137
Cs-ajoitusmenetelmän
tarkkuus ja luotettavuus
Netta Jousi Pro gradu -tutkielma Geotieteiden ja maantieteen laitos Helsingin yliopisto Kesäkuu 2017
Tiedekunta/Osasto Fakultet/Sektion – Faculty
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
Laitos/Institution– Department
Geotieteiden ja maantieteen laitos
Tekijä/Författare – Author
Netta Jousi
Työn nimi / Arbetets titel – Title
137Cs-ajoitusmenetelmän tarkkuus ja luotettavuus
Oppiaine /Läroämne – Subject
Geologia / Geokemia ja ympäristögeologia
Työn laji/Arbetets art – Level
Pro gradu -tutkielma
Aika/Datum – Month and year
5/2017
Sivumäärä/ Sidoantal – Number of pages
40
Tiivistelmä/Referat – Abstract
137Cs on keinotekoinen fissioreaktioissa syntyvä isotooppi, jonka laskeumahetket ovat tunnettuja sekä globaalisti että paikallisesti. 137Cs-ajoitusmenetelmässä mitataan sedimenttinäytteessä oleva 137Cs-aktiivisuus eri syvyyksiltä ja hyödyntäen tietämystä laskeumahetkistä voidaan ajoitus tehdä jopa vuoden tarkkuudelle. Ajoitusmenetelmän lähtökohtia ovat tarkkojen laskeumahetkien tietämisen lisäksi sedimentin häiriöttömyys ja rauhallinen sedimentaatio. Parhaimpia kohteita 137Cs-ajoitusmenetelmän käytölle ovat järvien syvänteet, joissa bioturbaatio on hyvin vähistä ja sedimentaatio rauhallista.
Työssä tutkittiin viiden erilaisen järven pohjasedimentin 137Cs-ajoittamisen tarkkuutta ja luotettavuutta. Järvisedimenteistä neljässä viidestä oli havaittavissa selkeitä vuosilustoja, joten sedimentti ei ole sekoittunut ja mekaanista 137Cs:n liikkumista ei ole tapahtunut. Suomeen vaikuttanut merkittävin laskeumahetki on 1986 tapahtunut Tshernobylin ydinonnettomuus ja sedimenttinäytteitä analysoitaessa vuosi 1986 voitiin jäljittää jopa lustotasolle.
Toinen merkittävä 137Cs:n laskeuma-ajankohta on ollut 1950 - 1960 -lukujen ydinkokeet. Näiden 137Cs-aktiivisuuden piikki oli lähes näkymätön vuoden 1986 137Cs-aktiivisuuteen verrattuna. Riippumatta järven limnologisista piirteistä oli analyysituloksissa vuoden 1986 piikki levinnyt myös alaspäin. Mitä huokoisempaa sedimentti oli sitä voimakkaampaa leviämistä oli tapahtunut. Tulosten mukaan 137Cs-ajoitusmenetelmä on edelleen käyttökelpoinen varsinkin Suomessa vuoden 1986 Tshernobylin ydinonnettomuuden ajankohtaa käyttäen. 1950 - 1960 ydinkokeiden ajankohta on huomattavasti epävarmempi, vaikkakin laskeuma on tasaisempi globaalisti. 137Cs:n migraatiota alaspäin oli selkeästi havaittavissa jopa rauhallisessa sedimentaatioympäristössä. Mahdolliset kemialliset jatkotutkimukset toivottavasti selventävät migraation syitä.
Avainsanat – Nyckelord – Keywords
Cesium, ajoitusmenetelmä, järvisedimentti
Säilytyspaikka – Förvaringställe – Where deposited
Helsingin Yliopisto, Geotieteiden ja maantieteen laitos
Tiedekunta/Osasto Fakultet/Sektion Faculty
Faculty of Science
Laitos/Institution– Department
Department of Geosciences and Geography
Tekijä/Författare – Author
Netta Jousi
Työn nimi / Arbetets titel – Title
Accurancy and reliability of 137Cs dating method
Oppiaine /Läroämne – Subject
Geology / Geochemistry and environmental geology
Työn laji/Arbetets art – Level
Master’s thesis
Aika/Datum – Month and year
5/2017
Sivumäärä/ Sidoantal – Number of pages
40
Tiivistelmä/Referat – Abstract
137Cs is an artificial isotope generated by fission reactions, whose deposition times are well known both globally and locally. The 137Cs dating method measures the 137Cs activity in sediment layers from different depths, and by utilizing knowledge of the deposition moment dating accuracy can be up to one year. The prerequisites of the dating method are not only the knowledge of precise moments of deposition, but also calm sedimentation and understanding of the sediment disturbances. The best destinations for using the 137Cs dating method are deep basin sediments, where bioturbation is very low and sedimentation is calm.
This study looked at the accuracy and reliability of the 137Cs dating of the bottom sediment from five different lakes. There were clear annual varves in four out of five lakes, so the sediment was not mixed and mechanical movements of 137Cs had not occurred. The most significant fall-off affecting Finland in 1986 was the Chernobyl nuclear accident and when analyzing sediment samples in 1986, it could even be traced back to a single varve.
Another significant 137Cs fall-off has been the nuclear tests of the 1950s to 1960s. The 137Cs peak of these events was almost invisible compared to the 137Cs activity of 1986. Regardless of the limnological features of the lake, 1986 had also migrated downward in the analysis results. The more porous sediment was, the stronger the spread had occurred.
According to the results of this study the 137Cs dating method is still usable, especially in Finland at the time of the Chernobyl nuclear accident of 1986. From 1950 to 1960, the time of nuclear testing, this method is far more uncertain in Finland, although the marker horizon is more globally distinguishable. However, downward migration of 137Cs was clearly evident even in a calm sedimentation environment, which is a major hindrance to the method. Chemical follow-up studies would be useful to clarify the causes of migration.
Avainsanat – Nyckelord – Keywords
Cesium, dating method, lake sediment
Säilytyspaikka – Förvaringställe – Where deposited
University of Helsinki, Department of Geosciences and Geography
Sisällysluettelo
1. JOHDANTO ... 3
2. TUTKIMUSALUEIDEN YMPÄRISTÖGEOLOGIA JA LIMNOLOGIA 7 2.1 Pääjärvi, Lammi ... 9
2.2 Peräjärvi, Tampere ... 10
2.3 Nurmijärvi, Hartola ... 11
2.4 Ormajärvi, Hämeenlinna ... 12
2.5 Kuutsjärvi, Värriö, Salla ... 13
3. AINEISTO JA TUTKIMUSMENETELMÄT ... 14
3.1 Pääjärvi, Lammi ... 17
3.2 Peräjärvi, Tampere ... 17
3.3 Nurmijärvi, Hartola ... 18
3.4 Ormajärvi, Hämeenlinna ... 19
3.5 Kuutsjärvi, Värriö, Salla ... 20
3.6 Tutkimusmenetelmät ... 20 4. TULOKSET ... 21 4.1 Standardit ... 21 4.2 Pääjärvi, Lammi ... 22 4.3 Peräjärvi, Tampere ... 24 4.4 Nurmijärvi, Hartola ... 25 4.5 Ormajärvi, Hämeenlinna ... 29
4.6 Kuutsjärvi, Värriö, Salla ... 31
5. TULOSTEN TARKASTELU ... 32
5.1 Pääjärvi, Lammi. ... 32
5.2 Peräjärvi, Tampere ... 33
5.3 Nurmijärvi, Hartola ... 33
5.5 Kuutsjärvi, Värriö, Salla ... 35
6. JOHTOPÄÄTÖKSET ... 36
7. KIITOKSET…...38
1.
JOHDANTO
Sunnuntai-illalla 27.4.1986 Kajaanin säteilyvalvonta-asemalla havaittiin nousua säteilymittaustuloksissa. Kyseinen havainto oli ensimmäinen Suomessa tehty lauantaina 26.4. aamuyöllä tapahtuneesta Tshernobylin ydinonnettomuudesta. Onnettomuusalueella Tshernobylissa vallitsi otolliset sääolosuhteet päästöilman nousemiselle jopa kahden kilometrin korkeudelle ja kulkeutumiselle ilmamassojen mukana eteenpäin kohti luodetta. Sunnuntai-illalla Kajaanissa oli hetkellinen rankkasade, jonka mukana radioaktiivista laskeumaa tuli maanpinnalle. Samoilla alueilla päästöilmaa sisältävä ilmamassa kohtasi Norjan mereltä tulevan kylmän säärintaman, jonka takia se ei päässyt enää kulkeutumaan pohjoisemmaksi. Laskeuma sisälsi huomattavia määriä muun muassa jodin ja cesiumin radioaktiivisia isotooppeja. Säärintaman eteläpuolella oli sateista, joten maanantain ja tiistain aikana radioaktiivinen päästöilma laskeutui Keski- ja Etelä-Suomen alueille. Toukokuun alussa tuulen suunta oli kääntynyt, joten uutta laskeumaa ei enää juurikaan tullut Suomeen. (Säteilyturvakeskus 1986)
137Cs on keinotekoinen radioaktiivinen isotooppi, jota muodostuu ytimen
fissioreaktiossa. Sen puoliintumisaika on 30 vuotta ollen näin yksi pitkäikäisimmistä ydinfissioreaktion tuotteista. Koska 137Cs isotooppia ei tavata luonnossa toimii se hyvänä merkkiaineena sekä ajoitusmenetelmissä että tutkittaessa aineen liikkumista. Cesiumin 137 isotooppia on kulkeutunut Suomeen vähäisempiä määriä jo aiemmin, lähinnä 1945 - 1963 ydinkokeiden laskeumana painottuen 1960-luvun alkuun. Vuonna 1963 Yhdysvallat, Neuvostoliitto ja Iso-Britannia lopettivat ydinkokeiden tekemisen ilmakehässä ja 137Cs-pitoisuudet laskivat merkittävästi. (Outola ja Saxén 2012). Tshernobylin ydinvoimalaonnettomuus 26.4.1986 nosti ilmaan edellisiä huomattavamman määrän radioaktiivisia aineita eri puolella Suomea (Kuva 1), jonka laskeumat tunnetaan STUK:n mittausten perusteella jopa kuntien rajojen sisällä. Merkittävin laskeuma Suomessa on Pirkanmaan alueella, kun taas esimerkiksi Pohjois-Suomen laskeuma jäi hyvin vähäiseksi vallinneiden sääolosuhteiden ansiosta. (Säteilyturvakeskus).
