MANUAALINÄYTTEENOTON JA ONLINEMITTAUSTEN KONAISEPÄVARMUUDET Risto Hiljanen
EHP -MONITORING STATIONS IN NORTHERN EUROPE
ON LINE ENVIRONMENTAL MEASUREMENTS IN THE FIELD AND IN INDUSTRIAL AREAS Online environmental monitoring solutions and services for the past 15 years Based in Oulu, Finland. Subsidiary in Russia, operations also in Sweden, Norway, Baltics and Turkey Over 6 remote on line environmental monitoring stations in the field Own production, installation and service team Not a sensor manufacturer, but an integrator, problem solver and high level service provider EnMonCon -concept
ADDED VALUE OF ON LINE MONITORING THE NEED? Better and more accurate information? Cheaper and cost efficient way of monitoring? Early Warning System to avoid problems? To fulfill authorities demands? To control purification process upstreams? Many of the above => the modern way to operate?
ON LINE MEASUREMENTS IN THE FIELD Water balance/flow Level of surface water, (range from mm up to 25 meters, accuracy,1 %) Level of ground water (the same as above) Flow (l/sec or m3/h, ) in ditches, pipes, basins ( l/s - up to thousands l/s, accuracy starting,1 %) Concentration/water quality Oil in water, -2 ppm (mg/l) 16 fractions (fuels, hydraulic oils, lubricate oils) ph (range -14 ph-unit) Conductivity (starting from ms/m up to thousands ms/m, accuracy,5-1 %) Redox (from -2 mv up to + 2 mv and more, accuracy,5 %) Oxygen (from mg/l up to 2 mg/l, accuracy,1 mg/l) Temperature (from C..., accuracy ±,25 C ) COD/BOD (from mg/l up to hundreds, accuracy depending on water matrix TOC/DOC (from mg/l up to hundreds, accuracy depending on water matrix) NO3-N and NO2-N (from mg/l up to 1 mg/l, accuracy,1 %) NH4-N (from mg/ up to 1 mg/l, accuracy,1 %) Suspended solids (1 mg/l up to 1 mg/l) Turbidity (turbidity -3 NTU) A-chlorophyll Blue algae Potassium Formazin Phenol Humic acid Bromide, Carbonate, Chloride Colour, SAC254, SAC436 Metals Cu, Ni, Zn, Pb, Hg, TI, Sb, Mn, Cd, Fe, Co and Bi
ENMONCON ENVIRONMENTAL MONITORING CONCEPT
TAUSTA Manuaalisen näytteenoton kalleus Viranomaislausunto Koejakso Yhteistyökumppanit Kokonaisepävarmuuslaskelmat ja loppuraportti
TULOKSET Kerusneva AP: Kalibroitu kiintoaine 1 8 6 4 2 3 25 2 15 1 5 Aseman mittaama laboratoriotulosten perusteella kalibroitu jatkuvatoiminen kiintoaine (sininen viiva) Vesinäytteistä laboratorioissa analysoidut kiintoaineet (turkoosin vinoneliö tarkkailulaboratorion tulokset, oranssi neliö Metropolilabin tulokset) 2 15 1 5 Kerusneva AP: Kalibroitu COD Aseman mittaama laboratoriotulosten perusteella kalibroitu jatkuvatoiminen COD (sininen viiva) Vesinäytteistä laboratorioissa analysoidut COD:t (turkoosi vinoneliö tarkkailulaboratorion tulokset, oranssi neliö Metropolilabin tulokset). Elokuussa runsas suopursuruosteen määrä häiritsi mittausta, anturit puhdistettiin Mittauksista poistettu 2 pv virheellistä dataa.
