Oinasjärven pohjalta : valuma-alueen maanviljelyksen ympäristöhistoria ja järven tilan kehitys sedimenteistä tulkittuina

Lake sediment study plays an important part in paleolimnology and environmental history research since element concentration fluctuations in sediments can be used to describe the changes that have been taking place in lakes and their catchments. This Master's thesis is an appointment from Someron vesiensuojelu ry., and it aims to find out how Lake Oinasjärvi and its catchment have changed over time. The study is focused on the changes in land-use (wih particular regard to agriculture), lake status and sedimentation rate. Possible indications of meromixis are also searched. The study was carried out by analysing magnetic susceptibility, and Al, K, Na, Mg, C, N, P, S, Mn, Fe, Ni, Cu, Pb, Co, V, Ba, Zn, Sn and Sb concentrations from a 280 cm section of sediments that had been cored from Lake Oinasjärvi in 2009. Organic content of sediments was concluded by means of C-concentrations. C/N ratio was calculated in order to express possible lake eutrophication, and Fe/Mn as well as Cu/Zn ratios in order to depict redox conditions in near-bottom water during sedimentation. The most interesting sediment layers were dated using 14C method, and pollen analysis was carried out to support it and implicate vegetational history. Litterature and map interpretation was used to clarify land-use change patterns, and the dependencies between variables were tested by means of simple linear regression analysis. The study revealed that the status of Lake Oinasjärvi and its catchment area has changed significantly after the establishment of permanent settlements from the 1300's onwards. The change was most pronounced in mineral matter increase and organic matter decrease in sedimentation and in consolidation of human activity indicative pollen in sediments. Radiocarbon dating of surface samples failed because of high clay content of sediments, but illustrative sedimentation rates could be calculated using other results and literature. Today, sedimentation rate exceeds natural sedimentation rate by more than 400 %. The varves observed in sediments with the Fe/Mn and Cu/Zn ratios suggest that Lake Oinasjärvi has a tendency to at least periodic and partly meromixis, which can be strengthened by human activity. This would, however, require further research of the near-bottom water. The lake is also, on the basis of C/N ratio, eutrophicated from its natural status, but the majority of the elemental concentrations of the sediment surface layer are, however, quite close to the reference level. Only those elements that spread mostly as atmospheric pollutants show high concentrations in surface sediments. Especially the reduction of agricultural loads and erosion are crucial tasks to be done in the catchment area in order to improve the status of the lake. Maintenance and development of the municipal wastewater treatment plant is also important.Järvisedimenttitutkimus on tärkeä paleolimnologian ja ympäristöhistorian tutkimusten osa-alue, sillä sedimentteihin akkumuloituvien alkuaineiden pitoisuusvaihteluiden avulla voidaan kuvata järvessä ja sen valuma-alueella tapahtuneita muutoksia. Tämä Pro gradu -tutkielma on tehty Someron vesiensuojeluyhdistys ry:lle päämääränä selvittää, miten Somerolla sijaitseva Oinasjärvi ja sen valuma-alue ovat aikojen saatossa muuttuneet. Tarkastelun kohteena olivat valuma-alueen maankäytön muutos etenkin maanviljelyksen osalta, järven tilan muutos, järven mahdollinen meromiktia sekä sedimentaationopeus. Tutkielma toteutettiin analysoimalla vuonna 2009 kairatuista, 280 cm pitkän sarjan käsittävistä sedimenttinäytteistä magneettinen suskeptibiliteetti sekä Al-, K-, Na-, Mg-, C-, N-, P-, S-, Mn-, Fe-, Ni-, Cu-, Pb-, Cd-, Co-, V-, Ba-, Zn-, Sn, ja Sb-pitoisuudet. Sedimentin orgaanisen aineksen osuus arvioitiin C-pitoisuuden perusteella. C/N-suhde laskettiin ilmentämään järven rehevöitymiskehitystä, ja Fe/Mn- sekä Cu/Zn-suhteet kuvaamaan alusveden redox-olosuhteita sedimentin kerrostumisajankohtana. Mielenkiintoisimmat sedimenttikerrokset ajoitettiin 14C-menetelmällä, jonka tueksi ja kasvillisuushistorian kartoittamiseksi tehtiin myös siitepölyanalyysi. Maankäytön muutosta pyrittiin selvittämään myös kirjallisuusanalyysillä ja karttatulkinnalla ja tulosmuuttujien välisiä riippuvuussuhteita tarkasteltiin yksinkertaisella lineaarisella regressioanalyysillä. Oinasjärven sedimenttitutkimus paljasti järven ja sen valuma-alueen tilan muuttuneen selvästi asutuksen vakiintumisen ja maanviljelyksen aloittamisen jälkeen noin 1300-luvulta alkaen. Muutos näkyi selvimmin mineraaliaineksen sedimentaation lisääntymisellä ja orgaanisen aineksen laimentumisena, sekä ihmistoimintaa indikoivien siitepölyjen vakiintumisella sedimentissä. Radiohiiliajoitukset eivät onnistuneet pintanäytteiden runsaan savipitoisuuden vuoksi, mutta suuntaa antava sedimentaationopeus pystyttiin laskemaan muiden analyysien tulosten ja kirjallisuuslähteiden perusteella. Sen mukaan sedimentaatio on nykyään yli neljä kertaa luonnontilaa nopeampaa. Sedimenttinäytteiden lustoisuus ja redox-olosuhteita kuvaavat Fe/Mn- ja Cu/Zn-suhteet viittaavat siihen, että Oinasjärvellä on taipumusta ainakin ajoittaiseen ja osittaiseen meromiktiaan, jota ihmistoiminta voi vahvistaa. Tämä vaatisi kuitenkin lisätutkimuksia alusvedestä. Järvi on lisäksi C/N-suhteen perusteella luonnontilaansa rehevämpi, mutta suurin osa sedimentin pintakerroksen alkuainepitoisuuksista on kuitenkin melko lähellä vertailutasoa, sillä vain lähinnä ilmalaskeumassa kulkeutuvien saasteiden pitoisuudet ovat suuria vertailutasoon nähden. Järven tilan kohentamisen kannalta tärkeitä valuma-alueella tehtäviä asioita ovat etenkin maatalouden kuormituksen ja eroosion hillitseminen sekä jätevesipuhdistamon toiminnan seuraaminen, ylläpitäminen ja kehittäminen