Kuva 1. Tässä tutkimuksessa analysoidut järvet sijaitsevat laskeuman suhteen korkeiden pitoisuuksien alueella lukuun ottamatta yhtä järveä Pohjois-Suomesta. (Muokattu Säteilyturvakeskus)
Laskeuman kesto Suomeen oli suhteellisen lyhyt, vain muutamasta päivästä reiluun kuukauteen. Verrattuna 1950 ja -60 -lukujen ydinkokeista aiheutuneisiin radioaktiivisiin hiukkasiin, jotka menivät stratosfääriin asti ja jakautuivat tasaisemmin sekä ajallisesti että globaalisti, Tshernobylin päästöilma keskittyi alemmas troposfääriin ja jäi ilmamassojen liikuteltavaksi tullakseen sateiden mukana pian alas (Outola et al. 2012). Koska cesiumin pitoisuudet ilmakehässä ja laskeumien ajankohdat ovat tunnettuja, voidaan 137Cs -pitoisuuksien avulla ajoittaa järvi- ja merisedimenttejä. Korkeahkoja 137Cs -pitoisuuksia
on havaittu myös laskeuman ajankohtaa nuoremmissa ja vanhemmissa sedimenteissä. Laskeuman ajankohdan jälkeiset pitoisuudet selittyvät valunnan mukana tuleviksi ja ne ovat selkeästi pienempiä kuin itse laskeumahetken pitoisuudet. Laajalta valuma-alueelta
137Cs päätyy järvisedimentteihin vielä vuosia itse laskeuman jälkeen. Laskeuman
jälkeinen migraatio sedimentissä on kuitenkin vähemmän tunnettua. Migraatiota tapahtuu sedimentissä myös alaspäin ja se vaikeuttaa sedimentin ajoittamista 137Cs-pitoisuuksien avulla, sillä migraation takia jopa 1960-luvun ydinkokeiden laskeuman merkit saattavat jäädä sedimentissä näkymättömiksi alueilla, joissa Tshernobylin 1986 laskeuma on merkittävää (Klaminder et al. 2012). Lisäksi 137Cs:n leviämistä sedimenttistratigrafiassa edistää merkittävästi sedimentin sekoittuminen joko mekaanisesti, virtausten ja aallokon vaikutuksesta, tai biologisesta aktiivisuudesta johtuen. Biologista sekoittumista
aiheuttavat mm. pohjaeläimet ja kalat, jotka muokkaavat sedimenttiä usein senttimetrin paksuudelta ja tehden siitä homogeenista koostumukseltaan.
Alueilla, joilla 137Cs on vaikeasti rajattavissa sedimenttisarjoissa joko migraation tai vähäisten pitoisuuksien takia, voi ajoitustarkoituksessa olla tarpeen määrittää myös muita radioaktiivisten isotooppien, kuten amerikiumin 241Am ja radiumsarjaan kuuluva lyijyn
210Pb pitoisuuksia. Pidempi puoliintumisaika (433 vuotta) mahdollistaa sen, että 241Am
näkyy sedimenteissä jopa vuosisatoja (Smith et al. 1991). Suurin osa Suomen 137Cs -laskeumasta on peräisin Tshernobylin ydinonnettomuudesta, kun taas plutoniumin ja amerikiumin pitoisuudet liittyvät merkittävästi myös 1950 - 60 -lukujen ydinkokeista (Lusa et.al. 2009). Mittauksissa näkyvä, yleensä vain ydinreaktioissa syntyvä, 214Am on laskeumien lisäksi myös laskeumana tulleen 241Pu:n hajoamistuote, mutta molemmat päätyivät kohtalaisen nopeasti järvien pohjasedimentteihin ja vain pieni osa jäi vesifaasiin (Lehto 2009).
210Pb-ajoitus on myös yleisesti käytetty menetelmä pintasedimenttien ajoittamisessa
(mm. Appleby et al. 1979). Se perustuu radioaktiivisen uraanin (238U) tytärisotoopin, kaasumaisen radonin (222Rn) karkaamiseen litosfääristä ilmakehään uraanin hajoamissarjan aikana. 222Rn hajoaa edelleen ilmakehässä lyijyn 210Pb-isotoopiksi, joka
kulkeutuu ilmakehästä sateiden mukana sedimentteihin ja alkaa hajota pysyväksi 206Pb
isotoopiksi. Sedimenttisarjan ajoittaminen perustuu 210Pb-aktiivisuusmittauksiin kullakin
sedimenttisyvyydellä, ja sen ikä-syvyys mallintamista tyypillisesti tuetaan sedimentin
137Cs-pitoisuusmäärityksien avulla (mm. Appleby 2001). Suomessa esimerkiksi Anttila
(2008) analysoi 137Cs ja 210Pb -pitoisuuksia Yli-Kitkan Kesälahden järvisedimenteissä, ja tuloksissa ilmeni, että runsas orgaanisen aineksen määrä mahdollisesti aiheutti cesiumin migraatiota alaspäin, sillä 210Pb tulokset selittivät paremmin kymmenen vuotta vanhempaa ajankohtaa. Puolan rannikon lähellä tutkituissa järvissä havaittiin, että varsinkin 137Cs on hyvin altis liikkumiselle laskeuman jälkeisissä sedimentaatioprosesseissa (Woszczyka et al. 2017). Toisaalta Tylmann et al. (2016) kohtasivat tutkimuksessaan haasteita 210Pb-ajoittamisessa ja totesivat, että 210Pb -ajoitusmenetelmät toimivat hyvin tukena, kun sedimentin ikä on ensin laskettu lustojen avulla. Selvästi todenmukaisin sedimenttikronologia saavutetaan, kun eri ajoitusmenetelmiä, kuten lustokronologiaa sekä 137Cs ja Pb-210 -ajoituksia käytetään
rinnakkain, ja ikä-syvyysmalli sekä sen virherajat muodostetaan niihin kaikkiin tukeutuen (mm Ojala et al. 2012; Zolitschka et al. 2015).
Järvi- ja meriympäristöt sopivat ihmisen tuottamien radioaktiivisten hiukkasten (137Cs,
241Am) esiintymisen ja laskeumien tutkimuksen kohteeksi, sillä maaperässä on paljon
mahdollisia häiriötekijöitä, kuten kasvien, juuret, sienien rihmastot sekä erityyppiset eroosioprosessit. Ajoittamisen kannalta maaperän osalta ongelmallista on eroosion kuluttava vaikutus sekä myös se, että amerikium esiintyy enemmän orgaanisessa kerroksessa kun taas cesium rikastuu tyypillisesti mineraalipainotteisemmassa ympäristössä (Lehto 2009). Kevättulvien mukana valuma-alueelta järviin tulevat mineraalipartikkelit kerrostuvat suhteellisen nopeasti järven pohjalle ja pysyvät erityisesti lustorakenteisessa häiriintymättömässä sedimentissä hyvin paikoillaan (Ojala et al. 2017). Ilmakehässä kulkeutuvat radioaktiiviset aineet päätyivät kohtalaisen nopeasti laskeuman tai valunnan jälkeen vesistöihin ja partikkeleihin sitoutuneena järvien pohjasedimentteihin ja vain pieni osa jäi veteen (mm. Lehto 2009, Klaminder et al. 2012) Järvikerrostumien erikoistapaus ja samalla myös ajoittamisen sekä sedimentin tutkimusresoluution kannalta parhaimpia ovat vuosikerralliset eli lustosedimentit (mm. De Geer 1912, Zolitschka et al. 2015). Ne muodostavat laskettavissa olevan vuodenaikaisen sedimentin kerrossarjan eikä mainittavaa sekoittumista sedimenttikerrosten välillä tapahdu (Ojala et al. 2012 ). Niille on kuvainnollista toistuva rytmitys yleensä kahdesta neljään erilaisen kerroksen ja eri vuodenaikoina kerrostuvat laminaation välillä, joilla on eroa rakenteessa, värissä ja koostumuksessa (Ojala et al. 2012, Zolitschka et al. 2015) Tässä tutkimuksessa analysoidut järvet ovat Kuutsjärveä lukuun ottamatta kerrostaneet lustorakenteista sedimenttiä, lähinnä klastis-orgaanista lustotyyppiä, jolloin keväällä valuma-alueelta järveen kulkeutuu sulamisvesien mukana ja kerrostuu mineraaliainesta sekä kesällä/syksyllä/talvella kasvukauden aikaista orgaanista ainesta. Toisinaan myös syksyisin kerrostuu ohut mineraaliaineksen kerros syysmyrskyjen ja tulvien seurauksena (Ojala et al. 2013).
Tässä työssä tutkitaan 1986 tapahtuneen Tshernobylin laskeuman jälkeistä 137Cs:n kerrostumista ja mahdollista migraatiota järvisedimentissä sekä yleisesti että erilaisissa laskeuma- ja järviympäristöissä. Viiden erilaisen järven kairasedimenteistä otettiin sedimentaationopeudesta riippuen eripituisia pintasedimenttinäytteitä tutkittavaksi Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) gammaspektrometrillä. Analyysissa keskityttiin
enemmän saatujen lukemien suhteellisiin pitoisuuksiin sedimenttistratigrafiassa kuin itse absoluuttisiin pitoisuuslukemiin. Näytteiden isotooppipitoisuuksia analysoitiin sekä tuoreina että kuivattuina. Aikaisemmin Suomesta tehtyjä 137Cs-analyyseja ja tietoja verrattiin nyt saatuihin tuloksiin, ja tulosten avulla pohdittiin 137Cs-ajoitusmenetelmän luotettavuutta järvisedimentaationympäristössä sekä mahdollista migraatiota alaspäin. Tutkimuksessa haluttiin selvittää mm: kuinka paljon tulokset ovat riippuvaisia näytteiden esikäsittelystä, analyysimenetelmästä, sedimentaatioympäristöstä tai ympäröivältä maa-alueelta tulevasta valunnasta ja kuinka iso merkitys näillä ympäristö- ja analyysitekijöillä yleisesti on. Työssä oli tarkoitus pohtia onko 137Cs ilmakehän historiallisesti tunnettu pitoisuus ja siitä syntynyt laskeuma edelleen selkeästi sedimenteissä havaittavissa ja voiko sitä käyttää ajoittamisessa vai onko tarpeen huomioida erilaisia tulosta muuttavia tekijöitä. Muutamasta järvestä laskettiin myös 241Am-pitoisuuden muutokset sedimenttistratigrafiassa, joita verrattiin 137Cs -tuloksiin.
