Raportti. TASO-hankkeen jatkuvatoimisen vedenlaadun seurannan tulosten arviointi

Transkriptio

1 Raportti TASO-hankkeen jatkuvatoimisen vedenlaadun seurannan tulosten arviointi Sirkka Tattari, Jarmo Linjama ja Jari Koskiaho Suomen ympäristökeskus Helsinki Yleisiä huomioita Mittaustiheys vaihtelee aineistossa, välillä se on 1 tunti, välillä puoli tuntia, välillä minuutteja. Tämä hankaloittaa sekä analyysien tekoa, tulosten tulkintaa että kuormituksen laskentaa. Mittaustiheys vaihtelee vielä eri tavalla eri muuttujien kesken. Puuttuvat mittausjaksot olisi merkittävä lopulliseen aineistoon puuttuvina havaintoina (esim. 999). Nyt näin ei ole, vaan päivämäärä-sarakkeessa aika vaihtuu äkillisesti (esim. parin viikon mittaukset puuttuvat). Sameusanturin määrittelyrajaksi ilmoitetaan NTU. Kuitenkin joillakin asemilla korkeimmat sameuspiikit leikkaantuvat arvoon Koska näissä tilanteissa virtaama on usein suuri, virhe vääristää kuormituslaskentaa. Aineistossa havaitaan myös yksittäisiä nolla-arvoja tai selvästi liian matalia arvoja. Loki:ssa ei ole erikseen mainittu, mitä huoltotoimenpiteitä on tehty. Todennäköisesti lokista myös puuttuu merkintöjä. Aineistoissa havaitaan selkeitä tasoeroja, vaikka huoltotoimenpiteitä ei ole kyseisenä ajankohtana tehty. On haasteellista määrittää kuinka pitkä ajanjakso aineistosta luokitellaan selvitettäväksi / virheelliseksi. Aineistossa havaitaan myös ryömintää. Kuinka pitkä aikajakso aineistosta luokitellaan selvitettäväksi / virheelliseksi? Virtaaman ollessa pieni, anturit mittaavat käytännössä seisovaa vettä ja tällöin anturiarvot ja laboratoriossa mitatut pitoisuudet nousevat. Kun virtaama äkillisesti kasvaa, kaivoon virtaa puhtaampaa vettä, jolloin arvot äkillisesti laskevat. Tällainen tilanne näyttää käyrällä ryöminnältä, mutta ei kuitenkaan ole sitä. Tämä lienee mittauskaivon erityisominaisuus, joka ei vastaa luonnontilaisen uoman tilannetta. SAK254? Pitäisi olla referenssejä, missä yhteyksissä SAK 254 on kirjallisuudessa käytetty. Onko esimerkiksi tuloksia luonnonvesistä? Miksi otettiin vasta jälkikäteen käyttöön? Miksi Kyyjärvi kosteikko asemalla SAK 254 ei ole käytössä? Kalibrointiyhtälöiden muodostamisessa useita pistepareja on poistettu laskennasta ilman perusteluja (taulukko 1). Perusteluksi ei riitä se, että kyseessä on poikkeavia arvoja ja että ne olisivat siten vääristäneet kalibrointiyhtälöä. Pisteitä voi toki poistaa, jos kyseisessä anturidatassa on havaittu ryömintää/selkeä virhe (esim. yksittäinen piikki) tai selkeä virhe laboratorioanalyysissä (jonka laboratorio itse on todennut arvioinnin perusteella virheelliseksi). EHP:n raportissa perustellaan, etteivät he ole tarkemmin analysoineet onko syy poikkeamaan ollut laboratorio- vai mittausarvossa.

2 Kalibrointiyhtälön selitysasteeksi suosittelemme vähintään 0,6, jonka alapuolelle jäävä arvo johtaa yhtälöön, jolla laskettava kuormitus jää epäluotettavaksi. Sameuden ja kiintoaineen välinen muuntoyhtälö muodostetaan anturin mittaaman sameuden (Arola ym, 2012) tai laboratoriossa määritellyn sameuden perusteella (Linjama ym 2009). Laskentatavasta riippumatta sameuden ja kiintoainepitoisuuden välinen riippuvuus pitäisi olla riittävän korkea (vähintään 0,6) jos halutaan luotettavia kuormitustuloksia. Taulukkoihin 1-3 on koottu tietoa EHP:n kalibrointiraportista: laboratoriossa analysoidun sameuden riippuvuus anturisameudesta, laboratoriossa analysoidun kiintoaineen riippuvuus anturisameudesta, ja laboratoriossa analysoidun COD:n korrelaatio SAK 254 :stä. Taulukkoon on koottu tietoa myös yhtälön muodostamisessa hylättyjen pisteparien määrästä siinä tapauksessa kuin se oli luettavissa kalibrointiraportista. EHP:n raportissa kaikille yhtälöille ei ole esitetty korrelaation R 2 arvoa. Taulukossa 4-5 esitetään SYKE:n laskemat selitysasteet kalibrointiyhtälölle: Raakasameus vs. labrasameus ja muuntoyhtälölle: RaakaSAK254 (x) vs. labra COD. Virtaamahavaintojen luotettavuutta on arvioitu taulukossa 6. Taulukko 1. Laboratoriossa mitatun sameuden (y) lineaarinen riippuvuus anturidatasta (x) sekä R 2. (EHP raportista koottu taulukko)..

