhykkeellä vallitsevissa olosuhteissa. Aiheen käsittely tapahtui erityisesti Kalimenjoen valuma-alueen näkökulmasta. Lähtöaineistona käytettiin Kalimenjoen KaliVesi-projektiin liittyvän näytteenoton vedenlaatuanalyysejä ja näytteitä. Kyseiseen projektiin liittyen järjestettiin myös kaksi laajaa näytteenottokertaa kesällä 2018, jolloin vesinäytteitä kerättiin koko valuma-alueelta. Kaikista näytteistä analysoitiin väri, sameus, sähkönjohtavuus ja pH, joita käytettiin kuvaamaan raudan pitoisuutta vedessä. Lisäksi tutkittiin vedenlaatuparametrien ja valuma-alueen maankäytön jakauman yhteyttä jakamalla alue pienempiin alivaluma-alueisiin.

Raudan ja värin välillä havaittiin paikoin vahva ja selkeä yhteys. Maankäytön muodoista ojitetun turvemaan osuudella havaittiin selvää yhteyttä veden rautapitoisuuteen. Muutoin hajonta oli suurta eikä millään muulla maankäytön muodolla havaittu selvää vaikutusta rautapitoisuuteen.

Tulokset viittaavat siihen, että Kalimenjoen valuma-alueella turvemaiden osuus on merkittävin yksittäinen rautakulkeuman lähde. Rauta on merkittävä tekijä veden värin muodostumisessa ja veden väri voi paikoin ilmentää vesistön rautapitoisuutta. Rautakulkeuman synty on kuitenkin monimutkainen ilmiö ja usealla maankäytöllisellä tekijällä on vaikutuksensa siihen. Kokonaisuus muodostuu näistä pienemmistä osista, jolloin yhteisvaikutus voi kasvaa suureksi. Alivaluma-aluejaon hyödyntäminen valuma-alueanalyysissä onkin suositeltavaa. Sen avulla on mahdollista kohdentaa rautakulkeumaa kontrolloivat toimet kriittisimmille alueille.

Transport of iron in the river Kalimenjoki catchment

Abstract

Iron is one of the most common elements in the bedrock. Iron exists in soil and water bodies either in soluble Fe²⁺-form or in low soluble Fe³⁺-form. The abundant iron content of the water causes problems for the aquatic ecosystem and for the recreational use. In addition to the acute risk of poisoning, the iron precipitate formed in oxygen-rich environment causes problems for both biota and human use. The iron dregs are deposited on the surface of the undergrowth, which weakens the viability of the micro-organisms living on them. The effects are passed on to the upper levels of the food chain. For recreational use, the iron dregs are harmful because of it’s ability to dye almost everything. The problem is becoming more common, as iron levels in the northern coniferous forest zone have increased in recent decades.

The purpose of this thesis was to study the sources and formation of iron drift in the northern coniferous forest zone. The topic was discussed especially from the point of view of the river Kalimenjoki. Water quality analyzes and samples related to the sampling of the KaliVesi project were used as starting material. Two large sampling sessions were also organized for this project in the summer of 2018, where water samples were collected from the entire catchment area. All samples were analyzed for color, turbidity, electric conductivity and pH, which allowed us to use color as surrogate for iron concentration. In addition, the connection between water quality parameters and the land use distribution of the catchment area was studied by dividing the catchment area into smaller sub-catchment areas.

There was a strong and clear connection between the iron and the color. In the land use analysis, there was a clear connection between the share of drained peatlands and the iron content of the water. Otherwise, the dispersion was high and no other form of land use had a clear effect on iron content.

The results suggest that portion of peatland is the most significant single source of iron drift in the Kalimenjoki catchment. Iron is an important factor in water colorization and color of the water can in some cases reflect the iron content of the water body. However, the emergence of iron transport is a complex phenomenon and many land use-based factors have an impact on it. It is therefore advisable to utilize sub catchment division in river basin analysis. It makes it possible to target the activities that control the iron drift to the most critical regions.

see all

Subjects:
Copyright information: © Joonas Määttä, 2019. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.