Eutrofinen järvi

Fosfori esiintyy vedessä sekä epäorgaanisina suoloina, joiden tärkein ryhmä on fosforihapon suolat (fosfaatit), että orgaanisina yhdisteinä. Eliöille on helpointa hyödyntää fosfaatteja, joten vedestä tutkitaan juuri niitä, kun halutaan selvittää minimiravinteen määriä. Toisaalta tarkempi kuva fosforiravinteiden määristä saadaan mittaamalla kokonaisfosforin arvoja, jolloin analyysissä huomioidaan fosforin eri esiintymismuodot. Tämä mittausarvo onkin yleisimmin käytetty. Eutrofisessa järvessä veden fosforipitoisuudet ovat yleensä 25–100 μg/l (mikrogrammaa litrassa vettä), joskin annetut raja-arvot voivat lähteestä riippuen hieman vaihdella. Jos kokonaisfosforipitoisuus on 15–20 μg/l, katsotaan järven olevan lievästi rehevöitynyt, ja jos sen pitoisuus on 50–100 μg/l, katsotaan sen olevan erittäin rehevöitynyt. Jos arvo ylittää 100 μg/l, on järvi jo ylirehevöitynyt eli hypertrofinen.[5][8][9]

Typen erilaisia yhdisteitä vedessä ovat epäorgaanisista yhdisteistä esimerkiksi nitraatit, nitriitit ja ammoniumyhdisteet sekä niiden lisäksi orgaaniset typen yhdisteet. Epäorgaaniset yhdisteet ovat helppoja mitata, mutta parhaan kokonaiskuvan järven typpitilanteesta antaa kokonaistypen pitoisuus. Suomessa luonnontilaisen järven kokonaistypen pitoisuus vaihtelee 200–500 μg/l, joskin humuspitoisissa järvissä typpiarvot ovat kaksinkertaiset. Ruskeassa vedessä, jossa on erittäin runsaasti humusta, typpipitoisuudet ylittävät usein rajan 1 000 μg/l. Eutrofisissa järvissä pitoisuudet ovat usein 600–1 500 μg/l ja sitä suuremmat arvot luokitellaan erittäin reheväksi. Lievästi rehevässä järvessä arvot ovat yli 400 μg/l, jonka rajan alapuolella järvi on yleensä karu.[5][8]

Rehevän järven fotosynteesi tuottaa emäksiä ja vähentää happoja. Runsas perustuotanto siis nostaa happamuustasoa eli pH-arvoja. Suomalaisissa karuissa järvissä tämä parantaa järven alkaliteettia ja muuttaa samalla järven hapahkoa luonnetta neutraaliksi (pH 7,0–7,5) tai jopa emäksiseksi (pH 9,0–10). Todellisuudessa eutrofisen järven happamuustasot voivat vuodenkin aikana vaihdella suuresti, sillä perustuotannossa esiintyy vuodenaikojen mukaisia vaihteluita.[3][6]

Myös rehevän järven happitalous poikkeaa muista järvien rehevyystyypeistä. Keväällä alkava ja kesän läpi syksyyn asti jatkuva perustuotanto tuottaa biomassaa, joka kuoltuaan hajoaa vedessä kuluttaen veteen liuennutta happea. Pintavedessä tästä ei ole haittaa, sillä ilmasta tulee siihen jatkuvasti happitäydennystä. Sen sijaan järven pohjan lähellä alas vajonneet ravinteet kuluttavat alusveden happea ja pohjalle voi syntyä happivajetta. Levät ja vesikasvillisuus ovat kuitenkin eliöryhmä, joka yhteyttäessään tuottaa veteen lisähappea. Nämä vastakkaiset toiminnot eivät useinkaan kompensoi toisiaan kokonaan, sillä hapen kulutus on suurinta pohjan lähellä ja hapentuotanto taas pintavedessä. Levien ja kasvien tuottama veteen liuennut ylimääräinen happi tulisi kuplia pois vedestä, mutta poistuminen on hidas prosessi ja vedessä saattaa vuorokauden valoisana aikana olla jopa liikaa happea (ylikylläisyys). Pimeään aikaan levät hengittävät happea, jolloin sitä myös kuluu. Rehevien järvien happitaloudessa on sitä suuremmat vuorokautiset vaihtelut, mitä rehevämpi järvi on.[10][2]

Suomen järvissä on lumisina talvina jääkannen alla varsin erilainen tilanne. Levät eivät saa silloin riittävästi valoa tuotantoonsa eivätkä myöskään kuluneen hapen tilalle happitäydennystä suoraan ilmasta. Silloin eutrofisessa järvessä saattaa happitilanne heiketä koko sen vesimassassa. Järven suuri syvyys, veden alhainen lämpötila, järveen purkautuvat joet ja sulamisvedet ovat silloin eliöstöt pelastavia tekijöitä.[10][2]

Lämpötilakerrostuminen vaikuttaa hapen jakautumiseen enemmän rehevissä järvissä kuin karummissa järvissä. Alusvedessä, minne päällysveden happitäydennykset ilmasta eivät vaikuta, saattavat happipitoisuudet laskea alle puoleen päällysveden pitoisuuksista. Mitä rehevöityneempi järvi on, sen heikompi on happitilanne järven pohjalla. Erittäin rehevöityneissä järvissä pohjan tuntumassa esiintyy säännönmukaisesti hapeton tilanne. Hapettomuus käynnistää pohjasedimentissä olevien ravinteiden liukenemisen takaisin järven veteen, mitä kutsutaan sisäiseksi kuormitukseksi. Sisäisessä kuormituksessa pohjasedimentteihin on varastoitunut fosforia, joka on sitoutunut hapellisissa oloissa rautaan. Hapettomassa tilanteessa fosfori irtoaa raudasta ja liukenee takaisin veteen. Pohjaeläimet ja kalasto voivat kärsiä hapenpuutteesta ja jopa kuolla, jolloin järven syvemmät alueet jäävät elottomiksi seuraavaan täyskiertoon asti. Mikäli järvessä ei esiinny lämpötilakerrostumista, on järven happitalous usein tässä kuvattua parempi.[10][6]