TULOKSET Kerusneva YP: Kalibroitu ph 7 6,5 6 5,5 5 4,5 4 Aseman mittaama laboratoriotulosten perusteella kalibroitu jatkuvatoiminen ph (sininen viiva) Vesinäytteistä laboratorioissa analysoidut ph:t (turkoosi vinoneliö tarkkailulaboratorion tulokset, oranssi neliö Metropolilabin tulokset). 15 13 11 9 7 5 3 1-1 Kerusneva YP: Kalibroitu sameus Aseman mittaama laboratoriotulosten perusteella kalibroitu jatkuvatoiminen sameus (sininen viiva) Vesinäytteistä laboratorioissa analysoidut sameudet (oranssi neliö Metropolilabin tulokset).
TULOKSET Kerusneva YP: Kalibroitu kiintoaine 15 1 5 Aseman mittaama laboratoriotulosten perusteella kalibroitu jatkuvatoiminen kiintoaine (sininen viiva) Vesinäytteistä laboratorioissa analysoidut kiintoaineet (turkoosi vinoneliö tarkkailulaboratorion tulokset, oranssi neliö Metropolilabin tulokset). 15 1 5 Kerusneva YP: Kalibroitu COD Aseman mittaama laboratoriotulosten perusteella kalibroitu jatkuvatoiminen COD (sininen viiva) Vesinäytteistä laboratorioissa analysoidut COD:t (turkoosi vinoneliö tarkkailulaboratorion tulokset, oranssi neliö Metropolilabin tulokset).
KORRELAATIOT Laboratorio 7 6,5 6 5,5 5 4,5 Kerusneva AP: Kalibroitu ph 4 4,5 4,7 4,9 5,1 5,3 5,5 5,7 5,9 6,1 6,3 6,5 Mitattu Tarkkailulab ph Metropolilab ph Hylätyt pisteet Lin. (Tarkkailulab ph) y = 1,276x - 1,1188 R² =,764 Laboratoriotulosten perusteella kalibroitu jatkuvatoimisesti mitattu ph vs. laboratoriotulokset Kuvaajasta on poistettu viisi (5) pisteparia kesäaikaisista tuloksista, koska suopursuruoste aiheutti anturin likaantumista. Laboratorio Kerusneva YP: Kalibroitu ph 7 6,5 6 5,5 5 4,5 4,5 5 5,5 6 6,5 7 Mitattu Tarkkailulab ph Metropolilab ph Lin. (Tarkkailulab ph) y =,8187x + 1,268 R² =,7299
KORRELAATIOT Laboratorio 2 15 1 5 Kerusneva AP: Kalibroitu COD 2 4 6 8 1 12 14 16 Mitattu Tarkkailulab COD Metropolilab COD Lin. (Tarkkailulab COD) y = 1,494x - 6,7328 R² =,94 Laboratoriotulosten perusteella kalibroitu jatkuvatoimisesti mitattu COD vs. laboratoriotulokset. Laboratorio 15 1 5 Kerusneva YP: Kalibroitu COD 2 4 6 8 1 12 Mitattu Tarkkailulab COD Metropolilab COD Lin. (Tarkkailulab COD) y =,9737x +,797 R² =,9172
KORRELAATIOT Laboratorio 6 5 4 3 2 1 Kerusneva AP: Kalibroitu sameus 1 2 3 4 5 6 Mitattu Metropolilab sameus Hylätyt pisteet Lin. (Metropolilab sameus) y = 1,21x - 1,991 R² =,9622 Laboratoriotulosten perusteella kalibroitu jatkuvatoimisesti mitattu sameus vs. laboratoriotulokset Poistettu yksi mittauspiste (16.9 jatkuvatoimisessa anturissa likaantumista) Laboratorio 5 4 3 2 1 Kerusneva YP: Kalibroitu sameus 2 4 6 8 1 12 Mitattu Metropolilab sameus Hylätyt pisteet Lin. (Metropolilab sameus) y = 1,223x - 2,5888 R² =,8495 Laboratoriotulosten perusteella kalibroitu jatkuvatoimisesti mitattu sameus vs. laboratoriotulokset Poistettu yksi mittauspiste (2.7 jatkuvatoimisessa anturissa likaantumista)
