Mittariaineistojen soveltaminen ja hyödyt esimerkkinä kosteikkojen seuranta

Transkriptio

1 Mittariaineistojen soveltaminen ja hyödyt esimerkkinä kosteikkojen seuranta Jari Koskiaho, SYKE, Vesikeskus/VMA Automaattiset vedenlaatumittarit -workshop Pyhäjärvi-Instituutti, Kauttua

2 Kosteikkojen seuranta Hovi Rantamo- Seitteli

3 Hovin kosteikko Lähtevä vesi Tuleva vesi Maarit Puumala/MTT

4 Rantamo-Seittelin kosteikko Seitteli Yhdyskanava Rantamo Tulovirtaus, Sarsalanoja Pato Ulosvirtaus Tuusulanjärvi Kuva: Esko Kuusisto

5 Hovin ja Rantamo-Seittelinkosteikkojen ominaisuuksia Hovi Rantamo- Seitteli Pinta-ala (ha) Yläpuolinen valuma-alue (ha) Kosteikon pinta-ala / Valuma-alue 5.0% 1.3% Valuma-alueen peltoisuus 100% 40% Valuma-alueen valtamaalaji Savi Savi Rakentamiskustannukset (EUR) ( /ha) ( /ha)

6 Hypoteesi: kosteikon suhteellinen pinta-ala pitkälti määrittelee kosteikon tehokkuuden* Hovi ennuste: P-ret. 58 %, N-ret. 52 % Rantamo-Seitteli ennuste: P-ret. 27 %, N-ret. 14% *Kosteikkojen suunnitteluopas, Puustinen ym. (2007)

7 Miten vuotuiset ainepoistumat kosteikoissa voidaan määrittää luotettavasti? 1. Tiheällä kertavesinäyteseurannalla (HYVÄ) Kymmeniä näytepareja (kosteikkoon tuleva & lähtevä) vuodessa Virtaamapainotteinen näytteenotto: tulva-aikoina tiheästi, alivirtaamajaksoilla harvemmin 2. Automaattisin jääkaappinäytteenottimin, esim. ISCO (PAREMPI) Kymmeniä näytepareja vuodessa Virtaamapainotteiset kokoomanäytteet 3. Anturiteknologiaan perustuvalla jatkuvatoimisella automaattiseurannalla (PARAS) Tunnittaiset aikasarjat Vesinäytteet erilaisista virtaama (ja pitoisuus) tilanteista ==> vertailu samanaikaisiin anturin raakatuloksiin (paikalliskalibrointi) Sameuden korrelaatio vs. kiintoaine ja kokonaisfosfori VAIN, JOS RIIPPUVUUDET RIITTÄVÄN VOIMAKKAAT JA LINSSIEN PUHDISTUSMEKANISMI TOIMII LISÄKSI: DRP:n osuus fosforikuormituksesta arvioitava vesinäytekampanjan avulla

8 Kosteikkojen seuranta Hovi Vesinäytteet ISCO-näytteenottimet ja käsinäytteet, tulo- ja lähtöuoma 116 näyteparia 2007 Automaattiseuranta + käsinäytteet (8 28 näyteparia per vuosi s::can anturit tulevalle ja lähtevälle vedelle Paineanturit ja V-aukkopadot virtaaman arviointiin Rantamo-Seitteli 2010 Automaattiseuranta + käsinäytteet (10 23 näyteparia per vuosi) s::can anturit tulevalle ja lähtevälle vedelle Virtaama SYKEn vesistömallijärjestelmästä

9 Em. kosteikoilla käytetyt automaattiset Otsikko mitta-anturit Arial Black 24pt sininen Sameus NO3- typpi Optinen sensori s::can nitro::lyser (s::can Messtechnik GmbH) Tiedonsiirto SMS verkon välityksellä LUODE Oy:n (Hovi) ja SYKE:n (Rantamo-Seitteli) tietokantaan 9

10 Rantamo, sameuden kalibrointiyhtälöt Laboratoriossa määrietetty sameus (FNU) Tuleva vesi y = 2,53x + 24,66 R² = 0, Laboratoriossa määrietetty sameus (FNU) Lähtevä vesi y = 2,62x - 13,88 R² = 0, Anturin näyttämä sameus (FTU) Anturin näyttämä sameus (FTU)

11 Rantamo, nitraattitypen kalibrointiyhtälöt Laboratoriossa määrietetty NO3- pitoisuus (mg l -1 ) Tuleva vesi y = 0,93x - 0,87 R² = 0, Anturin näyttämä NO3-pitoisuus (mg l -1 ) Laboratoriossa määrietetty NO3- pitoisuus (mg l -1 ) Lähtevä vesi y = 0,90x - 0,07 R² = 0, Anturin näyttämä NO3-pitoisuus (mg l -1 )