2.
TUTKIMUSALUEIDEN YMPÄRISTÖGEOLOGIA JA
LIMNOLOGIA
Tutkimukseen valittiin viisi hyvin erilaista järviympäristöä, joista neljä sijaitsee Pirkanmaan-Hämeen alueella, jonne tuli suurin 137Cs-laskeuma ja yksi järvi Pohjois-Suomesta, jossa laskeuma oli hyvin vähäistä (Kuvat 1 ja 2).
Kuva 2. Tutkimuksen kohteena olevien järvien sijainti kartalla. Maanmittauslaitos 2017.
Kuutsjärvi sijaitsee Pohjois-Suomessa Sallan kunnassa Värriön Metsätieteellisen laitoksen tutkimusaseman vieressä. Peräjärvi on Tampereen pohjoispuolella Oriveden suuntaan -alueella. Nurmijärvi sijaitsee lähellä Hartolaa, Tampereesta itään. Pääjärvi ja
Ormajärvi ovat kohtalaisen lähellä toisiaan Lammin suunnalla Hämeenlinnan ja Lahden puolessa välissä.
Valuma-alueiden maankäyttö vaihtelee kaivosalueesta luonnonsuojelualueeseen. Järvet ovat myös hyvin erilaisia järven ja valuma-alueen pinta-aloiltaan, syvyydeltään ja dynamiikaltaan sekä limnologisilta ominaisuuksiltaan (Taulukko 1.)
Taulukko 1. Tutkittavina olevien järvien perustiedot. Suomen Ympäristökeskus 2017, Kuutsjärven osalta Milardi 2015.
Pääjärvi Peräjärvi Nurmijärvi Ormajärvi Kuutsjärvi
Maksimisyvyys (m) 87 12 22 29 8,2 Keskisyvyys (m) 14,4 9,62 5,0 Valuma-alue (km2) 244 28,2 85,2 1,5 Tilavuus (m3) 205,7 M 500 000 63,2 M Pinta-ala ha 1342 13 68 656 1 pH 6,9 6,7 7,1 7,3 Kokonaistyppi (µg l-1) 1300 3500 1400 1400 80-230 Kokonaisfosfori (µg l -1) 14 23 16 22 14-26 Happi liukoinen 6,8 1,3 6,1 2,4 Hapen kylläisyysaste 52 10 45 19 Ammonium typpenä (µg l-1) 2 2 200 6 Rikki (µg l-1) 110 000 Vuosi 2016 2016 2006 2016 2015
Sedimenttinäytteet otettiin alkuvuodesta 2016. Kairauspaikoiksi oli valittu mahdol-lisimman syviä ja häiriöttömiä alueita, jotta sedimenttilustot olisivat selkeitä (Taulukko 2).
Taulukko 2. Järvien sedimenttinäytteiden perustiedot.
Järvi Kunta Tunnus
KKJ -X (YKJ) KKJ-Y (YKJ) Vesisyvyys (m) Näytteen pituus (cm) Pääjärvi Lammi PJ-S2 6773416 3399274 37,4 30
Peräjärvi Tampere PE-S1 6841692 3346208 11,5 27
Nurmijärvi Hartola NJ-P2 6831150 3442900 20 25
Ormajärvi Hämeenlinna OJ-S1 6779842 3391135 28,15 50
2.1 Pääjärvi, Lammi
Pääjärvi on pitkänomainen järvi, jossa on keskellä selkeä, lähes 90 metriin asti ulottuva syvänne (Kuva 3). Keskisyvyys on kuitenkin vain 14.4 metriä, sillä yli 70 % pinta-alasta on korkeintaan 20 metriä syvää. Tilavuudeltaan ja kooltaan Pääjärvi on nyt tutkituista järvistä isoin. Valuma-alueella on enimmäkseen havumetsää, peltoa ja metsäistä suota. (Ruuhijärvi 1974, Stenberg 2007). Pääjärvi on kemiallisilta (K. Mg, Ca ja Na) perusominaisuuksiltaan tyypillinen suomalainen järvi (Ruuhijärvi 1974), myöskin hyvin tyypillistä on, että typpeä on saatavilla riittävästi, mutta fosfori on rajoittava tekijä (Niinimäki ja Penttinen 2014).
Kuva 3. Pääjärvi kartalla. Maanmittauslaitos 2017.
Tutkittavana oleva sedimenttikairanäyte on otettu Pääjärven suurimman syvänteen läheisyydestä. Kuvassa 3 on merkitty näytepisteen koordinaatit 6773416, 3399274 käyttäen KKJ yhtenäiskoordinaatistoa.
2.2 Peräjärvi, Tampere
Peräjärvi on pieni järvi, joka kuuluu Vaavunjoen valuma-alueeseen. Peräjärveen laskee idästä Ala-Jalkajärven kautta Ylä-Jalkajärvi, jonka lähellä on 1994 - 2003 toiminut sekä uudelleen 2007 aloittanut Oriveden kultakaivos. (Kuvat 4 ja 5). Kaivos aloitti ensin avolouhintaa, louhos täytettiin sekä maisemoitiin ja jatkettiin maanalaisena louhintana sekä ennen keskeytystä 2003 - 2007 että sen jälkeen. Peräjärven vedenlaatu vaihtelee pinta- ja pohjaosissa: pinnassa on hyvänlaatuista vettä Vaavunjärvestä tulevan valunnan ansiosta, mutta pohjalla on vähähappisempaa ja suolaisempaa ja happamuus on ollut ajoittain lähes kriittinen. Myös täyskierrot ovat jääneet epätäydellisiksi, sillä kaivoksen kuivanapitovedet jäävät raskaampina pohjalle. (Länsi- ja Sisä-Suomen Aluehallintovirasto 2015)
Kuva 4. Peräjärvi kartalla. Maanmittauslaitos 2017.
Kuvissa 4 ja 5 merkitty myös näytepiste, joka on KKJ :n yhtenäiskoordinaatistoa (YKJ) käyttäen 6841692, 3346208.
Peräjärven valuma-alue on suurimmaksi osaksi metsämaata ja suota, pohjoispuolella lisäksi peltoa. Vaikka kaivoksen ja peltojen läheisyys lisäävät kuormitusta, ei rehevöitymisen kehittymistä ole havaittu ja kokonaisuudeltaan Peräjärvi on laatuluokitukseltaan tyydyttävä. Typpi- ja sulfaattipitoiset kuivatusvedet tulevat kaivokselta pulsseina ja heikon virtauksen aikoina jäävät syvänteeseen (Länsi- ja Sisä-Suomen Aluehallintovirasto 2015). Palomäen (2007) mukaan sekä sähkönjohtavuus- että sulfaattipitoisuus kasvoivat myös kaivoksen ollessa suljettuna.
2.3 Nurmijärvi, Hartola
Nurmijärvi sijaitsee Hartolan kunnassa ja kuuluu Vähäjoen valuma-alueeseen. Nurmijärvi on mitattavista elementeistä riippuen joko lievästi rehevä tai rehevä järvi, jonka ympäristö on enimmäkseen peltoa (Kuva 6). Vesi on humuspitoista ja happikylläisyys pohjalla voi olla kesällä vain 19 % ja typpipitoisuus on korkea. (Åkerberg 2007)
Tutkittava näyte on otettu Nurmijärven syvänteestä vesisyvyydestä 20m (Kuva 6.). Nurmijärveen laskee koillisesta useampi pieni uoma, jotka tuovat materiaalia valuma-alueelta syvänteeseen ja mahdollistavat näin vuosilustojen synnyn (Ojala et al. 2017).
2.4 Ormajärvi, Hämeenlinna
Ormajärvi on Lammin taajaman vieressä sijaitseva Kokemäenjoen Ormajärven vesistöalueeseen kuuluva lievästi rehevä järvi, jonka 85 km2 laajuinen valuma-alue on
pääosin peltoa ja kangasmetsää (Kuva 7). Ormajärvestä vedet laskevat lounaassa sijaitsevaa Ormijokea pitkin Suolijärveen. Matkaa lähimpään asutukseen on 200 metriä. Ormajärvi kuuluu Ormajärven - Untulanharjun Natura 2000 -alueeseen Ormajärven kaakkoisrannalla sijaitsee vuonna 1972 rakennettu jätevedenpuhdistamo, josta järveen tulee fosfori- ja typpikuormitusta, mutta kuormitus on normaalitilanteissa pysynyt luparajojen sisällä. Puhdistetut jätevedet kulkeutuvat avo-ojaa pitkin Ormajärven eteläosaan. (Hämeen ympäristökeskus 2006, Aluehallintovirasto, Etelä-Suomi 2014)
Merkittävä rehevöittämistekijä on jätevedenpuhdistamosta huolimatta maataloudesta tuleva hajakuormitus, joka vaihtelee sääolojen mukaan ja sillä on suurempi merkitys Ormajärven tilaan kuin jätevesillä. Sisäistä kuormitusta ei ole havaittu ja alusveden tila on jopa parantunut vuosien aikana jätevedenpuhdistamon laitteiden kehittymisen myötä. Talvella jätevedet valuvat pohjaa myöten syvänteen suuntaan, jonka takia syvänteen pohjalla olevan veden typpipitoisuus on korkeampi kuin pintaveden (Kuva 8). Kesällä alusveden happitilanne on välttävä, syvänteessä jopa voimakasta happivajetta, mutta muuten yleislaatuluokka on hyvä. (Valkonen 2015)
Kuva 8. Ormajärven pohjoisosan syvyyskartta, näytepiste on merkitty mustalla ympyrällä. Maanmittauslaitos 2017.
Sedimenttinäyte on otettu syvänteen pohjoisosasta, jonne Valkosen (2015) raportin mukaan suuntautuu talvisin valuntaa myös järven eteläosasta. Näytepisteen koordinaatit ovat yhtenäiskoordinaatiostoa (YKJ) käyttäen 6779842, 3391136.
