Sinijärve suvine hapnikukriis
Sinijärv on 12 ha suurune väikejärv, mille valgala on 60% põllumajandusmaa ja 15% elamumaa. 2019.–2024. aasta suvedel on järv muutunud järjest rohelisemaks. 2024. aasta juulis mõõdeti järve keskel järgmised näitajad: üldfosfor 0,09 mg/L (Eesti väikejärvede hea seisundi piir on 0,05 mg/L), üldlämmastik 1,8 mg/L, vee temperatuur 24 °C, lahustunud hapnik hommikul kell 5:00 3,2 mg/L ja pärastlõunal 8,1 mg/L. Kalad hingasid hommikuti veepinna lähedal, üksikud hukkusid. Sinijärve suubub kaks kraavi: üks põllult, teine 40 majapidamise hajaasustusest, kus puudub ühiskanalisatsioon. Kohalik omavalitsus tahab teada, mida ette võtta, kuid eelarve lubab ainult ühte suuremat meedet järgmiseks kolmeks aastaks. Põllumees on nõus koostööks, kuid ainult siis, kui talle hüvitatakse saagikadu.
1. Millised andmed toetavad eutrofeerumise hüpoteesi ja miks ei saa hapnikupuudust seletada ainult kõrge veetemperatuuriga? Põhjenda arvudega.
Read the worked answer
Hüpoteesi toetavad andmed: üldfosfor 0,09 mg/L ületab hea seisundi piiri 0,05 mg/L ligi kaks korda; see on eutrofeerumise tunnus. Suvel tekib planktoni vohamine, mis suurendab orgaanilist ainet. Hapniku ööpäevane kõikumine (3,2 mg/L kell 5:00 vs 8,1 mg/L pärastlõunal) on iseloomulik fotosünteesi ja hingamise vaheldumisele: öösel fotosünteesi ei toimu, kuid taimed, vetikad ja bakterid hingavad ning lagunemine tarbib hapnikku. Temperatuur 24 °C vähendab hapniku lahustuvust, kuid ei saa seletada sama päeva 4,9 mg/L erinevust ega hommikust miinimumi. Kui hapnikupuudus tuleneks ainult soojusest, oleks see ühtlasem kogu päeva. Seega on tõenäoline, et toitainete rikastumine ja orgaanilise aine lagunemine koos kõrge temperatuuriga põhjustavad hommikuse hapnikudefitsiidi.
2. Vali kahe võimaliku meetme vahel: (A) rajada põllule 8 m laiune puhverriba, (B) ehitada hajaasustusele ühisveevärk ja -kanalisatsioon. Millise valiku teeksid kolme aasta eelarvega ja miks? Too välja üks oluline ebakindlus.
Read the worked answer
Enne valikut tuleb hinnata koormust: kui suur osa fosforist tuleb põllult ja kui suur hajaasustusest. Puhverriba (A) on odav, sobib hajusalt põllult tuleva fosfori püüdmiseks, kuid mõjub ainult siis, kui äravool liigub läbi riba; see ei kõrvalda reoveest tulevat toitainet. Ühiskanalisatsioon (B) kõrvaldab hajaasustuse reovee, mis võib olla oluline punktkoormus, kuid on kallis ja mõju võib viibida. Kolme aasta eelarvega valiksin esialgu A, kui uuringud näitavad, et põllult tulev fosfor on suurem, ja lisaksin nõude hinnata B tegelikku maksumust. Ebakindlus: me ei tea praegu kummagi allika osakaalu; ilma seda mõõtmata võib raha kulutada valele meetmele.
3. Kuidas eristada, kas fosfor pärineb põllult või hajaasustusest? Kirjelda kahte mõõtmist või andmeallikat.
Read the worked answer
Eristamiseks tuleb mõõta sissevoolude vett eraldi: võtta proovid mõlemast kraavist pärast vihma ja kuiva perioodi, mõõta fosfori kontsentratsioon ja vooluhulk, et arvutada koormus (mg/s). Teine andmeallikas on reovee indikaatorid: hajaasustuse kraavis mõõta Escherichia coli, enterokokke, kofeiini või kunstlikku magusainet; põllukraavis uurida lämmastiku ja fosfori suhet ning pestitsiidijääke. Lisaks saab kasutada stabiilseid isotoope või jälgida, kas fosfori tase tõuseb pärast väetamist. Kahest allikast üksi ei piisa: tuleb siduda proovivõtu aeg vihmaga ja vooluhulgaga.