Hiiltä hautautuu suomalaisten järvien pohjaan nyt jopa viisinkertaisella nopeudella koko viime jääkauden jälkeisen ajan keskiarvoon verrattuna. Näin osoittaa tuore Geologian tutkimuskeskuksen (GTK), Suomen ympäristökeskuksen ja Helsingin yliopiston tekemä tutkimus.
Aikajakso ”nyt” on tässä tapauksessa itse asiassa viimeiset 30–40 vuotta. Tutkijat ovat hyödyntäneet pohjasedimentin aikaleimoina Tšernoblylin ydinlaskeumaa keväältä 1986 sekä lyijyn ja sinkin pitoisuusmaksimia 1970-luvun puolivälistä. Noin vuosina 1974–1975 teollisuuden ja liikenteen lyijypäästöistä peräisin oleva sedimentteihin kertyvä ilmakehän lyijylaskeuma oli korkeimmillaan Fennoskandiassa.
- Lue myös Tekniikka&Taloudesta:
Nämä aikaleimat ovat auttaneet selvittämään, että järviin on hautautunut viime vuosikymmeninä hiiltä pitkäaikaisen varastoon moninkertaisesti nopeammin kuin koko holoseenin aikana keskimäärin. Historiallinen hautautumisnopeus holoseenissä on ollut noin 2,5–5,15 g/m² vuodessa. Tämä tiedetään aiemmista, 2000-luvun alussa tehdyistä tutkimuksista.
Tšernoblylin laskeumasta apua ajoittamiseen
Tuoreiden kerrostumien paksuutta on ollut oivaa selvittää noin kymmenen viime vuoden aikana, kun Tšernobylin onnettomuudesta on kulunut yli 30 vuotta – tänä keväänä juuri ennen vappua tapahtumasta tulee kuluneeksi tasan 40 vuotta.
”Jos järven sedimentaation nopeus on erittäin hidas ja tarkasteluväli lyhyt, ohuessa pintakerroksessa voisi olla epäselvä signaali. 30 vuotta on jo sen verran pitkä aika, että siitä pystytään jo tekemään päätelmiä”, tutkija Tuomas Junna GTK:sta kertoo.
”Cesium-137-isotooppia voidaan käyttää ajoittamiseen ihan puhtaasti sen vuoksi, että se on seurausta Tšernobylin traagisesta ydinonnettomuudesta. Pohjoismaihin, etenkin Suomeen ja Ruotsiin päätynyt laskelma on muodostanut tällaisiin häiriintymättöminä kerrostuviin sedimentteihin selvän ja geologisessa mielessä erittäin nopeasti muodostuneen rajapinnan. Siksi sitä voidaan käyttää erottamaan vuoden 1986 ylä- ja alapuoliset kerrokset toisistaan.”
Vaihtoehtona paljon hitaampi ja kalliimpi menetelmä
Junnan mukaan menetelmän hienous on sen nopeudessa, yksiselitteisyydessä ja taloudellisuudessa. Esimerkiksi radiohiili-14-menetelmä ei sovellu näin tuoreiden sedimenttien ajoitukseen ollenkaan. Jollei laskeumajälkiä olisi, pitäisi ajoitukseen käyttää lyijy-210-isotooppia, mikä on erittäin hidasta ja kallista.
Joissain tapauksissa ajoitustulkintaa vahvistetaan lyijyprofiililla, mutta tällöin mukana ovat muutkin isotoopit. Lyijykonsentraation maksimi sedimentissä merkitsee tutkimuksessa käytännössä vuoden 1975 aikamerkkiä. Ympäristötietoisuus toi aikoinaan nopeasti huomattavia rajoituksia päästöihin niin teollisuuden kuin bensiinin lisäaineen osalta, jolloin sen käyttö alkoi vähetä.
”Jos cesiumaktiivisuusmaksimin ja lyijymaksimin sijainti kairanäytteessä tukevat toistensa antamaa arviota sedimentaationopeudesta, eli mikäli lyijymaksimi on sedimentaationopeuteen sopivan verran Cs-137 piikin alapuolella, meillä on suurempi luottamus ajoitukseen.”