KORRELAATIOT Laboratorio 6 5 4 3 2 1 Kerusneva AP: Kalibroitu kiintoaine 5 1 15 2 25 3 Mitattu Tarkkailulab k.a. Metropolilab k.a. Hylätyt pisteet Lin. (Tarkkailulab k.a.) y =,6127x + 2,4677 R² =,7634 Laboratoriotulosten perusteella kalibroitu jatkuvatoimisesti mitattu kiintoaine vs. laboratoriotulokset Kuvaajasta on poistettu neljä (4) pisteparia kesän mittauksista, koska suopursuruoste sotki voimakkaasti anturia. Laboratorio 2 15 1 5 Kerusneva YP: Kalibroitu kiintoaine 5 1 15 2 25 3 35 Mitattu Tarkkailulab k.a. Metropolilab k.a. Lin. (Tarkkailulab k.a.) y =,2976x + 5,862 R² =,1249
KORRELAATIOT Kiintoaine (mg/l) Metropolilab Metropolilab 2 15 1 5 Kerusneva YP: Kalibroitu kiintoaine 5 1 15 2 25 3 35 4 45 Tarkkailulab pvm Klo A-näyte B-näyte keskiarvotarkkailulab 18.3.215 11:42 18.3.215 11:42PVK YP 7,3 4 5,65 31.3.215 9:25 31.3.215 9:25PVK YP 11 13 12 13,6 4.5.215 13:5 4.5.215 13:5PVK YP 9 27.5.215 8:3 27.5.215 8:3PVK YP 14 12 13 14 25.6.215 11:34 25.6.215 11:34PVK YP 12 1.7.215 12:5 1.7.215 12:5PVK YP 22 9.7.215 12:3 9.7.215 12:3PVK YP 1 2.7.215 12:15 2.7.215 12:15PVK YP 7,3 11 9,15 7 27.7.215 1:25 27.7.215 1:25PVK YP 3,1 18.8.215 1:9 18.8.215 1:9PVK YP 6 1.9.215 14:45 1.9.215 14:45PVK YP 17 16.9.215 1: 16.9.215 1:PVK YP 9,3 7,3 8,3 19 28.9.215 11: 28.9.215 11:PVK YP 8,7 12.1.215 12: 12.1.215 12:PVK YP 6,4 26.1.215 15: 26.1.215 15:PVK YP 8,4 12.11.215 8:1 12.11.215 8:1PVK YP 12 16 14, 4,4 23.11.215 14:5 23.11.215 14:5PVK YP 4,8 7.12.215 11:5 7.12.215 11:5PVK YP 4,4 21.12.215 11:57 21.12.215 11:57PVK YP 2,8 9.2.216 13:28 9.2.216 13:28PVK YP 16 18 17, 22 22.2.216 14:15 22.2.216 14:15PVK YP 14 13 13,5 1.3.216 13:2 1.3.216 13:2PVK YP 8 1 9, 3,6
KOKONAISEPÄVARMUUDET Kokonaisepävarmuuslaskelmat VTT/Mikes Metrologia, Maija Ojanen-Saloranta loppuraportti (DRAFT) Online Manuaalinäytteenotto ja laboratorio (Metropolilab) Manuaalinäytteenotto ja laboratorio (Tarkkailu- laboratorio) ph,3 yks.,24 yks.,28 yks. Sameus 12 % 19 % Kiintoaine 15 % 84 % 86 % COD 13 % 22 % 28 % Laajennetut kokonaisepävarmuudet (k=2, normaalijakauman 95 % luottamusväli)
KOKONAISEPÄVARMUUDET 3 25 Online mittaukset Tarkkailulab Metropolilab 2 2U 15 1 5 ph Sameus Kiintoaine COD