3 Taulukko 2. Vesinäytteestä mitatun kiintoaineen riippuvuus vesinäytteestä mitatusta sameudesta (EHPraportista koottu tiedosto). Alue R 2 (lab kiintoaine ja lab sameus) R 2 lab kiintoaine ja mitattu sameus Huom. raportissa esitettyjen kuvien perusteella hylätyt datat Kaijansuo ap 0,824 0,727* *hylätty 2 pisteparia Kaijansuo yp 0,521 0,577 Kairinneva 0,452 0,714 Patinmetsä 0,384 0,797* *hylätty useita Kyyjärvi kost 0,161 0,438 Kyyjärvi kunnostus 0,411 0,828* *hylätty useita pisteitä Multia 0,895 0,721 Mustospuro 0,244 0,376 Taulukko 3. Vesinäytteestä mitatun COD:in riippuvuus anturi SAK254:stä. (EHP-raportista koottu tiedosto). Alue R 2 (lab COD ja anturi SAK254) Huom. (hylätyt havainnot arvioitu EHP raportin kuvista) Kaijansuo ap 0,945 hylätty 1 pistepari Kaijansuo yp 0,792 hylätty 1 pistepari Kairinneva 0,885 hylätty 7 pisteparia Patinmetsä 0,868 Kyyjärvi kost puuttuu Kyyjärvi kunnostus 0,923 hylätty 1 pistepari Multia 0,903 hylätty useita pistepareja Mustospuro 0,948 ( puuttuu) Taulukko 4. SYKE:n laskemat selitysasteet kalibrointiyhtälölle: Raakasameus vs. labrasameus ja muuntoyhtälölle: RaakaSAK254 vs. labra COD. Alue R 2 sameus R 2 COD (kalibrointiyhtälö) (muuntoyhtälö) Kaijansuo1 (yp) 0,47 0,70 Kaijansuo2 (ap) 0,85 0,90 Kairinneva 0,69 0,06 Patinmetsä 0,22 0,86 Kyyjärvi kost 0,70 0,91 (COD-spektri) Kyyjärvi kunnostus 0, Multia 0,39 0,91 Mustospuro 0,77 0,45 Taulukko 5. Yhteenveto aineistojen soveltuvuudesta kuormituksen laskentaa. Alue Kiintoaine COD, DOC Kaijansuo1 (yp) Ei Kyllä Kaijansuo2 (ap) Kyllä Kyllä Kairinneva Ei Ei Patinmetsä Ei Kyllä Kyyjärvi kost Ei Kyllä Kyyjärvi kunnostus Ei Kyllä Multia Ei Kyllä Mustospuro Kyllä Ei

4 Taulukko 6. Virtaamahavaintojen luotettavuuden arviointi Kairinneva H H H? H H H H H H H H Kangasaho H H H?? H H H H H H H Kaijansuo Kaijansuo2 H H H H H H H H H H H H Mustospuro H H H H H H H H H H H H Patinmetsä H H H H H H H H H H H H Soidinräme1 E E E E E???? H H? Soidinräme2 H H H H H H H H H H H H Savonneva E E E E Kairinneva H H H? H H H? H H H? Kangasaho H H H? H H H H H H H H Kaijansuo Kaijansuo2 H H H H H H H H H H H H Mustospuro H H H H H H H H H H H H Patinmetsä H H H H H H H H H H H H Soidinräme1?????????? H H Soidinräme2 H H H H H H H H H H H H Savonneva E E E - H H H? H H H E Alueiden virtaamien arviointi kuukausittain vuosille 2012 ja H = data ehjää ja enimmäkseen virheetöntä E = ei mittausta? = datassa selvitettävää tai puutteita - = datassa huomattavia puutteita tai virheitä Perustelut asemittain: Kairinneva Sameus ja kiintoaine: EHP:n kalibrointiraportissa anturisameuden ja laboratoriossa mitatun sameuden lineaarinen riippuvuus on hyvä (R 2 =0,87). Kairinnevan raakadatasta (ei-kalibroitu) puuttuu joitakin vesinäytteitä vastaavia havaintoja ( , , ) ja sameuden laboratoriotulos (näytetulos pitää tarkastaa!) on hyvin todennäköisesti virheellinen. Mikäli yllämainitut mittaukset hylätään laskennasta, saadaan anturisameuden ja laboratoriosameuden väliseksi korrelaatioksi 0,69 (vrt. EHP laskenta tuottaa arvon 0,87 eli laskennasta on hylätty muitakin pistepareja). Selitysaste on siis suurempi kuin 0,6, joten sameuden osalta mittauksia voidaan pitää suhteellisen luotettavina. Toisaalta Kairinevan kalibrointiyhtälön selitysaste laboratoriossa mitattujen sameuden ja kiintoaineen välillä on huono (R 2 =0,452, alhaisempi kuin 0,6), siten suosittelemme kiintoainekuorman laskentaa Kairinnevan tuloksista vain laboratoriomittausten ja jatkuvan virtaamamittauksen perusteella. Tämä siitäkin huolimatta, että vaikka EHP: n laskema selitysaste anturisameudelle ja lab. kiintoaineelle on 0,71, ja oma laskelmammekin tuotti arvon 0,64, pidämme kiintoainekuorman laskentaa ongelmallisena, koska laboratoriomittausten yhteensopivuus on selkeästi huono. Sameusdatassa havaittuja ongelmia: - mahdollista ryömintää, selvitettävä

5 tammi-helmi-maaliskuu 2012 (vaikka sameuden nousua myös laboratorio näytteissä, laboratorionäytteiden taso laskee nopeammin), elokuu 2012, , joulukuu 2012, joulukuu 2013 eli yhteensä noin 182 päivää, 24 % kaikista havainnoista - havainnot puuttuvat 2012: : :00 ja : ja : :00 yhteensä noin 2 % kaikista havainnoista - muutama yksittäinen piikki poistettu. jäätymisongelma maalis- ja huhtikuu asti, yhteensä 41 päivää. Noin 5 % kaikista havainnoista. SAK 254 ja COD: EHP:n kalibrointiraportissa vesinäytteestä mitatun COD:in selitysaste anturi SAK254:stä on 0,885. Muuntoyhtälön laskennassa on kuitenkin hylätty useita pistepareja. Pisteparien hylkäämistä ei ole perusteltu. Koko Kairinnevan aineisto on SAK 254 :n osalta ongelmallista. Aineistossa on visuaalisessa tarkastelussa havaittavissa huomattavan paljon sekä datan ryömimistä että useita tasoeroja (esim. tammikuu 2013,helmikuu 2013, huhtikuu 2013, toukokuu 2013 jne), joten käsitykseni mukaan dataa ei pystytä enää jälkikäteen korjaamaan. EHP toteaa itsekin lokimerkinnöissään että että Kairinevan huono veden laatu vaikeuttaa jatkuvasti sekä sameus että DOC ja COD mittauksia aiheutuen mm. datan ryömimisestä...näyttää siltä että paineilmapuhdistuksella ja jatkuvallakaan manuaalipuhdistuksella ei saada pidettyä antureita puhtaana. Mielestämme Kairinnevan tapauksessa SAK 254 :ta ei siten voi käyttää COD:in laskennassa. Koska EHP:n tarkastetussa SAK 254 datassa ei ole poistettu esim. ryömimisestä tai tasoeroista johtuvia havaintoja, on perusteltua, että silloin muuntoyhtälön laskennassa käytetään kaikkia saatavilla olevia pistepareja, jolloin saadaan SAK254:n ja COD:n korrelaatioksi 0, 06, eli emme suosittele SAK 254 datan käyttöä kuormituksen laskennassa. Lokikirjan mukaan Kairinnevan mittakaivolla on havaittu padotusta sekä virtausta mittauspisteen ohi. Tällaisia tilanteita on ollut esim. huhti-toukokuussa 2012 sekä huhti- ja joulukuussa Padottaminen nostaa vedenpintaa ja tämä taas aikaansaa yliarviota virtaamassa ja sitä kautta kuormituksessa. Näin ollen tulvahuippujen ajalta virtaaman määrittäminen tarkasti ei ole mahdollista ja koska kovimpien virtaamien aikana myös kuormitus on yleensä suurta, epävarma tulvahuipun mittaus saattaa vaikuttaa paljonkin kuormituslaskentaan. Myös jäätyminen sekä yksi laiterikko ovat aiheuttaneet lyhyitä katkoksia. Virtaamahavaintoja on havaittujen virhetilanteiden osalta korvattu lähialueiden valuntatiedoilla. Korjausten ja korvausten jälkeen dataa on koko jaksolta ja virtaamadatan puolesta kuormituslaskennat voidaan todennäköisesti riittävällä tarkkuudella tehdä. Multia, Kangasaho Sameus ja kiintoaine: Multian sameusaineisto on melko hyvänlaatuista. Maaliskuun 2012 lopulla ( ) aineistossa havaitaan 8 päivän jakso, jolloin havaitut yksittäiset piikit ovat todennäköisesti virheellisiä. Joulukuussa 2012 aineistossa on hajontaa ja selkeä tasoero (15.12.), vaikka lokin mukaan alueella ei ole tehty toimenpiteitä, lisäksi virtaamassa ei ole muutoksia ja lämpötila koko ajan pakkasen puolella. Tammi-, helmi- ja maaliskuussa 2013 havaitaan yksittäisiä piikkejä, jotka on poistettu virheellisinä aineistossa todennäköisesti ryömintää. Heinäkuussa anturit huollettu, jolloin havaitaan selkeä tason muutos, jonka perusteella hylätään havainnot väliltä Koska lokin mukaan havaitaan epäilyttävää vaahtoa kaivon pohjalla ja hajoamisen hajuja, on syytä suhtautua varauksella koko heinä- ja elokuun aineistoon. Syys- ja lokakuussa aineistossa havaitaan jälleen todennäköisesti ryömintää, marraskuussa 2013 aineisto hyvää, ja joulukuussa havaitaan 3 virheellistä piikkiä. EHP:n toimesta lasketun kalibrointiyhtälön selitysaste on hyvä (R 2 = 0,85), kuten myös laboratorioanalyyseihin perustuva sameuden ja kiintoainepitoisuuden välinen korrelaatio (R 2 = 0,89). Kalibrointiyhtälön muodostuksessa oli hylätty useita pistepareja, jotka kuitenkin oli vastoin odotuksia hyväksytty tarkastettuun aineistoon. Jos kaikkia virheettömiksi arvioituja anturihavaintoja (11 paria hylätty) käytetään kalibrointiyhtälön muodostamiseen, jää selitysaste alhaiseksi (R 2 = 0,39). Sama

6 koskee muuntoyhtälöä (R 2 =0,231). Siten Multian automaattisesti mitatulla aineistolla ei voida luotettavasti laskea kiintoainekuormituksia vaan kuormituslaskenta kannattaa tehdä vesinäytteistä mitattujen aikasarjojen perusteella. SAK 254 ja COD: Multian SAK 254 aineisto on pääosin hyvänlaatuista. Aineistossa virtaamahuippujen vaste näkyy SAK 254 aineistossa joko nousuna tai vaihtoehtoisesti tason laskuna, jos peräkkäisiä virtaamahuippuja on useita , , ja aineistossa havaitaan yksittäisiä arvoja, jotka selkeästi poikkeavat muista lähellä olevista arvoista ja siten luokitellaan virheellisiksi. Props-anturin puhdistamisesta ei pääsääntöisesti aiheudu havaintojen äkillistä romahtamista lukuun ottamatta muutamia yksittäistapauksia (esim tai ja ). Esimerkiksi välillä laite puhdistetaan kolme kertaa, ja jokaisen huollon jälkeen aineiston perustaso pysyy jokseenkin samana. Hakkuun vaikutus näkyy tason nousuna helmikuun 2013 puolen välin jälkeen. Ryömintää esiintyy todennäköisesti alkaen (havainnot puuttuvat välillä ) ja myös mahdollisesti kesäkuun-heinäkuun 2012 vaihteessa. Välillä havainnoissa esiintyy suurta vaihtelua, joka saattaa ennakoida laitteiston rikkoutumista toukokuun 21. päivä. Multian SAK254 aineistosta voi perustellusti poistaa (tasoeroja, ryömintää, yksittäisiä piikkejä) 11 pisteparia, jolloin muuntoyhtälön selitysasteeksi tulee R 2 = 0,914. Siten orgaaniset kuormat voidaan Multian tapauksessa laskea myös anturihavainnoista. Puuttuvia havaintoja: , noin 42 päivää, 5% Ryömintää: kesä-heinäkuun 2012 vaihde, , yhteensä 33 päivää, 4% Yksittäisiä piikkejä + hajontaa: noin 5 päivää, 0,6 % + tasoeroja Molempina keväinä (huhtikuussa 2012 ja 2013) tulvahuipun aikaan virtaama on ollut niin suuri, että mittauskapasiteetti ei ole riittänyt, vaan vettä on virrannut aseman yli/ohi. Myös alapuolinen tulviminen on padottanut virtausta. Padottaminen nostaa vedenpintaa ja tämä taas aikaansaa yliarviota virtaamassa ja sitä kautta kuormituksessa. Näin ollen tulvahuippujen ajalta virtaaman määrittäminen tarkasti ei ole mahdollista ja koska kovimpien virtaamien aikana myös kuormitus on yleensä suurta, epävarma tulvahuipun mittaus saattaa vaikuttaa paljonkin kuormituslaskentaan. Muuten dataa on koko jaksolta eikä siinä ole katkoksia. Kangasahon virtaamadata on muutamaa kevätviikkoa lukuunottamaatta riittävää kuormituslaskentaan, mutta virtaamapiikkien mittausepävarmuuden aiheuttama virhe on tiedostettava. Kaijansuo 1 (pvk yp) Kaijansuo 1:n sameusaineisto on valtaosaltaan (99,6 %) hyvälaatuista, vain 0,4 % aineistosta luokiteltiin hylätyksi, lähinnä yksittäisistä, selvästi edeltävistä ja seuraavista arvoista poikkeavista sameuspiikeistä johtuen. Tarkistettaviksi luokiteltiin 0,1 % havainnoista. Lähinnä tähän ryhmään kuului tapauksia, joissa poikkeavia arvoja oli kaksi tai useampi lähekkäin ja/tai ero edeltäviin/seuraaviin ei ollut yhtä selkeä kuin hylätyiksi luokitelluissa. Tähän ryhmään voisi ehken luokitella myös parin viikon mittaisen jakson maaliskuun 2013 loppupuolelta, jolloin esiintyi mahdollisesti datan ryömintää tasolta 15 NTU n. tasolle 55 NTU ja äkillinen pudotus tasolle 40 NTU. Suurimpaan osaan Kaijansuo 1:n sameusaikasarjassa havaituista muutoksista löydettiin joko sää- ja valuntaoloista taikka valuma-alueella toteutetuista toimenpiteistä johtuva syy. Kalibrointiyhtälöön käytetystä aineistosta (anturilla mitattu raakasameus vs. samanaikaisesta vesinäytteestä mitattu sameus) hylättiin kaksi selvästi muusta joukosta poikkeavaa havaintoa. Tästä huolimatta kalibrointiyhtälön selitysaste jäi liian matalaksi (R 2 = 0,47), kuten myös laboratorioanalyyseihin perustuva sameuden ja kiintoainepitoisuuden välinen korrelaatio (R 2 = 0,52). Siten Kaijansuo 1:n automaattisesti mitatulla aineistolla ei voida luotettavasti laskea kiintoainekuormituksia vaan kuormituslaskenta kannattaa tehdä vesinäytteistä mitattujen aikasarjojen perusteella. Orgaanista kuormitusta kuvaava SAK254-data oli Kaijansuo 1:llä sikäli hyvälaatuista, että ainoastaan 8 havaintoa jouduttiin hylkäämään. Dynamiikaltaan SAK254 ei noudattanut valuntatilanteen suhteen yhtä

7 selkeää ja samanaikaista rytmiä kuin sameus, mutta riippuvuus oli silti havaittavissa. SAK254:n ja CODMn:n välisen kalibrointiyhtälön selitysaste (0,70) ei ollut erityisen korkea, mutta riittää orgaanisen aineksen kuormituksen laskemiseen kohtuullisella tarkkuudella. Kaijansuo 1:n virtaama perustuu turvetuotantoalueelta pumpattuun veteen. Koska pumppu tai paineputki jäätyi pitkiksi ajoiksi talvisin, virtaamaa ei näiltä ajoilta voitu mitata. Turvetuotantoalueen vesiä juoksutettiin näillä jaksoilla mittausaseman ja pintavalutuskentän ohi. Myös aggregaatin ja sitä kautta sähkön puuttuminen talvella 2012 aiheutti ongelmia. Kaijansuo 1:n virtaamamittauksissa on paljon epävarmuustekijöitä ja jakson kokonaisvirtaamaa on olemassa olevilla tiedoilla hyvin vaikea tarkasti määrittää. Sulan veden kaudelta löytynee jaksoja, joiden osalta kuormitus voitaisiin laskea, mutta koska laatumittauksetkaan eivät ole kovin tarkkoja, kuormituslaskenta ei riittävällä tarkkuudella onnistu. Mikäli kuormituslaskentaa tehdään, siinä on huomioitava, että valuma-alueen pinta-ala muuttui 150,1 hehtaarista 125 hehtaariin. Kaijansuo 2 (pvk ap) Kaijansuo 2:lla hylättyjä arvoja oli enemmän kuin Kaijansuo 1:llä, mutta silti 98,4 % havainnoista hyväksyttiin. Datassa ei esiintynyt lainkaan ryömintää, minkä johdosta tarkistettavaksi ei luokiteltu yhtään havaintoa. Kaijansuo 2:lla sekä kalibrointiyhtälön että sameus à kiintoainepitoisuus muuntoyhtälön selitysasteet (R 2 = 0,85 ja 0,79) olivat riittävän korkeat luotettavien kiintoainevirtaamien (kg vuodessa) laskentaa varten automaattisesti mitatun aineiston pohjalta. Kaijansuo 2:lla puuttui SAK254-datasta yhteensä yli 1 kk:n mittainen jakso touko-heinäkuulta Muutoin data oli varsin hyvälaatuista ja vain 0,6 % siitä jouduttiin hylkäämään. Anturilla mitattu SAK254 korreloi erittäin hyvin (R 2 = 0,90) laboratoriossa määritetyn CODMn:n kanssa, mikä antaa luotettavan pohjan orgaanisen aineen kuormituksen määrittelemiseen. Kaijansuo 2:n vesi tulee Kaijansuo 1:ltä ja virtaama riippuu suoraan pintavalutuskentälle pumpatusta vesimäärästä. Edellä mainitut Kaijansuo 1:n ongelmat aiheuttivat sen, että vettä jouduttiin juoksuttamaan pintavalutuskentän ohi ja tästä seurasi hyvin pieniä virtaamia myös Kaijansuo 2:lla. Virtaamadataa on olemassa jokaiselta päivältä vuosilta 2012 ja 2013 eikä datan riittävyys aiheuta ongelmia pintavalutuskentältä lähtevän veden kuormitusarvioon. Vaikka Kaijansuo2:n virtaamadata on hyvää, ohijuoksutusten ja Kaijansuo 1:n ongelmien vuoksi pintavalutuskentän ravinteiden pidätyskyvyn arviointi ei kuitenkaan ainakaan talvikauden (joulu-huhtikuu) osalta onnistu. Mikäli kuormituslaskentaa tehdään, siinä on huomioitava, että valuma-alueen pinta-ala muuttui 150,1 hehtaarista 125 hehtaariin. Mustospuro Mustospuron luonnontilaisella valuma-alueella sameusarvot ovat keskimäärin erittäin matalat, selvästi alle 10 NTU. Siten satunnaiset, mitä ilmeisimmin roskista aiheutuneet usean sadan sameusyksikön arvot, jotka edustivat 1,2 % aineistosta, oli helppo poimia esiin ja hylätä. Tarkistettaviksi luokiteltiin mahdollisen kesäisen ( ) ja syksyisen ( ) sadejakson aiheuttamat sameuden nousut. Orgaaninen aines oli Mustospurolla ilmoitettu suoraan CODMn-arvona. Tästä aineistosta hylättiin 3 %, valtaosa epämääräisten nollajaksojen vuoksi ja pienempi osa epäloogisten, äkillisten nousujen ja niitä välittömästi seuraavien voimakkaiden laskujen takia. Anturilla mitatun ja laboratoriossa määritetyn CODMn:n välisen kalibrointiyhtälön matalahko selitysaste (R 2 = 0,45) ei anna kovin luotettavaa lähtökohtaa orgaanisen aineen kuormituksen laskemiseksi Mustospurolla. Emme suosittele orgaanisen aineen kuormituksen laskentaa Mustospurolle.

8 Mustospuron virtaamadata kattaa ilman katkoja koko jakson Padotusta tai ohivirtausta ei lokikirjan mukaan juuri ole ollut. Mustospuron virtaamadata kelpaa hyvin kuormituslaskentaan. Karstula, Patinmetsä Sameus ja kiintoaine: Sameusarvot nousevat korkeimmissa piikeissä arvoihin NTU (esim ), mutta eivät koskaan korkeammalle. Anturin mittausalueeksi ilmoitetaan kuitenkin NTU. Sameuspiikit katkeavat ja suurimmat arvot jäävät mitä ilmeisimmin mittaamatta. Kun samalla virtaama on suuri, kuormituslaskelmaan tulee virhettä. Tällaisia arvoja on mm. huhti- ja elokuussa 2012 sekä huhtikuussa Sameudessa on piikkejä samalla kun virtaama on pientä ainakin seuraavilla jaksoilla: Yllämainituissa tapauksissa anturi saattaa mitata seisovaa vettä ja arvot ovat siksi korkeita. Lokista ei löydy noihin selitystä. Ryömintää on ainakin jaksoilla: Sameustaso laskee äkillisesti tasolta tasolle 4-5 NTU Lokissa ei ole mitään merkintää. Kun verrataan anturiarvoja laboratoriomittauksiin, eniten poikkeavat tilanteet näyttävät usein siltä, että anturi näyttää korkeahkoa sameutta samalla kun laboratoriotuloksissa sameus on pieni. Näiden tapausten anturiarvot ovat kuitenkin todellisia mittaustuloksia eikä niitä voi suoralta kädeltä poistaa. EHP-tekniikka on poistanut lähes kaikki poikkeavat pisteet ja saanut arvon R 2 = 0,6382. Tässä arvioinnissa saatiin arvo R 2 = 0,2231. Anturi ei välttämättä sovi kovin hyvin humuspitoisten vesien sameuden mittaamiseen. Lisäksi laboratoriokiintoaineen ja laboratoriosameuden korrelaatio on huono (R 2 = 0,3843). Huonot korrelaatiokertoimet ja datan puutteet (ryömintäjaksot, puuttuva data, piikkien leikkaantuminen) huomioiden Patinmetsän mitattuja sameusarvoja ei suositella käytettäväksi kuormituslaskennassa. SAK 254 ja COD: Helmi-huhtikuussa 2012 datassa on suurta hajontaa sekä runsaasti nollahavaintoja on pientä hetkellistä hajontaa datassa tapahtuu noin 14% tason lasku anturihuollon seurauksena. Muuten anturihuollot eivät vaikuta arvoihin. Huhtikuussa 2012 puuttuu runsaasti yksittäisiä arvoja ja lyhyitä pätkiä. Muuten data seuraa kohtuullisen loogisesti virtaaman vaihteluita eikä dataa juurikaan puutu. R² = 0,8551. Dataa voi käyttää kuormitusarviointeihin. Virtaamadataa on koko jaksolta , se näyttää graafisesti loogiselta eikä datassa ole katkoksia. Datassa ei myöskään ole epäilyttäviä nolla-arvoja, piikkejä tai äkillisiä tasonlaskuja. Lokikirjan mukaan alavirran puoli on tulvahuippujen aikana padottanut hiukan, mutta ohivirtauksesta ei ole mainintoja. Virtaamadataa voi käyttää kuormitusarviointien pohjana.

9 Soidinräme1, Kyyjärvi, kunnostusojitus Sameus ja kiintoaine: Anturin mittaamassa sameudessa havaitaan useaan kertaan suuria piikkejä, vaikka virtaama pientä. Nämä ovat luultavasti seisovan veden mittauksia eli todellisia havaintoja. Toisaalta virtaamapiikit eivät tunnu vaikuttavan mitattuun anturisameuteen mutta laboratoriotulokset tukevat tätä havaintoa eli data lienee oikeaa. Sameusdataa ei juurikaan puutu eikä siinä myöskään havaita ryömintää. EHP-tekniikka on hylännyt tässä, kuten Patinmetsässäkin havainnot, joissa anturisameus on suuri, mutta laboratoriosameus pieni. Näiden hylkäysten oikeellisuuteen ei voi ottaa varmaa kantaa, mutta kaikkia niitä ei näkemyksemme mukaan pitäisi suoraan hylätä. EHP-tekniikan saama R 2 = 0,9567. Syken saama anturisameuden ja laboratoriosameuden välinen R 2 = 0,5467. Koska data on yhtenäistä eikä siinä ole ryömintää, sitä voitaisiin tuolla perusteella varauksin käyttää kuormituslaskentaan, mikäli nuo epäselvät korkeat anturisameustilanteet oikeasti todettaisiin virheiksi. Koska kuitenkin laboratoriosameuden ja laboratoriokiintoaineen korrelaatio on huono (R 2 = 0,4218), emme voi suositella sameusdatan käyttöä kuormituslaskennoissa. SAK 254 ja COD: Data on loogista eikä siinä ole juuri puutteita. Muutama suuri piikki matalan virtaaman aikaan selittynee seisovan veden mittaustuloksilla. Data seuraa kohtuullisen loogisesti myös virtaamadataa. R 2 = 0,8336 ja dataa voi käyttää laskentaan. Alle 3,7 l/s arvot muuttuvat lähes nolla-arvoiksi eli niitä ei kyetä mittaamaan. Tällaisia arvoja on koko jaksosta yli 40 %. Toisaalta useissa tulvatilanteissa virtaamahuiput eli yli 120 l/s leikkautuvat pois. Molemmat virhetyypit aliarvioivat virtaamaa ja sitä kautta kuormitusta. Data seuraa kohtuullisen hyvin Soidinräme 2:n eli alapuolisen kosteikon virtaama-arvoja. Kosteikon virtaamadatan avulla voinee arvioida ojitusalueen virtaamaa. Virtaaman mittaus on alkanut vasta Muuten dataa ei puutu. Mikäli alle 3,7 l/s ja yli 120 l/s virtaamat kyetään arvioimaan riittävän luotettavasti, Soidinräme 1:n virtaamadataa voi Soidinräme 2:n avulla käyttää kuormituslaskennoissa. Soidinräme2, Kyyjärvi, kosteikko Sameus ja kiintoaine: Sameusdata käyttäytyy loogisesti verrattaessa virtaamadataan. Datassa ei juurikaan ole selittämättömiä piikkejä eikä ryömintää. Datassa ei myöskään ole puuttuvia jaksoja. Mitatut arvot tosin näyttävät hyvin pieniltä, mikä saattaa johtua vain siitä, että kosteikko toimii hyvin. Laskettaessa anturisameuden (kalibroimaton) ja laboratoriosameuden korrelaatiota, ainakin yksi piste on poistettu. Kuitenkaan EHP:n tekemän kuvan perusteella poistoja ei ole tehty. EHP on ilmoittanut R 2 = 0,7527. Ottamalla mukaan kaikki pisteen saadaan R 2 = 0,6989. Koska laboratoriosameuden ja laboratoriokiintoaineen välinen on kuitenkin heikko (R 2 = 0,1614), emme voi suositella Soidinräme2:n sameusdatan käyttöä kuormituslaskennoissa. SAK 254 ja COD: Dataa puuttuu kahdelta pitkältä jaksolta, sekä Lisäksi datassa on lyhyempiä puuttuvia jaksoja, mm sekä puuttuvia yksittäisiä havaintoja. Tästä johtuen kaikille laboratorionäytteille ei löytynyt datasta vastaavaa havaintoa.

10 Data käyttäytyy enimmäkseen loogisesti verrattaessa virtaamadataan eikä siinä ole yllämainittujen puutteiden lisäksi havaittavissa muita suuria ongelmia. Anturisameuden vastaavuus laboratorionäytteisiin on hyvä, R 2 = 0,9069. Soidinräme2:n dataa voi hyvin käyttää kuormituslaskentaan siltä osin kun dataa on olemassa. Virtaamadata on graafisesti tarkasteltuna loogista. Siinä ei ole nolla-arvoja eikä selittämättömiä piikkejä. Virtaamapiikit eivät myöskään leikkaannu kuten Soidinräme1:ssä. Dataa on koko jaksolta eikä siinä ole katkoksia. Soidinräme2:n virtaamadataa voi käyttää kuormituslaskennoissa. Savonneva Virtaama Vuoden 2012 havainnoissa on useita tilanteita, joissa mittakaivon kapasiteetti ylittyy ja suurimmat virtaamat on poistettu. Vuoden 2012 havaintoja ei voi käyttää kuormituslaskennassa. Keväällä 2013 mittapaikan kapasiteetti ylittyi selvästi ja mittakaivo ei vetänyt kunnolla, jolloin tällöinkin suurimmat virtaama-arvot on poistettu. Toukokuun 2013 alusta alkaen virtaamadata on visuaalisen tarkastelun perusteella loogista ja sitä voi käyttää kuormituslaskennassa. V-padon purkautumiskäyrää ei voi käyttää tilanteissa, joissa alapuolinen vedenpinta padottaa virtausta. Paras tapa arvioida virtaamaa olisi käyttää lähimmän luotettavasti toimivan aseman virtaamahavaintoja. TASO-hankkeen kommentteja/tarkentavia tietoja arviointiraportissa esitettyihin huomioihin Yleisiä huomioita Mittaustiheys vaihtelee aineistossa, välillä se on 1 tunti, välillä puoli tuntia, välillä minuutteja. Tämä hankaloittaa sekä analyysien tekoa, tulosten tulkintaa että kuormituksen laskentaa. Mittaustiheys vaihtelee vielä eri tavalla eri muuttujien kesken. Mittaustiheyden vaihtelu oli osittain harkittua. Aluksi virtaaman ja sameuden mittaustiheydeksi oli sovittu 1 h, mutta hankeen edetessä tiheämpää mittausväliä tarvittiin jotta äkilliset muutokset (piikit) pystyttiin havaitsemaan paremmin ja näytteenottoa saatiin ohjattua virtaaman nousutilanteisiin. Tämän takia heinäkuussa 2012 siirryttiin 30 min mittausväliin. Aurinkopaneelien lataus/akkujen kesto ei kuitenkaan mahdollistanut ympärivuotista tiheää 30 min mittausvälin ylläpitoa, joten marraskuussa 2012 palattiin 1 h mittausväliin talven ajaksi. Keväällä huhtikuun alussa 2013 siirryttiin ennen kevättulvia 15 min mittausväliin, jotta virhepiikit voitaisiin karsia pois entistäkin tarkemmin. Tästä siirryttiin aurinkopaneelien/akkujen tehon hiipuessa marraskuussa 2013 ensin 30 min mittausväliin ja lopulta joulukuussa 2013 tunnin mittausväliin joka säilyi mittausten loppuun saakka. Minuutin välein tapahtuneet mittaukset liittyvät yleensä antureiden asennusajankohtiin/huoltotoimenpiteisiin liittyvään laitteiden toiminnan testaukseen ja ovat hyvin lyhytkestoisia ajanjaksoja Kaijansuon pvk 1:n alapuolisella asemalla COD/DOC-mittausväliä ei jostain tuntemattomasta syystä saatu keväällä 2013 vaihdettua 15 minuuttiin muiden asemien tapaan, vaan mittausväli jouduttiin pitämään yhtenä tuntina. Mittausvälin vaihtoyritys aiheutti n. 7 päivän katkoksen mittauksiin. Mittaustiheyden erilainen jaksotus sameus ja humusmittauksen välillä johtuu EHP:n mukaan teknisestä syystä: COD/DOC mittaukset oli tehty uudella loggerilla ja sameuden mittaus vanhalla.

11 Uusi loggeri oli vielä sen verran keskeneräinen, että sillä ei voinut mitata analogiasignaaleja (sameus), mutta se kommunikoi digitaalisesti Triboxin kanssa, mihin taas vanha loggeri ei pysty. Nyt EHP:n uusi loggerikin on valmis ja kaikki muuttujat pystytään jatkossa mittaamaan samalla aikaleimalla. Myös TASO-hankkeen mittausten lopussa näin olikin ns. suodatetun sameuden asemilla eli Multiassa ja Kairinevalla. Puuttuvat mittausjaksot olisi merkittävä lopulliseen aineistoon puuttuvina havaintoina (esim. 999). Nyt näin ei ole, vaan päivämäärä-sarakkeessa aika vaihtuu äkillisesti (esim. parin viikon mittaukset puuttuvat). Tämä olisi hyvä tapa aineiston esittämisessä ja helpottaisi sen käsittelyä. Tätä ominaisuutta ei kuitenkaan ollut valmiina EHP:n datapalvelussa. Toivoimme tätä ominaisuutta hankkeen kuluessa, mutta EHP ei ehtinyt sitä toteuttaa. EHP:n datapalvelun graafeissa puuttuvien havaintojen kohdalla kuitenkin oli katkos (tämän ominaisuuden EHP ehti toteuttamaan pyynnöstämme). Sameusanturin määrittelyrajaksi ilmoitetaan NTU. Kuitenkin joillakin asemilla korkeimmat sameuspiikit leikkaantuvat arvoon Koska näissä tilanteissa virtaama on usein suuri, virhe vääristää kuormituslaskentaa. Tätä selvitettiin nyt raportin jälkeen lisää ja huomattiin, että näin on käynyt vain Karstulan Patinmetsän asemalla (kalibroimaton arvo 601,75 ja kalibroitu arvo 236,99). EHP:n mukaan anturit joiden ilmoitettu mittausalue on NTU, mittaavat aina 620 NTU saakka. Tämä tieto koskee tehdaskalibroituja antureita (eli meidän kannaltamme kalibroimattomia). Paikkakohtainen vesinäytetulosten perusteella tehty kalibrointi muuttaa ylärajaa ja nyt tuo 620 NTU on muuttunut noin 240 NTU:hun. Eli kalibrointisuoran kerroin on varmaankin ollut noin 240 / 620 eli 0.4. Aineistossa havaitaan myös yksittäisiä nolla-arvoja tai selvästi liian matalia arvoja. Näitä esiintyy ilmeisesti COD_SAK datassa, jota EHP ei ilmeisesti ehtinyt tarkistamaan kovin perusteellisesti koska päätös SAK-dataan siirtymisestä tehtiin hankkeen loppuvaiheessa. Loki:ssa ei ole erikseen mainittu, mitä huoltotoimenpiteitä on tehty. Todennäköisesti lokista myös puuttuu merkintöjä. TASO-hanke on koonnut asemien lokikirjamerkinnät EHP:n ilmoittamista huoltotoimenpiteistä, TASOn näytteenottajien muistiinpanoista sekä Vapolta ja Metsähallitukselta saaduista toimenpidetiedoista. Valitettavasti EHP:n huoltopäiväkirjamerkinnöissä on puutteita. Suoraan datapalveluun liitettävä ajantasainen sähköinen huoltopäiväkirja on EHP:llä työn alla, mutta se ei ehtinyt valmistua hankeaikana. Virtaaman ollessa pieni, anturit mittaavat käytännössä seisovaa vettä ja tällöin anturiarvot ja laboratoriossa mitatut pitoisuudet nousevat. Kun virtaama äkillisesti kasvaa, kaivoon virtaa puhtaampaa vettä, jolloin arvot äkillisesti laskevat. Tällainen tilanne näyttää käyrällä ryöminnältä, mutta ei kuitenkaan ole sitä. Tämä lienee mittauskaivon erityisominaisuus, joka ei vastaa luonnontilaisen uoman tilannetta. Tämä tiedostettiin hankkeen aikana Kaijansuon asemilla. Seisovaa vettä oli etenkin Kaijansuon pvk:n yläpuolelle pumppukaivoon asennetulla asemalla. Pumppukaivo ei ollut optimaalinen mittauspaikka, etenkin kun pumpun toiminnan kanssa oli ongelmia (jäätyminen yms.) ja seisovaa vettä oli usein. Muilla asemilla seisovaa vettä ei juurikaan ollut. Yleisten näytteenotto-ohjeiden mukaan vesinäytteitä ei tulisi ottaa seisovasta vedestä jolloin pitoisuudet ovat normaalista poikkeavia ja eivät kuvasta kohteen todellista tilannetta. Seisovan veden mittausta ei kuitenkaan voida automaattimittauksessa pienillä oja/puro kohteilla aina välttää jos virtausta ei oikeasti aina ole, mutta tilanteet pitää toki huomioida tuloksia tulkittaessa. Eikö virtaaman äkillisen kasvun aiheuttamaa arvojen laskua voi tapahtua myös pienissä luonnon uomissa esim. turvetuotanto- ja metsäojissa/puroissa jollaisia TASOn kohteet pääasiassa olivat? Tämä ei mielestämme välttämättä ole mittauskaivojen ominaisuus.

12 SAK254? Pitäisi olla referenssejä, missä yhteyksissä SAK 254 on kirjallisuudessa käytetty. Onko esimerkiksi tuloksia luonnonvesistä? Miksi otettiin vasta jälkikäteen käyttöön? Miksi Kyyjärvi kosteikko asemalla SAK 254 ei ole käytössä? EHP:n mukaan SAK 254 on yleisesti käytetty orgaanisten aineiden mittaukseen. Spektrimittaukseen verrattuna siinä on se heikkous, että COD:tä ja DOC:ta ei saada toisistaan riippumattomasti. Mutta TASO-kohteissa COD:n ja DOC:n keskinäinen korrelaation on niin voimakasta, että SAK254 voidaan käyttää kumpaankin. SAK254 otettiin käyttöön vasta hankkeen loppuvaiheessa, koska mittausten aikana kävi ilmi että se toimii mittauskohteilla alun perin käytettäväksi suunniteltua spektrimittausta paremmin ja COD:n ja DOC:n keskinäinen korrelaatio kohteilla osoittautui myös hyväksi. Lisäksi SAK-tietoa oli kertynyt spektrimittauksen ohella koko mittausajanjaksolta yksittäisiä laiterikkoja lukuun ottamatta. Kyyjärven kosteikko asemalla ei siirrytty SAK-mittaukseen, koska perinteinen spektri mittaus antoi siellä hyvät korrelaatiot (toimi hyvin). Mustospuro Orgaaninen aines oli Mustospurolla ilmoitettu suoraan CODMn-arvona. Tästä aineistosta hylättiin 3 %, valtaosa epämääräisten nollajaksojen vuoksi ja pienempi osa epäloogisten, äkillisten nousujen ja niitä välittömästi seuraavien voimakkaiden laskujen takia. Anturilla mitatun ja laboratoriossa määritetyn CODMn:n välisen kalibrointiyhtälön matalahko selitysaste (R 2 = 0,45) ei anna kovin luotettavaa lähtökohtaa orgaanisen aineen kuormituksen laskemiseksi Mustospurolla. Emme suosittele orgaanisen aineen kuormituksen laskentaa Mustospurolle. EHP:n mukaan SAK254 mittaus olisi todennäköisesti toiminut hyvin Mustospurollakin, mutta anturin rikkoutumisen takia SAK254 dataa ei ole saatavissa muuta kuin mittausten loppujaksolta, jolloin SAKtulokset EHP:n mukaan vaikuttivat lupaavailta, mutta dataa ei siis ole saatavilla koko mittausajanjaksolle.