2.5 Kuutsjärvi, Värriö, Salla
Kuutsjärvi sijaitsee Sallan kunnassa Värriön luonnonpuistossa. Kuutsjärvi on oligotrofinen alle hehtaarin kokoinen pieni järvi (Kuva 9). Valuma-alue on suurimmaksi osaksi metsää, järven rannalla on myös hieman turvesuota. Järven ympäristö on
jyrkkäpirteistä maastoa, jossa vähäistä moreeni- ja hiekkakerrostumaa. Kokonaisuudessaan kuormitus on vähäistä. (Tallberg et al. 2015)
Kuva 9. Kuutsjärven sijainti, maastokuva ja ilmakuva. Maanmittauslaitos 2017.
Kuutsjärven pohjoisrannalla sijaitsee 1967 Metsätieteiden laitoksen yhteistyönä fysiikan laitoksen kanssa rakentama Värriön tutkimusasema. Asemalla kerätään pitkäjänteisesti aikasarjoja niin eläimistöstä, kasvistosta kuin ilmastostakin (Helsingin yliopisto 2016).
3.
AINEISTO JA TUTKIMUSMENETELMÄT
Kaikista viidestä tutkimuksen kohteena olevasta järvestä oli otettu kairanäytteet kevättalvella 2016. Kairanäytteet valokuvattiin ja viipaloitiin arvioidun sedimentoitumisnopeuden perusteella joko 1 cm:n tai 0,5 cm:n näytteiksi (Kuva 10 A-D). Aineistoksi saatiin yhteensä 143 näytettä (Pääjärvi 15 kpl, Peräjärvi 35 kpl, Nurmijärvi 37 kpl, Ormajärvi 42 kpl ja Kuutsjärvi 14 kpl). Selkeästi ja tasaisesti lustoisesta Nurmijärvestä näytteet viipaloitiin kairanäytteen keskikohdasta lustokronologian perusteella määritetyn Tshernobylin ajanjakson sedimenttisyvyydeltä, vuosittaisella resoluutiolla vuosilustojen mukaisesti. Näytteet laitettiin kylmähuoneeseen odottamaan mittausta gammaspektrometrillä.
A B
C
D
Kuva 10 A-D. Tutkittujen tuorenäytteiden massat. Symboli vastaa 2 cm paksun näytesiivun painoa, jonka tilavuus on 11,4 cm3 näyteputken halkaisijan mukaisesti laskettuna, Symboli vastaa 1 cm paksun
Pääjärven ja Ormajärven näytteet (Kuvat 10 A ja B) olivat tilavuudeltaan 11,4 cm3
jokainen näyte käsittäen yhden senttimetrin kairanäytteestä. Kuutsjärven ja Peräjärven sedimentaatio arvioitiin vähäisemmäksi, joten näytteet viipaloitiin kairanäytteestä puolen senttimetrin paksuisina. Näytteen tilavuudeksi tuli 5,7 cm3 (Kuva 10 C). Nurmijärven kairanäytteestä arvioitiin mahdollinen Tshernobylin laskeuman kohta ja sen ympäriltä näytteet otettiin vuosilustotasolla. Nurmijärven sedimentin yläosan näytteiden tilavuus oli 11,4 cm3, lähempänä keskikohtaa 5,7 cm3 (Kuva 10 D). Lustotasolla otettujen näytteiden tilavuudet ovat Taulukossa 2.
Taulukko 2. Nurmijärven lustotasolla tutkittujen näytteiden syvyydet, luston paksuudet, näytteiden tilavuudet ja massat.
Lusto Syvyys Näyte Tilavuus Tuorenäyte Kuivanäyte näyte (cm) (cm) (cm3) (g) (g) L1 10,3 0,3 3,4 8,317 1,864 L2 10,7 0,4 4,6 10,622 2,582 L3 11,1 0,4 4,6 11,03 2,997 L4 11,6 0,5 5,7 14,677 4,862 L5 11,9 0,3 3,4 9,202 3,331 L6 12,3 0,4 4,6 9,081 3,242 L7 12,7 0,4 4,6 11,397 3,93 L8 13 0,3 3,4 6,82 1,955 L9 13,2 0,2 2,3 6,171 1,697 L10 13,5 0,3 3,4 7,472 1,922 L11 13,7 0,2 2,3 7,558 1,963 L12 14,2 0,5 5,7 7,558 3,283 L13 14,5 0,3 3,4 9,604 3,196 L14 14,9 0,4 4,6 10,423 3,491 L15 15,2 0,3 3,4 6,512 2,351 L16 15,4 0,2 0,3 5,601 1,858 L17 15,9 0,5 5,7 14,515 4,589
Kuivattuina näytteitä analysoitiin yhteensä 128 kappaletta (Pääjärvi 15 kpl, Peräjärvi 35 kpl, Nurmijärvi 30 kpl, Ormajärvi 34 kpl ja Kuutsjärvi 14 kpl) (Kuva 11 A-D). Muutamia ensimmäisen mittauksen havaintojen pohjalta havaintojen pohjalta merkityksettömäksi todettu näyte jätettiin mittaamatta kuivattuna.
Ormajärven ja Kuutsjärven sekä Nurmijärven lustojen gammaspektrometrin analyysituloksista poimittiin myös 241Am tukemaan 137Cs:n tuloksia.
3.1 Pääjärvi, Lammi
Pääjärven näyte on otettu järven syvimmästä kohdasta. Kairanäytteen ylimmästä neljästä senttimetristä on hyvin vaikea havaita kaikkia lustoja (Kuva 11), mutta selkeitä vuosilustoja kairasedimentissä on.
Kuva 11. Pääjärven kairasedimenttinäyte. Kuvaan merkitty myös näkyneet lustot.
Ensimmäinen kahdeksan senttimetriä on ruskean harmaata ja syvemmällä ruskea saa hiljalleen väistyä harmaan tieltä. Sulfidiraitoja näkyy koko kairasedimentin matkalla.
3.2 Peräjärvi, Tampere
Peräjärven kairanäytteessä ylimmät neljä senttimetriä on vesipitoista, hyvin löysää ja haisevaa sulfidiliejua. Seuraavat kolmen senttimetriä heikosti koossapysyvää, mutta silti muotonsa säilyttävää saviliejua. Kahdeksan sentin kohdalta alaspäin kairanäyte on tiiviimpää ja selkeät sulfidisavilustot ovat havaittavissa. Näytteen vinous johtuu todennäköisesti näyteottimen tunkeutumisesta sedimenttiin vinosti näytteenottohetkellä, sillä alemman osan lustot ovat siitä huolimatta häiriintymättömiä (Kuva 12).
Kuva 12. Peräjärven kairasedimenttinäyte. Kuvaan merkitty lustot.
Lustojen mukaan vuosi 1986 osuu sedimenttisyvyydelle 8,5 cm ja 1960-luvun alku syvyydelle 12,5 cm. Yläosan löyhästä sedimentistä huolimatta vuosilustot ovat silti nähtävissä. Lustojen väri vaihtelee hieman: kahdeksaan senttimetriin asti on vallalla ruskea, kun taas 8 - 16 cm: n välillä harmaa johtuen suuremmasta mineraaliaineksen pitoisuudesta, jonka väleissä on ruskeaa. Syvemmällä hallitsevaksi tulee jälleen ruskea.
3.3 Nurmijärvi, Hartola
Nurmijärven kairanäytteen pintaosa on hieman hajonnut, mutta muuten kairanäyte on selkeä ja lustot ovat kohtisuorassa näytettä vastaan. Klastis-orgaaniset vuosikertalustot erottuvat hyvin (Kuva 13).
Lustolaskun perusteella vuosi 1986 ajoittuu 12 - 13 cm välillä oleviin lustoihin. Lustot ovat kahdeksaan senttimetriin asti tummempia ja syvemmällä vaaleanharmaata on mukana kerroksissa, luston kokonaissävy on myös vaaleampi ja mustaa sulfidisavea on vähemmän kuin nuoremmissa kerroksissa.
3.4 Ormajärvi, Hämeenlinna
Ormajärven sedimentti on hyvin vesipitoista, pehmeää ja huokoista. Lustot näkyvät tummassa sedimentissä hyvin (Kuva 14).
Kuva 14. Ormajärven kairasedimenttinäyte. Lasketut lustot on merkitty viivoin.
Lustojen mukaan vuosi 1986 osuu 22 - 24 cm kohdalle. Lustot ovat paljon paksummat verrattuna muihin tutkittavina oleviin kairasedimenttinäytteisiin, sekä huomattavasti tummempia kokonaisuudessaan. Väri pysyy lähes saman sävyisenä läpi koko sedimentin, ylempänä 9 - 15 cm: n kohdalla on hieman vaaleampaa ja 33 cm: n kohdalla kirkas vaaleanharmaa raita.
3.5 Kuutsjärvi, Värriö, Salla
Kuutsjärvi on tutkituista järvistä ainoa, jossa ei ole vuosikerrallista lustoa (Kuva 15).
Kuva 15. Kuutsjärven kairasedimenttinäyte. Viivoin on merkitty muutokset sedimentissä.
Kuutjärven sedimentissä vaihtelevat vaaleampi ja tummempi ruskea, mutta varsinaisia rytmillistä kerrallisuutta ei ole havaittavissa. Värien vaihtelut voivat selittyä eroosiotason muutoksilla valuma-alueella.
3.6 Tutkimusmenetelmät
Tuorenäytteet laitettiin välittömästi osanäytteisen ottamisen jälkeen kylmähuoneeseen odottamaan mittausta. Näytteet punnittiin märkänä ja mitattiin yksitellen GTK:n gammaspektrometrillä ja käyttämällä mittausaikaa 60 min. Radiogeenisen säteilyn tason mittauksiin käytettiin Brightspec gammaspektrometriä, jossa ilmaisimena NaI (Tl) kolokide (4×4 inces well-type detector) ja analysaattorina bMCA-USB monikanavainen analysaattori (Multi-Channel Analyzer). Näytteiden 137Cs-pitoisuudet laskettiin suhteutettuna niiden massalla Dr. Westmeierin räätälöimällä Sodigam -laskentaohjelmistolla. Tämän jälkeen näytteet pakastettiin ja kuivattiin 105˚C yön yli tai vähintään kahdeksan tuntia. Kuivatuksen jälkeen näytteet homogenisoitiin jauhamalla ja
punnittiin uudelleen. Saadusta erotuksesta laskettiin näytteiden vesipitoisuus (WC). Kuivatut näyteet mitattiin uudelleen gammaspektrometrilla 60 minuuttia käyttäen samoja asetuksia ja ohjelmia. Mittauksen jälkeen näytteet poltettiin uunissa 550˚C 120 minuuttia ja punnittiin. Erotuksesta laskettiin orgaanisen aineksen määrä (LOI). Mittausten edetessä tarkkailtiin gammaspektrometrista saatuja tuloksia sekä standardin osalta että seuraamalla näytteiden tulosten loogisuutta. Gammaspektrometrin luotettavuutta testattiin mittaamalla välillä standardinäyte ennen näytteitä ja välillä päivän mittausten jälkeen. Saman päivän aikana vaihdeltiin myös sekä tuore- ja kuivanäytteitä että mittaajaa. Mittaukset suoritettiin kesä-elokuun 2016 aikana.
4.
TULOKSET
137Cs tulokset laskettiin GTK:n gammaspektrometrin Sodigam -laskentaohjelmalla. 241Am laskettiin saadun datan lukemien pohjalta jakamalla pulssien määrä näytteen
massalla. 241Am-tulokset ovat siten vain verrannollisia toisiinsa eivätkä kerro todellisesta aktiivisuudesta.
4.1 Standardit
Näytteiden mittaamisen yhteydessä mitattiin tasaisin väliajoin ja mahdollisimman vaihtelevina hetkinä 137Cs -standardinäyte (Kuva 16).
Kuva 16. Standardinäytteistä analysoidut pitoisuudet ajanjaksolla 8.6 - 19.8.2017
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Bq kg-1 Mittaus
Standardit
Kaksi alhaisinta arvoa saatiin, kun standardia on mitattu illalla pitkän mittauspäivän päätteeksi. Molemmilla kerroilla lukema oli huomattavasti alhaisempi. Aamulla tai keskipäivällä mitatuissa standardiarvoissa, lukemat pysyivät suhteellisen samoina. Suurimmaksi arvoksi saatiin 12179 Bq kg-1 ja pienimmäksi 9347 Bq kg-1. Standardien keskiarvoksi laskettiin 11386,3 Bq kg-1 ja mediaaniksi 11686 Bq kg-1. Tulosten luotettavuutta mittaavat arvot ovat keskihajonta, joka on 777,1 Bq kg-1 (6,8 % keskiarvosta) ja keskiarvon 95 % luottamusväliksi saatiin 11065 - 11701 Bq kg-1. Keskihajonta on lähes 7 %, joten vaihtelua standardinäytteiden lukemissa on ollut johtuen pitkälti kahdesta poikkeuksellisen alhaisesta arvosta. Ilman näitä kahta poikkeavaa lukemaa pienin arvo on 10127 ja isoin 12222, standardien keskiarvo on 11543,5 Bq kg-1, mediaani 11840 Bq kg-1, keskihajonta 575,5 Bq kg-1 (5 % keskiarvosta) ja keskiarvon 95 % luottamusväliksi 11294 - 11792 Bq kg-1.
4.2 Pääjärvi, Lammi
Tuore- ja kuivanäytteiden tulokset noudattelevat samaa kuviota kuivanäytteiden pitoisuuksien ollessa selvästi korkeampia varsinkin suurempien pitoisuuksien kohdalla (Kuva 17).
Kuva 17. Lammin Pääjärven tuore- ja kuivanäytteiden 137Cs-aktiivisuus (Bq).
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Bq kg-1 Syvyys cm
Pääjärvi
tuore kuivaVuoden 1986 piikki on selkeästi nähtävillä sekä kuivatuista että tuoreista näytteistä, mutta 1960-luvun maksimipitoisuutta ei 1 cm resoluutiolla analysoitujen näytteiden avulla ole havaittavissa. Taustasta kohonneita pitoisuuksia on havaittavissa 10 cm: iin asti. Pääjärven LOI pysyy hyvin samana läpi sedimenttinäytteen (Kuva 18A), mutta vesipitoisuudessa on hieman vaihtelua (Kuva 18B).
A B
Kuva 18A-B. Pääjärven sedimenttinäytteen vesipitoisuus (WC) ja orgaanisen aineksen määrä (LOI).
Orgaanisen aineksen määrä on noin 10 % koko kairasedimentin ajan. Vesipitoisuus putoaa 7 cm: n kohdalla hieman alle 80 %, mutta nousee takaisin kaksi senttiä syvemmällä. Pääjärven suskeptibiliteetti on selkeästi koholla 6 - 8 cm: n välillä (Kuva 19).
Kuva 19. Pääjärven suskeptibiliteetti.
Pääjärven magneettinen suskeptibiliteetti kohoaa tasaisesti syvemmälle mentäessä, mutta 6 - 8 cm: n välillä sedimentissä on selkeästi enemmän magneettista materiaalia.
70 75 80 85 90 0 5 10 15 20 % Syvyys (cm)
WC
0 5 10 15 0 5 10 15 % Syvyys (cm)LOI
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Suskeptibiliteetti SI *10-6 Syvyys (cm)Pääjärvi
4.3 Peräjärvi, Tampere
Peräjärven tuore- ja kuivanäytteiden tulokset ovat samassa linjassa toisiinsa nähden (Kuva 20). Pienet erot ovat selkeämmin havaittavissa kuivatuista näytteistä.
Kuva 20. Peräjärven tuore- ja kuivanäytteiden 137Cs-aktiivisuus (Bq) Sinertävällä palkilla on merkittynä
lustolaskujen mukainen vuosi 1986.
Peräjärven 137Cs-pitoisuus kohoaa huippuarvoon hyvin äkillisesti 8.5 cm syvyydessä, mutta myös sen alapuolella on pientä pitoisuuden nousua havaittavissa vielä 12 cm: iin asti. Vesipitoisuus on korkeimmillaan sedimentin yläosassa lähes 90 % ja alimmillaan vain 40 % (Kuva 21A). LOI on tasaisesti laskeva 10 senttimetriin asti, jonka jälkeen on selkeää vaihtelevuutta (Kuva 21B).
A B
Kuva 21A-B. Peräjärven sedimenttinäytteen vesipitoisuus (WC) ja orgaanisen aineksen määrä (LOI). Suskeptibiliteetti vaihtelee hyvin paljon (Kuva 22). Sekä pinnalla että syvemmällä suskeptibiliteetti on pienempi kuin keskellä näytettä.
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Bq kg -1 Syvyys (cm)
Peräjärvi
Tuore Kuiva 30 50 70 90 0 5 10 15 20 25 % Syvyys (cm)WC
0 5 10 15 20 0 5 10 15 20 25 % Syvyys (cm)LOI
Kuva 22. Peräjärven suskeptibiliteetti.
Peräjärven suskeptibiliteetti on pintasedimentissä vähäistä, mutta nousee kohtalaisen jyrkästi 9 cm: iin asti palaten hiljalleen taas lähes pintasedimentin tasolla 25 cm: n syvyydessä.
4.4 Nurmijärvi, Hartola
Nurmijärven 137Cs-tulokset ovat tuore- ja kuivanäytteiden osalta hyvin samansuuntaisia
koko sedimenttinäytteessä (Kuva 23). Korkeimmat arvot ovat 12-13 cm:n kohdalla ja siitä pintaan päin aktiivisuuden lasku on ensin jyrkkää huippuarvoista ja sen jälkeen tasaisempaa. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 5 10 15 20 25 30 Suskeptibiliteetti SI * 10-6 Syvyys (cm)
Peräjärvi
Kuva 23. Nurmijärven tuore- ja kuivanäytteiden 137Cs-aktiivisuus. Sinertävällä palkilla on merkittynä
lustolaskujen mukainen vuosi 1986.
Vesipitoisuus ja LOI ovat molemmat korkeita pintasedimentissä, jonka jälkeen laskevat tasaisesti lukuun ottamatta molempien kohdalla olevaa pientä nousua 13 - 14 cm: n kohdalla (Kuva 24A-B). Syvemmälle mentäessä sekä vesipitoisuus että LOI nousevat jälleen hieman.
A B
Kuva 24A-B. Nurmijärven sedimenttinäytteen vesipitoisuus (WC) ja orgaanisen aineksen määrä (LOI).
Tuorenäytteiden tulosten perusteella kaikkia Nurmijärven näytteitä ei tutkittu kuivattuina eikä niistä myöskään analysoitu orgaanisen aineksen määrää. Nurmijärven sedimenttinäytteestä analysoitiin kuivanäytteiden 137Cs ja 241Am pitoisuudet myös vuodenaikaisella resoluutiolla (lustotasolla) syvyysvälillä 10 - 16 cm, jonka lustolaskujen mukaan tiedettiin osuvaksi Tshernobylin laskeuman ajalle. Välille laskettiin 17 vuosilustoa (Kuva 25). 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Bq kg-1 Syvyys (cm)
Nurmijärvi
Tuore Kuiva 50 60 70 80 90 0 5 10 15 20 25 % Syvyys (cm)WC
0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 % Syvyys (cm)LOI
Kuva 25. Nurmijärven lustojen 137Cs-aktiivisuudet, lustojen syvyydet ja leveydet. Sinertävällä palkilla on
merkittynä lustolaskujen mukainen vuosi 1986.
Tarkastellessa vesipitoisuutta ja orgaanisen aineksen määrää lustotasolla sekä
vesipitoisuus että orgaanisen aineksen määrä ovat matalimmillaan korkeimman 137Cs- aktiivisuuden lustoissa. (Kuva 26A-B). Hieman syvemmällä aktiivisuus laskee ja vesipitoisuus sekä LOI nousee. Lustojen 12-16 kohdalla vesipitoisuus ja LOI ovat jälleen matalammalla. Kuivatuissa näytteissä lustojen 12 ja 16 kohdalla on havaittu pientä aktiivisuuden nousua, jota ei näy tuorenäytteissä.
A B
Kuva 26 A-B. Nurmijärven sedimenttinäytteen veispitoisuus (WC) ja orgaanisen aineksen määrä (LOI).
Nurmijärven vuosilustotasolla analysoiduista näytteistä näkyy kuinka 11,5 cm: n kohdalla aktiivisuus nousee jyrkästi. Korkein pitoisuus on välillä 11,6 - 12,3 cm käsittäen
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 L10 L11 L12 L13 L14 L15 L16 L17 Bq kg-1 Lusto
Nurmijärvi lustot
Tuore Kuiva Tunnus L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 L10 L11 L12 L13 L14 L15 L16 L17 Syvyys (cm) 10,3 10,7 11,1 11,6 11,9 12,3 12,7 13 13,2 13,5 13,7 14,2 14,5 14,9 15,2 15,4 15,9 Näyte (cm) 0,3 0,4 0,4 0,5 0,3 0,4 0,4 0,3 0,2 0,3 0,2 0,5 0,3 0,4 0,3 0,2 0,5 50 55 60 65 70 75 80 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617 % LustoWC
6 8 10 12 14 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617 % LustoLOI
kaksi vuosilustoa, lustolaskujen mukaan vuodet 1987 tai 1986 ja 1986 tai 1985. Nurmijärvestä tutkittiin laskemalla 241Am (Kuva 27).