Jos sedimentit ovat sekoittuneet eikä Cs-137-piikki näy profiilissa, ei kyseistä näytettä ole voitu käyttää osana tutkimusta.
Yli 200 järveä mukana eri puolilta
Tutkimuksessa on aineistoa 208 järvestä yhteensä 170 valuma-alueelta.
”Tätä datasettiähän on kerätty hyvin pitkään, pari vuosikymmentä. Valtaosa järvitutkimuksista yleensä sisältää tietoa vain muutamasta järvestä.
”Iso kiitos tästä kuuluu eläköityneelle kollegalle Jari Mäkiselle, että tällaisen aineiston synty maailmaan on ylipäätänsä ollut mahdollista. Varhaisimmat näytteet ovat vuosituhannen alkupäästä.”
”Sedimenttinäytteen ikä suhteessa vuoteen 1986 vaihtelee kairanäytteen keräysvuoden mukaan. Tämä iänvaihtelu otetaan huomioon laskettaessa hiilen kertymää grammatasolla ajan suhteen.”
Osa hiilestä karkaa aina takaisin ilmaan
Cmar on lyhenne sanoista carbon mass accumulation rate, eli hiilen massakertymän nopeus. Se ilmaisee sedimentteihin kertyvän hiilen määrän grammoina per neliömetri per vuosi.
”Joskin on huomattava, että pieniä määriä hiiltä myös karkailee etenkin hautautumisen ensimmäisen vuosikymmenen aikana sedimentistä takaisin veteen ja ilmakehään erilaisten biogeokemiallisten prosessien seurauksena. Eli tällainen kaiken hiilen huomioon ottava laskutapa aina aavistuksen liioittelee sitä akkumulaationopeutta”, Junna sanoo.
Viimeisen 40 vuoden hiiliakkumulaatiota on selvitetty lyhyillä pintakairanäytteillä.
”Vertailua on tehty pitkiin, pitkän ajan kairanäytteisiin. Suomalainen järvisedimentteihin keskittynyt geologi Hannu Pajunen on tehnyt niissä valtaisan työn vuosituhannen vaihteessa. Kun puhutaan koko holoseenin aikaisista sedimenteistä, ne perustuvat pitkälti hänen merkittävään työhönsä.”
Suomen eri alueilla erilaisia järviä
Tutkimukseen on valikoitu järviä eri alueilta niiden valuma-alueiden maanpeiton- ja käytön mukaan. Pohjanmaalta tutkimuksessa on useita matalahkoja järviä, joiden valuma-alueilla on runsaasti turvemaita.
Savon ja Keski-Suomen alueen valuma-alueissa taas on paljon vedenkoskemattomia moreenimaita ja runsaasti metsiä. Vedenkoskemattomuus tarkoittaa, etteivät alueet ole edes heti jääkauden jälkeen olleet veden alla merkittäviä aikoja.
Eteläisimmässä Suomessa tutkimukseen valittujen järvien valuma-alueet ovat tyypillisesti hienojakoisia, savimaita joilla harjoitettava maatalous on voinut lisätä järvien ravinnekuormaa ja rehevöitymistä.
”Nämä järvet eroavat toisistaan metsäisyyden, maankäytön ja järvien esiintymistiheyden suhteen. Se mitä siellä valuma-alueella on, vaikuttaa siihen, kuinka paljon hiiltä ja minkä laatuista hiiltä järviin kulkeutuu”, Junna kertoo.
Järven ympäristö vaikuttaa hiilen karkaamiseen
Hiilen laatu vaikuttaa siihen, kuinka helposti se on esimerkiksi biologisissa prosesseissa pilkottavissa takaisin kaasuiksi. Siksi järvien ympäristö vaikuttaa siihen, kuinka paljon hiiltä karkaa järvistä takaisin ilmakehään ja siihen, kuinka paljon sitä varastoituu sedimentteihin.