12 Sameuden ja kokonaisfosforipitoisuuden välinen riippuvuus Hovin kosteikossa Tuleva vesi 600 Lähtevä vesi Kokonaisfosforipitoisuus (µg/l) y = 1,29x R² = 0,85 Kokonaisfosforipitoisuus (µg/l) y = 1,47x R² = 0, Sameus (FTU) Sameus (FTU)

13 Sameuden ja kokonaisfosforipitoisuuden välinen riippuvuus Rantamo-Seittelin kosteikossa Tuleva vesi 500 Lähtevä vesi Kokonaisfosfroripitoisuus (µg/l) y = 1,40x + 31,96 R² = 0, Sameus (FTU) Kokonaisfosfroripitoisuus (µg/l) y = 1,07x + 38,86 R² = 0, Sameus (FTU)

14 Tuloksia, Hovi S::can anturilla mitattu sameusaikasarja

15 Tuloksia, Hovi S::can anturilla mitattu NO3-N pitoisuusaikasarja

16 Tuloksia, Hovi Hovin kosteikon tehokkuus laskettuna vesinäytteistä ja automaattimittauksista Jakso Valunta (mm) TSS ret. (kg/ha/v) TP ret. (kg/ha/v) NO3 ret. (kg/ha/v) DRP* ret. (kg/ha/v) * (68%) 24 (62%) 220 (35%) 1,2 (27%) (70%) 45 (67%) 133 (67%) 4,1 (59%) (57%) 22 (53%) 38 (54%) 2,0 (72%) (71%) 23 (71%) 251 (84%) 1,9 (35%) (92%) 9 (91%) 67 (79%) 0,8 (61%) (74%) 53 (69%) 96 (45%) - Ka (70%) 25 (65%) 122 (68%) 2,4 (54%) *vesinäytteet

17 Tuloksia, Rantamo-Seitteli Anturimittauksiin perustuva kok.fosforipitoisuus ja virtaama

18 Tuloksia, Rantamo-Seitteli S::can anturilla mitattu NO3-N pitoisuus ja virtaama

19 Tuloksia, Rantamo-Seitteli Rantamo-Seittelin kosteikon tehokkuus laskettuna automaattimittauksista Jakso Valunta (mm) TP ret. (kg/ha/v) NO3 ret. (kg/ha/v) DRP* ret. (kg/ha/v) (29%) -5 (-1%) 2,6 (30%) ,1 (5%) 151 (17%) -0,1 (-2%) ,3 (6%) 104 (20%) 1,5 (15%) Ka ,4 (11%) 83 (12%) 1,3 (16%) *vesinäytteet, kalenterivuodet 2010, 2011 ja 2012

20 Automaattimittausten perusteella laskettujen vuotuisten kokonaisfosforinpoistotehokkuuksien vaihteluvälit Hovissa 53 91% Rantamossa 5 29%

21 Muita kokemuksia ja sovelluskohteita MAASÄÄ-mittausasemaverkosto Karjaanjoen alueella 16 mitta-asemaa, pääosin OBS3+ sameusanturit Tarkemmat kuormitusarviot koko vesistöalueelta ja sen eri osista (käsikirjoitus 5 havaintopaikan tuloksista pian valmis) Automaattiseurannalla määritetyn pitoisuustiedon poiminta järjestelmästä valmisteilla CLEEN/MMEA -hankkeessa

22 Pitkäkosken mitta-asema Vantaanjoessa 3 vuotta jatkuvaa tunnittaista dataa (vain 2 viikon jakso puuttuu)

23 Pitkäkosken mitta-asema Vantaanjoessa Anturin asennus, lokakuu 2010 Anturin huoltoa talvella 2011 s::can nitro::lyser Kuva: Jari Koskiaho Kuva: Sirkka Tattari Anturia varten tehty avanto säilyi sulana vaneri- ja Finnfoam-levyjen ja niiden päälle luodun lumikerroksen alla

24 Johtopäätöksiä Anturimittaukset soveltuvat hyvin vesistökuormituksen ja kuormituksen vähentämismenetelmien tehokkuuden arviointiin Käyttökelpoinen laajalla skaalalla peltolohkotasolta aina kokonaisten suurten jokivesistöjen mittauksiin Hyötyjä Tarkemmat ja luotettavammat kuormitusarviot Uutta tietoa aineiden käyttäytymisestä erilaisissa sää- ym. tilanteissa Tietojen nopea online-saatavuus Edellytyksenä kuitenkin Että mitatun sameuden (raakadata) virhe suhteessa laboratoriomittaukseen on systemaattinen, ts. kalibrointiyhtälön selitysaste (R 2 ) korkea Että sameuden riippuvuus määritettävästä pitoisuusmuuttujasta (kiintoaine tai kokonaisfosfori) on korkea Että anturien puhdistusmekanismi toimii (s::canien paineilmapuhdistuksesta hyvät kokemukset) Anturien säännöllinen huolto

25 Kiitos!