Kuva 27. Nurmijärven lasketut 241Am -tulokset. Sinertävällä palkilla on merkittynä lustolaskujen mukainen
vuosi 1986.
Lasketuissa 241Am-tuloksissa on myös selkeästi näkyvillä kyseisten kahden luston korkeammat pitoisuudet (>100 Bq g-1), joissa myös 137Cs-pitoisuudet olivat kohollaan. Muissa vuosilustoissa on hyvin vaihtelevia pitoisuuksia (60 - 100 Bq g-1), mutta yleisesti myös 12 cm: ä syvemmällä on havaittavissa korkeita 241Am -pitoisuuksia. Nurmijärven suskeptibiliteetti on esitetty kuvassa 28.
Kuva 28. Nurmijärven suskeptibiliteetti.
Nurmijärven suskeptibiliteetissä on myös paljon vaihtelua. Yleisimmin arvot ovat 6 - 8 SI *10-6 välillä, mutta heti pintasedimentin jälkeen on pienempiäkin arvoja.
0 10 20 30 40 50 0 20 40 60 80 100 120 140 160 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 L10 L11 L12 L13 L14 L15 L16 L17 Lukema g -1 tuore Lukema g -1 kuivattu Lusto
Nurmijärvi 241Am
kuivattu tuore 0 2 4 6 8 10 12 0 10 20 30 40 Suskeptibiliteetti SI * 10-6 Syvyys (cm)Nurmijärvi
4.5 Ormajärvi, Hämeenlinna
Ormajärven tuorenäytteissä pitoisuudet ovat pienet verrattuna kuivanäytteisiin. Kuivanäytteistä näkee paremmin 137Cs-pitoisuuden muutokset, jotka ovat monta kertaluokkaa isompia kuin tuorenäytteiden. (Kuva 29). Kuivanäytteissä on aktiivisuudessa kaksi huippua: isompi 24 cm:n kohdalla ja pienempi 27 cm:n näytteessä. Sama on havaittavissa heikosti myös tuorenäytteistä. Aktiivisuus laskee näistä huippukohdista sekä syvemmälle että pintaan päin mentäessä, mutta varsinkin pinnan suuntaan alun jälkeen hyvin hitaasti.
Kuva 29. Ormajärven tuore- ja kuivanäytteiden 137Cs-aktiivisuus (Bq). Sinertävällä palkilla on merkittynä
lustolaskujen mukainen vuosi 1986.
Ormajärven vesipitoisuus ja orgaanisen aineksen määrä pysyvät lähes samoilla tasoilla koko sedimenttinäytteessä, molemmilla on myös pieni notkahdus 31 senttimetrin kohdalla (Kuva 30A-B).
A B
Kuva 30A-B. Ormajärven sedimenttinäytteen vesipitoisuus (WC) ja orgaanisen aineksen määrä (LOI).
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Bq kg-1 Syvyys (cm)
Ormajärvi
tuore kuiva 75 85 95 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 % Syvyys (cm)WC
10 20 30 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 % Syvyys (cm)LOI
Ormajärven tuorenäytteissä pitoisuudet ovat pienet verrattuna kuivanäytteisiin. Kuivanäytteistä näkee paremmin 137Cs-pitoisuuden muutokset, jotka ovat monta
kertaluokkaa isompia kuin tuorenäytteiden. Ormajärven 137Cs-pitoisuus oli hyvin vaihteleva, joten tuorenäytteistä laskettiin myös 214Am (Kuva 31).
Kuva 31. Ormajärven lasketut 241Am-tulokset. Sinertävällä palkilla on merkittynä lustolaskujen mukainen
vuosi 1986.
Ormajärven kairanäytteessä on 20 - 30 senttimetrien välillä alhaisempi suskeptibiliteetti kuin muualla näytteessä keskimäärin (Kuva 32). Korkeimmat arvot löytyvät 35 cm: n ja 50 cm: n kohdilta.
Kuva 32. Ormajärven suskeptibiliteetti..
0 5 10 15 20 25 30 0 10 20 30 40 50 60 Lukema g-1 tuore Syvyys (cm)
Ormajärvi
241Am
0 1 2 3 4 5 6 7 0 10 20 30 40 50 60 Suskeptibiliteetti SI * 10-6 Syvyys(cm)Ormajärvi
4.6 Kuutsjärvi, Värriö, Salla
Kuutsjärven vesipitoisuus pysyy lähes samana koko sedimenttinäytteessä, orgaanisen aineksen määrän hieman laskiessa syvemmälle mennessä. 137Cs-arvot ovat pieniä läpi koko sedimenttinäytteen. Kuivanäytteissä on pieni piikki 5,5 senttimetrin kohdalla, mutta muuten arvot ovat alle 500 Bq kg-1 eikä tuloksilla näytä juurikaan olevan korrelointia keskenään (Kuva 33).
Kuva 33. Värriön Kuutsjärven tuore- ja kuivanäytteiden 137Cs-aktiivisuus (Bq)
Kuutsjärven vesipitoisuus on 5,5 cm: n asti lähes 90 %, jonka jälkeen tulee lasku lähes 80 %: iin nousten taas 85 % tasolle (Kuva 34A). Orgaanisen aineksen määrä pysyttelee 30 - 40 %:n välillä laskien hitaasti syvemmälle mentäessä (Kuva 34B).
Kuva 34. Kuutsjärven vesipitoisuus ja orgaanisen aineksen määrä sedimentissä.
Kuutsjärven 137Cs-pitoisuudet vaihtelivat läpi koko sedimentin, joten tuloksista laskettiin myös 241Am (Kuva 35). 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 Bq kg-1 Syvyys (cm)
Kuutsjärvi
Tuore Kuiva 80 85 90 0 1 2 3 4 5 6 7 8 % Syvyys (cm)WC
20 30 40 50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 % Syvyys (cm)LOI
Kuva 35. Kuutsjärven lasketut 241Am -tulokset
Kuutsjärven suskeptibiliteetti oli sama kuin taustan, joten mahdollinen lukema jäi taustan alle.
5.
TULOSTEN TARKASTELU
Tuloksissa on havaittavissa selkeästi kohonneet 137Cs-pitoisuudet lustolaskujen mukaan
vuoden 1986 kohdalla kaikissa Pirkanmaan ja Hämeen alueen järvissä. Sitä vastoin 1960-luvun pitoisuusvaihtelut jäävät yleisesti näkymättömiin. Poikkeuksen molemmissa tapauksissa muodostaa matalan laskeuman alueella sijaitseva vuosilustoton Kuutsjärvi, sillä kohonneita pitoisuuksia on laskennallisen sedimentaationopeuden mukaan vasta 1960-luvun kohdalla.
5.1 Pääjärvi, Lammi.
Pääjärven tuloksissa kohonnut vuoden 1986 piikki on selkeästi nähtävillä sekä kuivatuista että tuoreista näytteistä, mutta 1960-luvun alun maksimipitoisuus ei näy. Migraatiota alaspäin on nähtävillä 10 cm: iin asti ja se mahdollisesti peittää vuoden 60-luvun laskeuman tai 1 cm resoluution ei ole riittävä sen identifioimiseksi. Penttilä et al. (1993)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 50 100 150 200 250 300 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 Lukema g-1 tuore Lukema g-1 kuivattu Syvyys (cm)
Kuutsjärvi
241Am
Kuiva Tuoremukaan järvien ympärillä olevien sammaleiden 137Cs -pitoisuudet vähenevät sammaleista
hyvin hitaasti, joten 137Cs päätyy järviin valuntana vielä pitkään itse laskeuman jälkeen.
Pääjärven ympärillä on metsäistä suota, joten laskeuma-ajankohdan pitoisuuksiin verrattuna tässä tutkimuksessa saadut pitkään taustasta koholla olevat arvot itse laskeuma-ajankohdan jälkeen voivat olla peräisin valuma-alueelta. Ilus ja Saxén (2005) tutkivat useamman järven pohjasedimenttien 137Cs-pitoisuuksia ja havaitsivat useamman järven kohdalla pitoisuuksien vähenevän selkeästi piikin jälkeen, mutta ollen silti suhteellisen korkealla pintaan asti.
5.2 Peräjärvi, Tampere
Korkein 137Cs-pitoisuus osuu samaan kohtaan kuin mitä kairasedimenttinäytteestä laskettiin lustojen perusteella vuodeksi 1986. Kyseisen kohdan jälkeen syvemmälle mentäessä pitoisuus laskee jyrkästi, kun taas pintaa kohti huomattavasti hitaammin. 1960-luvun laskeuman pitoisuusvaihteluita ei voi luotettavasti erottaa, kun otetaan huomioon standardeista saadut virherajat. Pintaan päin mentäessä tulos on hyvin samankaltainen kuin Pääjärvessa: aktiivisuus laskee, mutta pysyttelee pitkään korkealla. Tulosten perusteella Peräjärveen on kohdistunut suurempi laskeuma kuin Pääjärveen, joten aktiivisuudet ovat korkeammalla, mutta laskevat alun jälkeen tasaisesti. Piikin jälkeiset korkeahkot arvot kertonevat valunnan mukana tulevan materiaalin 137Cs-pitoisuudesta. LOI ja vesipitoisuus eivät näytä olevan suuressa roolissa
5.3 Nurmijärvi, Hartola
Nurmijärven kohonneet 137Cs-arvot osuvat kahdelle lustolle. Nurmijärven sedimentin pintaosa on pirstaloitunut sen verran, että on vaikea varmuudella todeta kumpi niistä edustaa vuotta 1986 lustokronologian perusteella. On todennäköistä kuitenkin, että niistä alempi edustaa vuotta 1986 ja seuraavana vuonna valuma-alueelta tullut 137Cs-pitoinen aines on nostanut myös vuosiluston 1987 pitoisuutta vuoden 1986 tasolle. Toisaalta, luston pitoisuuksia on näytteenottohetkellä saattanut päätyä myös viereiselle lustolle, jolloin kyse olisi näytteenottoon liittyvästä virhelähteestä. Saarinen (1996) havaitsi vertaillessaan Pohjajärven vuosilustojen määrää 137Cs-tuloksiin, että suurin pitoisuus
löytyi vasta yhtä lustoa alempaa, jolloin radioaktiivinen materiaali olisi laskeutuessaan kulkeutunut alapäin yhden vuosiluston verran. Kyseisten kahden luston kohdalla suskeptibiliteetti on hieman korkeampi ja orgaanisen aineksen määrä hieman matalampi kuin ympäröivissä lustoissa, joten aines on hieman mineraalipitoisempaa. Lehdon (2009) mukaan 137Cs sitoutuu mielellään mineraaleihin, joten laskeumahetkellä raskaamman mineraaliaineksen painuminen löyhän sedimentin pintaosassa hiukan alaspäin Nurmijärven sedimenttistratigrafiassa on mahdollista.