”Jos yksinkertaistetaan hyvin paljon hiilen olomuodon vaikutusta, niin esimerkiksi turvemailta lähtee paljon tällaisia humusaineita. Tällaiset hiiliyhdisteet ovat tyypillisesti huomattavasti vaikeammin järven biologisten prosessien pilkottavissa takaisin hiilidioksidiksi kuin esimerkiksi järvissä itsessään kasvava levä, joka on suoraa ravintoa monille hajottajaeläimille.”
Tästä seuraa se, että vain järven hiilen akkumulaation nopeus ei olisi absoluuttisena arvona grammamääräisesti valtava, suhteellisesti pienempi osa veteen muualta päätyvästä hiilestä vapautuu ilmaan.
Maatalous on keskittynyt tyypillisesti hienojakoisille savimaille. Tällaisilla järvillä on tyypillisesti eniten järviin huuhtoutuvaa kiintoainesta ja suurimmat hiilen akkumulaation nopeudet. Hiiltä ei kuitenkaan kerry tällaisten järvien pohjiin lainkaan niin nopeasti kuin kiintoaineksen määrä antaisi olettaa.
Kiintoaineksen hiili-typpisuhde on yleensä korkea terrestrisessä, esimerkiksi turpeesta tai puista peräisin olevassa aineksessa. Tällainen aines on Junnan mukaan tyypillisesti vaikeammin hajotettavaa.
Järven omassa tuotannossa, esimerkiksi levissä puolestaan hiiltä on vähemmän suhteessa typpeen.
”Järvet ovat oikeastaan valuma-alueidensa ympäristöarkistoja. Kaikki aines mikä on valuma-alueella, liikkuu ajan kanssa kohti järveä, ellei niitä maaperässä pidätetä. Se heijastelee alueen kasvustoa ja ravinnekuormaa, joka voi muuttua muuttua esimerkiksi maankäytön muuttuessa. Myös esimerkiksi metsänhakkuut tai soiden ojitus tai nykyään toiseen suuntaan ojien tukkimiset ja entisöintitoimenpiteet, vaikuttavat pohjaveden pinnan tasoon ja veden kulkeutumisreitteihin.”
Sisävedet eivät ole mukana kansallisissa hiilibudjeteissa
Sisävesien tai rannikoiden sedimentit eivät ole toistaiseksi mukana ilmastopolitiikan hiilibudjettiarvioissa. Ne eivät kuulu maankäytön kasvihuonekaasujen raportointisektoriin (lulucf eli land use land use change and forestry).
Jonain päivänä ne saatetaan vielä ottaa mukaan, kun tietoa asiasta on kertynyt tarpeeksi eri puolilta maailmaa. Toki ennen tätäkin tutkimustieto mahdollistaa sen, että hiiliasiat pystytään haluttaessa huomioimaan paikallisesti maankäytön suunnittelussa.
Kansainvälisen ilmastopaneelin IPCC:n muutamat työryhmät ovat ottaneet sisävesien ja akvaattisten sedimenttien hiilivarannot ja hiilenkierron jo mukaan ilmastomallien tarkasteluun aiempaa vahvemmin viime vuosina. Trendi jatkunee mallien tarkentuessa.
”Nyt paraikaa tutkimme ravinnekuorman ja järven rehevöitymisasteen vaikutusta hiilen hautautumisen määrään. Selvitämme myös hiilipitoisten sedimenttien alueellista jakaumaa järvien sisällä”, Tuomas Junna kertoo tutkimuksen jatkosta.
Hiilen hautautumisesta tehty tutkimus on ilmestynyt Biogeochemistry-tiedejulkaisussa marraskuussa 2025. Tekniikka&Talous kertoi äskettäin myös toisesta Suomen järvien hiilivarastoja koskevasta tuoreesta tutkimuksesta, jossa perehdyttiin siihen, millaisissa paikoissa hiilinielut ovat erityisen tehokkaita.
- Lue myös Tekniikka&Taloudesta:
