Pohjavesinäytteenoton suunnittelu ja näytteenottomenetelmät

Transkriptio

1 Pohjavesinäytteenoton suunnittelu ja näytteenottomenetelmät Laboratorioalan Luentopäivät , Tampere Anna Liisa Kivimäki, Vantaanjoen ja Helsingin seudun vesiensuojeluyhdistys ry Anna Liisa Kivimäki VHVSY

2 Esityksen sisältö 1) Pohjavesinäytteenoton tavoitteiden määrittäminen 2) Tutkimuksen tavoitteisiin soveltuvat havaintopaikat ja havaintoputken asennuksen suunnittelu Pohjavesimuodostuman konseptuaalinen malli Mahdollisten haitta aineiden kulkeutumisominaisuudet Edustava havaintoputkiverkosto Havaintoputkien soveltuvuuden varmistaminen 3) Pohjaveden laadun tutkimusmenetelmät Anna Liisa Kivimäki VHVSY

3 Pohjavesinäytteenoton lähtökohta ja tavoitteet Pohjavesinäytteenoton suunnittelu alkaa tavoitteen määrittelystä A. Pohjaveden yleisen tilan selvittäminen B. Vedenhankintaan liittyvät pohjavesitutkimukset (vedenottoaluetutkimukset, koepumppaukset, pohjavedenottamoiden ennakoivat tarkkailut) C. Toiminnan mahdollisten pohjavesivaikutusten tarkkailu (esim. ympäristölupien mukaiset velvoitetarkkailut) D. Pohjaveden pilaantuneisuuden selvittäminen ja haitta aineiden levinneisyyden rajaus Anna Liisa Kivimäki VHVSY

4 Tavoite A: Pohjaveden yleisen tilan selvittäminen Pohjavesimuodostumaan varastoituneen pohjaveden keskimääräinen laatu. Vedenottamon vedenottokaivon raakavesi, merkittävän purkautumisalueen lähdevesi tai pohjavesimuodostumassa vettä hyvin johtavissa maakerroksissa ja kuormittamattomalla alueella sijaitseva havaintoputki. Kuvastaa ko. pohjavesialueen taustapitoisuuksia. Usean vuoden tulosten perusteella voidaan arvioida pohjaveden laadun yleisiä muutoksia, joihin eivät vaikuta mahdolliset pistemäiset päästöt. Anna Liisa Kivimäki VHVSY

5 Tavoite B: Vedenhankintaan liittyvät pohjavesitutkimukset Pohjavedenottoon antoisuudeltaan soveltuvan paikan pohjaveden vakaan laadun varmistaminen. Koepumppausten aikana pohjaveden laatua tutkitaan eri pumppaustehoilla. Havaintopaikkana vedenottokaivo tai antoisuudeltaan hyvä havaintoputki, joka ulottuu läpi koko vettä johtavan kerroksen. Pohjavedenottamoiden ennakoivassa tarkkailussa pohjaveden laatua seurataan etäämmällä vedenottokaivoista sijaitsevista havaintoputkista => mahdolliset pohjaveden laadun muutokset/haitta aineet havaitaan ennen kuin veden laatu kaivoissa heikkenee. Anna Liisa Kivimäki VHVSY

6 Tavoite C: Toiminnan mahdollisten pohjavesivaikutusten tarkkailu Pohjaveden laadun tarkkailu mahdollisten päästölähteiden läheisyyteen (pohjaveden virtaussuunnassa alapuolella) asennettavista havaintoputkista JA taustapitoisuutta edustavasta havaintoputkesta. Tunnistettava mahdolliset haitta aineet ja tiedettävä niiden kulkeutumisominaisuudet maaperässä ja pohjavedessä. Käytetään yleensä havaintoputkia, joissa pitkä siiviläosa => saadaan yleiskuva pohjaveden laadusta tai haitta aineiden esiintymisestä pohjavesikerroksessa. Anna Liisa Kivimäki VHVSY

7 Tavoite D: Pohjaveden pilaantuneisuuden selvittäminen ja haitta aineiden levinneisyyden rajaus Keskittyy tiettyihin jo tunnistettuihin haitta aineisiin. Tiedettävä tutkittavien haitta aineiden kulkeutumisominaisuudet pohjavedessä. Tavoitteena selvittää haitta aineiden levinneisyys sekä syvyyssuunnassa että eri etäisyyksillä päästölähteestä. Konseptuaalisen mallin avulla arvioidaan haitta aineiden pääkulkeutumisreitit. Otetaan tiettyjä pohjavesikerrosta edustavia näytteitä (monitasoputket eri syvyyksissä, sulkimilla varustettu näytteenottopumppu). Anna Liisa Kivimäki VHVSY

8 Pohjavesimuodostuman konseptuaalinen malli Lähtötietoina mm. Geologian tutkimuskeskuksen geologiset ja geofysikaaliset aineistot ja rakenneselvitykset. Pohjavesimuodostuman maakerrosten paksuus, maalajivaihtelut, pohjavesikerroksen paksuus, kallion pinta. Pohjaveden paikalliset virtaussuunnat. Edustava havaintoputkiverkosto päävirtausreiteille. Kuva: Samrit Luoma, Geologian tutkimuskeskus Anna Liisa Kivimäki VHVSY

9 Haitta aineen tiheyden ja liukoisuuden vaikutus kulkeutumiseen DNAPL (esim. TCE, PCE): leviäminen erillisfaasina läpäisemättömän kerroksen pinnalla ja leviäminen pohjaveteen liuenneena; LNAPL (esim. öljy yhdisteet): leviäminen erillisfaasina pohjavesikerroksen pinnalla ja pohjaveteen liuenneena pohjavesikerroksen ylemmässä osassa; VETEEN SEKOITTUMATTOMAT KEVYET HIILIVETY YHDISTEET: leviäminen pohjavesikerroksen pinnalla ja haihtuminen huokostilaan; VETEEN LIUKENEVAT HAITTA AINEET: leviäminen pohjaveden virtauksen mukana Kuva: Nielsen, D.M. Practical Handbook of Groundwater Monitoring Anna Liisa Kivimäki VHVSY

10 Vettä tiheämmän erillisfaasin (DNAPL) kulkeutuminen pohjavesikerroksessa Kuva: Nielsen,D.M. Practical Handbook of Groundwater Monitoring Anna Liisa Kivimäki VHVSY

11 Vettä kevyemmän erillisfaasin (LNAPL) kulkeutuminen pohjavesikerroksessa Kuva: Nielsen,D.M. Practical Handbook of Groundwater Monitoring Anna Liisa Kivimäki VHVSY

12 Havaintoputken soveltuvuuden varmistaminen Pohjaveden laadun havaintoputket oltava inerttiä PEH/HDPE muovia, halkaisija mm. Havaintoputkien putkikortit käytävä läpi näytteenoton suunnitteluvaiheessa: siiviläosat, maalajivaihtelut, kalliovarmistus. Vedenjohtavuusmittaukset (slugtestit, kerroksittaiset vedenjohtavuusmittaukset). Antoisuuspumppaukset ja niiden yhteydessä tehtävät pohjaveden laadun kenttämittaukset. Anna Liisa Kivimäki VHVSY

13 Pohjaveden laadun tutkimusmenetelmät Perinteinen pohjavesinäytteenotto (yksittäiset näytteet tiettynä ajankohtana, näytteiden analysointi laboratoriossa) Pohjavesinäytteenottomenetelmistä Jari Rintalan esitys klo ! Pohjaveden laadun kenttämittaukset (mittaukset läpivirtauskammion kautta pumpatusta vedestä, profiilimittaukset havaintoputkista) Jatkuvatoimiset anturimittaukset Passiivikeräimet Eri menetelmillä tehtyjen tutkimusten tulokset täydentävät toisiaan, eivätkä tee muita menetelmiä tarpeettomiksi! Anna Liisa Kivimäki VHVSY

14 Pohjaveden laadun kenttämittaukset Yleisimmin mitataan kenttämittareilla lämpötilaa, ph:ta, sähkönjohtavuutta, happipitoisuutta ja hapetuspelkistys potentiaalia. Läpivirtauskammion kautta pumpatun veden mittaustulokset kuvaavat pohjaveden laatua in situ. Pohjaveden laadun profiilimittauksilla voidaan tunnistaa osa alueet ja syvyydet, joissa pohjaveden laatu poikkeaa taustapitoisuudesta. Laadun poikkeamien avulla voidaan tunnistaa pilaantuneet alueet ja kerrokset. Kuvat: GWM Engineering Oy (yllä), Samrit Luoma GTK (alla) Anna Liisa Kivimäki VHVSY

15 Kenttämittaukset vs. laboratoriomääritykset ph Laboratoriomääritys y = x R² = Kenttämittaus Esimerkkiaineisto savipeitteisen pohjavesimuodostuman pohjaveden ph:n kenttämittausten ja laboratoriomääritysten tulosten eroista. Anna Liisa Kivimäki VHVSY

16 Pohjaveden laadun jatkuvatoimiset anturimittaukset Pohjaveden laadun anturimittauksilla saadaan kriittisillä alueilla jäljitettyä pohjaveden laadun nopeat muutokset ja vaihteluväli. Pohjavesien yhteistarkkailun kehittämishankkeessa (POVEYTKE ) kehitettiin anturimittausasema, jossa mittaus kyvetissä S::CAN UV VIS spektrometrillä (sameus, DOC, NO 3 NO 2 N). Anturimittaustulosten kalibroimiseksi otettava eri pitoisuustasolla näytteitä laboratoriossa määritettäväksi. Kuvat: Kivimäki ym., POVEYTKE hankkeen loppuraportti, VHVSY ry:n Julkaisu 77/2017 Anna Liisa Kivimäki VHVSY

17 Passiivikeräimet pohjavesitutkimuksissa Pohjaveden havaintoputkeen asennettava passiivikeräin kerää kemikaalin liuenneen osion (biosaatava osio). Passiivikeräimet perustuvat o Diffusioon o Kauhaisuun (grab sampling) o Adsorbenttiin. Keräimessä sorbentti, johon tutkittavat yhdisteet sitoutuvat. Erilaisia sorbentteja eri yhdisteille o VOCit, torjunta aineet o Metallit o Ammoniumtyppi, nitraattityppi. Kuvat ja teksti: Heidi Ahkola Suomen ympäristökeskus Kuvat: Anna Liisa Kivimäki VHVSY

18 Kiitokset mielenkiinnosta! Anna Liisa Kivimäki Pohjavesiasiantuntija Vantaanjoen ja Helsingin seudun vesiensuojeluyhdistys ry anna Anna Liisa Kivimäki VHVSY