Nurmijärvestä tehdyssä tutkimuksessa (Ojala et al. 2017) havaittiin 137Cs piikin olevan selkeä lustolaskujen mukaan vuoden 1986 kohdalla analysoitaessa näytteitä 1cm:n resoluutiolla. Toisaalta he huomasivat myös, että 137Cs on kulkeutunut alaspäin laskeman jälkeisessä diffuusiossa ja peittänyt alleen 1960-luvun laskeuman pitoisuudet. Nyt tehdyn analyysin vuodenaikainen resoluutio tarkentaa Ojala et al. (2017) tuloksia ja osoittaa, että
137Cs-maksimiarvo sedimentissä rajautuu kahteen lustoon, jotka ovat lustokronologian
mukaan 1986 ja 1987, kuten edellä mainittiin. Tämä tulos on merkittävä osoitus 137Cs ajoitusmenetelmän vahvuudesta ja toimivuudesta sedimentaatioympäristössä, ja edelleen kuinka sitä voidaan hyödyntää myös kerrallisten sedimenttien vuosikerrallisen luonteen todistamisessa.
5.4 Ormajärvi, Hämeenlinna
Vuosilustojen mukaan 1986 tapahtunut laskeuma osuu 22 - 24 senttimetrin kohdalle. Tuloksissa tämä 137Cs-pitoisuuden nousu näkyy varsinkin kuivatuissa näytteissä, aktiivisuuden laskiessa tasaisesti tausta-arvoja kohti pintaan päin mentäessä. Kuitenkin Tshernobylin laskeuman alapuolella on suhteellisen laaja 137Cs-pitoinen alue. Vuosilustojen avulla lasketun laskeumahetken ja alapuolella olevan laajahkon alueen välillä on selkeä pienemmän aktiivisuuden vuosilusto, joten kyse ei voi olla pelkästään fysikaalisesta painautumisesta tai bioturbaatiosta, jolloin sekoittumista tapahtuisi tasaisemmin ja se myös näkyisi lustoissa. Lustot eivät ole aivan suorat 23 - 26 senttimetrien välillä, mutta huomattavat 137Cs-pitoisuuden näkyvät vielä muutaman
sentin alempana. Klaminder et al. (2012) on havainnut 137Cs-migraatiota analyyseissään Keski-Ruotsista. Lake Nylandssjön on ollut sedimenttikairauksien kohteena sekä ennen Tshernobylin laskeumaa että sen jälkeen vuosina 1986 - 2007. Tutkimuksessa havaittiin,
että alaspäin suuntautunut 137Cs-migraatio on jopa peittänyt 1960-luvun
ydinkoemaksimin laskeuman analyysituloksissa. Ennen Tshernobylin onnettomuutta otetuissa näytteissä laskeuma vielä näkyi. Otettaessa huomioon 137Cs:n puoliintumisaika on 1960-luvun laskeuma nykyisin ymmärrettävästi heikosti havaittavissa. Kuitenkin nyt saadut Ormajärven tulokset muodostavat lähes samanlaisen kuvion kuin mitä Klaminder et al. sai 2012 omassa tutkimuksessaan.
Crusius ja Anderson pohtivat 1995 julkaistussa artikkelissa mahdollisia syitä 137Cs -migraatioon. He päättelivät, että 137Cs kulkeutuu alaspäin mahdollisen fysikaalisen sekoittumisen ja bioturbaation lisäksi myös diffuusiossa 137Cs havaittiin esiintyvän kahdessa eri muodossa, joista toinen on paikallaan pysyvämpää ja toinen liikkuvaisempaa. Jälkimmäisen osuus on tutkimuksen mukaan 20 - 30 % laskeumasta. Huokoisessa ja vähäsavisessa sedimentissä tapahtuu heidän tutkimuksensa mukaan migraatiota herkemmin kuin tiiviissä sedimentissä. Ormajärven sedimenttinäytteelle oli tyypillistä korkea vesipitoisuus läpi koko kairanäytteen. Crusius ja Anderson eivät havainneet korkella NH+ pitoisuudella tai raudan pelkistymisellä olevan vaikutuksia
137Cs:n migraatioon
5.5 Kuutsjärvi, Värriö, Salla
Kuutsjärven tuore- ja kuivanäytteiden analyysitulokset eivät osu yhteen toistensa kanssa. Vesipitoisuus oli hyvin korkea jokaisessa analysoitavassa tuorenäytteessä, joten itse mineraaliaineksen määrä jäi vähäiseksi ja kuivatut näytteet olivat jopa alle gramman painoisia. Myös tuloksena saatujen aktiivisuuksien määrä jäi odotetusti pieneksi, sillä Kuutsjärvi sijaitsee Tshernobylin 1986 onnettomuuteen nähden matalan laskeuman alueella. Vaikka kuivatuissa näytteissä oli korkea aktiivisuus 5,5 cm:n kohdalla ja se osuu Tallbergin et al. (2015) tutkimuksen mukaan 1960-luvun alun paikkeille, on pitoisuus silti liian pieni virhearvot huomioon otettuna, jotta tulosta voisi pitää luotettavana. Tätä puoltaa myös 241Am tulokset, jotka ovat koholla 6,5 cm:n kohdalla. Ero johtuu
mahdollisesti korkeasta orgaanisen aineksen määrästä sedimentissä, sillä Lehdon mukaan
241Am sitoutuu enemmän orgaaniseen ainekseen ja 137Cs mieluummin
6.
JOHTOPÄÄTÖKSET
Työn analyysitulokset vaikuttavat laadukkailta ja vastaavat alussa tehtyjä oletuksia. Resoluutio on tarpeeksi hyvä, jotta erot tuloksissa näytteiden välillä näkyvät selkeästi järvien kairanäytteissä. Tutkittavana olevissa järvissä on näytteiden kokoa pohdittaessa otettava sedimentaationopeus huomioon, jotta korkean aktiivisuuden lustot näkyvät selkeästi eivätkä sekoitu matalamman pitoisuuden lustoihin tai jakaudu useampaan näytteeseen. Vuoden 1986 Tshernobylin ydinonnettomuuden 137Cs laskeuma näkyy tuloksissa hyvin ja on käytettävissä sedimenttien ajoittamiseen, mutta vuoden 1960-luvun laskeuman pitoisuusvaihteluista on jo liian kauan aikaa luotettavaa analyysia ajatellen tai se jää pitoisuuksissa vuoden 1986 migraation alle. Nurmijärven lustosarjasta vuosittaisella resoluutiolla tehtyjen 137Cs analyysien perusteella pitoisuuden maksimiarvot rajoittuvat kahden vuoden aikana kerrostuneisiin lustoihin, todennäköisesti rajoittuen kevään 1986 sekä seuraavan vuoden 1987 sedimenttikertymiin lustokronologian perusteella. Tämä kuvastaa 137Cs ajoitusmenetelmän tarkkuutta sekä
sovellettavuutta lustojen vuodenaikaisen luonteen todistamiseksi.
Tilanteissa, joissa 137Cs ei näy tarkasti, on tarkoituksenmukaista mitata jokin toinen
laskeuman mukana tullut ihmisen tuottama radioaktiivinen aine kuten 241Am, jonka pitkä
puoliintumisaika mahdollistaa sen näkymisen huomattavasti pidempään kuin 137Cs. Nyt saadut tulokset tukevat 241Am pitoisuuksien käyttöpotentiaalia pintasedimenttien ajoitustarkoituksessa. On kuitenkin huomioitava, että merkittävänkin laskeuman alueilla ja optimaalisen rauhallisessa sedimentaatioympäristössä (mm lustot Nurmijärvessa ja Ormajärvessä) 241Am:n maksimipitoisuus on vain noin kaksinkertaiset sedimentin taustapitoisuuteen nähden. On huomattavaa, että 241Am maksimiarvot esiintyvät Ormajärven ja Nurmijärven tapauksissa kuitenkin juuri samoissa näytteissä kuin 137Cs maksimiarvot, joten tulokset tukevat toisiaan, indikoivat pitoisuuksien maksimi-arvojen ”in-situ” esiintymistä sedimentissä, sekä vahvistavat menetelmien käyttöä pintasedimenttien täsmällisessä ajoittamisessa.
Ormajärven 137Cs on liikkunut alaspäin sedimentissä kuten myös 241Am, mikä näkyy selkeästi analyysituloksissa. Migraatio on tämän tutkimuksen mukaan yleistä ja voi olla hyvinkin voimakasta, mutta siitäkin huolimatta maksimipitoisuutta edustama huomattava piikki ilmenee vuoden 1986 kohdalla ja sitä voidaan käyttää ajoitustarkoituksessa. Syy tähän voi löytyä valuma-alueelta tulevan sedimentin huokoisuudesta sekä orgaanisen ja
mineraaliaineksen suhteista toisiinsa, mutta kemialliset analyysit voisivat olla suositeltavia. Hyvin vähäisen laskeuman alueella 137Cs ei ole havaittavissa luotettavasti
järvisedimenteistä.
Analyyseissa kuivatuista näytteistä saatiin huomattavasti korkeampia ja selkeämpi tuloksia kuin tuorenäytteistä, joista oli välillä vaikea erottaa muutoksia ottaen huomioon standardien keskihajonnan. Tutkimustulosten perusteella voidaankin suositella 137Cs ajoituksen tekemistä kuivatuista näytteistä, erityisesti matalan laskeuman alueilla, jolloin myös vaihtelevasti tiivistyneen (kompaktoituneen) pintasedimentin vesipitoisuuden vaikutus mittaustuloksiin vältetään. Kuivanäytteiden kohdalla on kuitenkin syytä ottaa huomioon, että liian pienet näytemäärät antavat liian epävarmoja lukemia. Vanhemmalla GTK:n gammaspektrometrillä suositeltu näytteiden minimipaino 137Cs ajoituksen tekemiseksi on vähintään 2 g analysoitujen järvien kaltaisessa ympäristössä ja analyysimenetelmällä. Tämä tarkoittaa karkeasti yli 10 g tuoretta sedimenttiä, sedimentin koostumuksesta ja vesipitoisuudesta riippuen. Tässä työssä käytetty gammaspektrometri pystyy mittaamaan luotettavammin pienemmistä pitoisuuksista, mutta tarkempaa tutkimusta asiasta ei ole vielä tehty. (Vuoriainen, kirjallinen tiedonanto 2017).
7.
KIITOKSET
Tämän pro gradu -tutkielman ohjaajana on toiminut Geologian tutkimuskeskuksen erikoistutkija Antti Ojala ja työn tarkastajana prof. Juha Karhu Helsingin yliopiston geotieteiden ja maantieteen laitokselta, suuret kiitokset molemmille. Lisäksi erityiskiitos prof. Veli-Pekka Saloselle graduaiheen ja graduntekijän saattamisesta yhteen. Lämmin kiitos GTK:lla laboratoriotöissä mukana olleelle tutkimusavustaja Satu Vuoriaiselle yhteistyöstä ja mukavista keskustelutuokioista. Kiitän myös kaikkia muita hankkeeseen tavalla tai toisella osallistuneita. Kiitokset perheelleni tuesta ja avusta kaikkien opiskeluvuosieni ajalta.
8.
VIITELUETTELO
Aluehallintovirasto, Etelä-Suomi. 2014. Päätös Nro 88/2014/2 Dnro ESAVI/349/04.08/2012 Annettu julkipanon jälkeen 11.6.2014. Asia Lammin jätevedenpuhdistamon
ympäristölupapäätöksen lupamääräysten tarkistaminen, Hämeenlinna. 24s.
Aluehallintovirasto, Länsi- ja Sisä-Suomi. 2015.Ympäristölupapäätös Nro 212/205/1. Dnro LSSAVI/295/04.08/2010 Annettu julkipanon jälkeen 9.12.2015. Asia ympäristösuojelulain mukainen hakemus, joka koskee Dragon Mining Oy:n Oriveden kaivoksen toimintaa, Orivesi. 76s.
Anttila, E-L. 2008. Yli-Kitkan Kesälahden rehevöitymiskehityksen paleolimnologinen rekonstruointi piileväanalyysin avulla. Pro gradu -tutkielma, Oulun yliopisto, maantieteen laitos. 94s.
Appleby, P.G., Oldfield, F., Thompson, R., Huttunen, P. ja Tolonen, K. 1979. 210Pb dating of annually laminated lake sediments from Finland. Nature 80, 53-55.
Appleby P.G., Nolan P.J., Gifford D.W., Godfrey M.J., Oldfield F., Anderson N.J ja Battarbee RW .1986. 210Pb dating by low background gamma counting. Hydrobiologia 141, 21–27. Appleby, P.G., 2001. Chronostratigraphic techniques in recent sediments. Teoksessa: Last,
W.M. & Smol, J.P. (eds.), Developments in Paleoenvironmental Research , Vol. 1, Tracking Environmental Change Using Lake Sediments. Basin Analysis, Coring, and Chronological Techniques. Springer, s 171-203.
Crusius, J. ja Anderson R.E. 1995. Evaluating the mobility of 137Cs, 239 + 240pu and 21°pb from their distributions in laminated lake sediments. Journal of Paleolimnology 119-141 De Geer, G. 1912. Greochronologie der letzten 12000 Jahre. Geologische Rundschau 3. s.
457-471.
Helsingin yliopisto, 2016. www.helsinki.fi/metsatieteet/varrio/tutkimus/smear.html Sivuilla vierailtu 15.10.2016
Hämeen ympäristökeskus. 2006. Ympäristölupapäätös Dnro HAM-2005-Y-265-121. Nro YSO/18/2996. Hämeen ympäristökeskus, Ympäristösuojeluosasto. 26s.
Ilus, E. ja Saxén, R. 2005. Accumulation of Chernobyl-derived 137Cs in bottom sediments of some Finnish lakes. Journal of Environmental Radioactivity 82, Issue 2, 199–221.
Klaminder, J., Appleby, P., Crook, P. ja Renberg, I. 2012. Post-deposition diffusion of 137Cs in lake sediment: Implications for radiocaesium. Sedimentology 59, 2259–2267.
Lehto, J. 2009. Americium in the Finnish environment. Boreal Environment Reseach 14, 427-437.
Lusa, M., Lehto, J., Leskinen, A. ja Jaakkola, T. 2009. 137Cs, 239,240Pu and 241Am in bottom sediments and surface water of Lake Päijänne, Finland. Journal of Environmental Radioactivity, 468–476.
Maanmittauslaitos. 2017. Karttapaikka. Sivuilla vierailtu 24.2.2017
Milardi. M. 2015. Fish out of place. Evaluating the impact of fish introductions on freshwater ecosystems. Department of Environmental Sciences Faculty of Biological and
Environmental Sciences University of Helsinki Finland. Painosalama Oy, Turku, 46s. (väitöskirja)
Niinimäki, J. ja Penttilä, K. 2014. Vesienhoidon ekologiaa: Ravintoverkkokunnostus. Books on Demand GmbH, Helsinki, 140s.
Ojala, A.E.K, Francus, P.,Zolitschka, B., Besonen, M. ja Lamoureux, S.F. 2012. Characteristics of sedimentary varve chronologies -A review. Quaternary Science Reviews 43. Elsevier, 46-60.
Ojala, A.E.K, Kosonen, E., Weckström, J., Korhonen, S. ja Korhola, A. 2013. Seasonal formation of clastic-biogenic varves: the potential for palaeoenvironmental interpretations. GFF 135, 237- 247.
Ojala, A.E.K, Luoto, T, P. ja Virtasalo, J, J. 2017. Establishing a high-resolution surface sediment chronology with multiple dating methods – Testing 137Cs determination with Nurmijärvi clastic-biogenic varves. Quaternary Geochronology 37, 32-41.
Outola, I., Saxén, R. 2012. Radionuclide deposition in Finland 1961-2006. STUK-A253, Helsinki, 39s.
Palomäki, R. 2007. Tampereen kaupungin alueella sijaitsevien järvien kehitys ja niiden vedenlaatu 1990-2005 Ympäristöpalvelujen julkaisuja 1/2007 Tampereen
kaupunkiympäristöpalvelujen julkaisuja 1/2007, Juvenes Print, painatuskeskus, Tampere 102s.
Penttilä, S., Kairesalo, T., Uusi-Rauva, A. 1993. Environmental Pollution The occurrence and bioavailability of radioactive 137Cs in small forest lakes in Southern Finland. Environmental pollution 82, 47-55.
Ruuhijärvi, R. 1974. A general description of the oligotrophic lake Pääjärvi, southern Finland, and the ecological studies on it. Annales Botanici Fennici 11, 95-104
Saarinen, J. 1996. Pohjajärven vuosilustoisten sedimenttien paleomagneettinen tutkimus: Paleosekulaarivaihtelu Suomessa viimeisten 3200 vuoden aikana. Raportti Q29.1/96/2 , Geofysiikan osasto, GTK, 38s.
Saarnisto, M. 1986. Annually laminated lake sediments. In Berglund B.E (Ed.), Handbook of Holocene Paleoecology and Palaeohydrology. John Wiley and Sons Ltd. Chichester, s. 343-370.
Smith, J.P, Appleby, P.G, Battarbee. R.W, Dearing. J.A, Flower, R., Haworth, E.Y. Oldjeld ja O’Sullivan, P.E (eds). 1991. 241Am dating of lake sediments. Hydrobiologia 214, Kluwer Academic Publishers, Belgia, 35-42.
Stenberg, L. 2007. Lammin Pääjärven ja Lahden Vesijärven vesitase: maankäytön vaikutus valuntaan ja haihduntaan. Diplomityö. Teknillinen korkeakoulu, rakennus- ja
ympäristötekniikan osasto. 85s.
Suomen ympäristökeskus. 2017. Syke.fi/avointieto. Sivuilla vierailtu 4.3.2017
Säteilyturvakeskus 1986. Väliaikainen raportti. Säteilytilanne Suomessa 26.4 - 4.5 1986. STUK-B-VALO 44. 40s.
Säteilyturvakeskus. 2016. http://www.stuk.fi/aiheet/sateily-ymparistossa/laskeuma/ydinkokeet-ilmakehassa. Päivitetty 25.4.2016. Sivulla vierailtu 15.10.2016
Tallberg, P., Opfergelt, S., Cornelis JT., Liljendahl, A., ja Weckström J. 2015. High
concentrations of amorphous, biogenic Si (BSi) in the sediment of a small high-latitude lake: implications for biogeochemical Si cycling and for the use of BSi as a paleoproxy. Aquatic Sciences 77, 293-305.
Tylmanna, W., Bonka, A., Goslarb, T., Wulfd, S. ja Grosjeanf, E. 2016. Calibrating 210Pb dating results with varve chronology and independent chronostratigraphic markers: Problems and implications. Quaternary Geochronology 32, Elsevier, 1–10.
Valkonen, K. 2015. Vuosiyhtenveto HS-veden Lammin jätevedenpuhdistamon
vesistötarkkailusta vuodelta 2014. Hämeenlinnnan Seudun Vesi Oy. kirjenro 297/15 11s. Woszczyka,,M., Porębab, G. ja Malinowskia, L. 2017. 210Pb, 137Cs and 7Be in the sediments of
coastal lakes on the polish coast: Implications for sedimentary processes. Journal of Environmental Radioactivity 169–170, Elsevier, 174–185.
Zolitschka, B., Francus, P., Ojala, A.E.K., Schimmelmann, A. 2015. Varves in lake sediments - a review. Quaternary Science Reviews 117, Elsevier, 1-41.
Åkerberg, A. 2007. Hartolan järvitutkimukset vuonna 2006. Kymijoen vesi ja ympäristö ry:n tutkimusraportti no 81/2007, 19s.