KOKONAISEPÄVARMUUDET 7, 6,5 ph, PVK AP Metropolilab min Metropolilab max Online 6, 5,5 5, 4,5 4, 7 6,5 ph, PVK YP Metropolilab min Metropolilab max Online Online -tulokset (punainen vinoneliö, EV ±,3) Metropolilabin tulokset EV ±,24 6 5,5 5 4,5 4
25 2 KOKONAISEPÄVARMUUDET CODMn, PVK AP Metropolilab min Metropolilab max Online mg/l 15 1 5 Onlinetulokset (punainen vinoneliö, EV ±13%) Metropolilabin EV ±22% 12 1 8 6 4 2 COD, PVK YP Metropolilab min Metropolilab max Online
KOKONAISEPÄVARMUUDET Kiintoaine, PVK AP Metropolilab min mg/l 4 35 3 25 2 15 1 5 Metropolilab max Online Onlinetulokset (punainen vinoneliö, EV±15%), Metropolilabin EV ±84% 35 3 25 2 15 1 5 Kiintoaine, PVK YP Metropolilab min Metropolilab max Online
KOKONAISEPÄVARMUUDET FNU 7 6 5 4 3 2 1 Sameus, PVK AP Metropolilab min Metropolilab max Online Onlinetulokset (punainen vinoneliö, EV ±12%), Metropolilabin EV ±19% 144 124 14 84 64 44 24 4 Sameus, PVK YP Metropolilab min Metropolilab max Online
KUORMITUSLASKELMAT kg/kk 7 6 5 4 3 2 1 COD kk-kuormitus Laboratorio Online vrk-keskiarvojen mukaan Online jokaisen mittauksen mukaan COD kuormitus kg/kk Manuaalinäytteenotto vrk-keskiarvon mukaan Online yksittäiset mittaukset Kuukausi % vuosikuorm. % vuosikuorm. % vuosikuorm. 215-4 3819 17 % 4148 16 % 41 16 % 215-5 181 8 % 2266 9 % 2268 9 % 215-6 149 6 % 1615 6 % 1489 6 % 215-7 5752 25 % 542 21 % 5431 22 % 215-8 833 4 % 72 3 % 668 3 % 215-9 1728 8 % 1583 6 % 1542 6 % 215-1 439 2 % 486 2 % 496 2 % 215-11 934 4 % 16 6 % 1576 6 % 215-12 513 22 % 5538 22 % 5532 22 % 216-1 3 1 % 575 2 % 567 2 % 216-2 79 3 % 1589 6 % 1546 6 % yhteensä 2325 25522 25215
KUORMITUSLASKELMAT kg/kk 14 12 1 8 6 4 2 Kiintoaine kk-kuormitus Laboratorio Online vrk-keskiarvojen mukaan Online, jokaisen mittauksen mukaan Kiintoainekuormitus kg/kk Manuaalinäytteenotto Online vrk-keskiarvon mukaan yksittäiset mittaukset Kuukausi % vuosikuorm. % vuosikuorm. % vuosikuorm. 215-4 46 16 % 35 21 % 39 21 % 215-5 148 5 % 5 3 % 5 3 % 215-6 12 4 % 35 2 % 33 2 % 215-7 1197 41 % 287 19 % 289 2 % 215-8 165 6 % 278 19 % 277 19 % 215-9 323 11 % 119 8 % 125 8 % 215-1 33 1 % 15 1 % 16 1 % 215-11 53 2 % 55 4 % 54 4 % 215-12 259 9 % 15 1 % 155 1 % 216-1 33 1 % 24 2 % 24 2 % 216-2 135 5 % 154 1 % 149 1 % Yhteensä 2927 1472 1481
ON LINE ANTUREIDEN KÄYTTÖASTE Pintavalutuskentän alapuolisen mittausaseman online -antureiden käyttöaste Käyttöaste % Virtaama COD kiintoaine 215-4 1 % 1 % 1 % 215-5 1 % 1 % 99,5 % 215-6 99,7% 91,7 % 92,3 % 215-7 99,3 % 99,3% 99,3 % 215-8 1 % 92,7 % 1 % 215-9 1 % 67,5 % 1 % 215-1 1 % 1 % 99,7 % 215-11 1 % 98,9 % 99,1 % 215-12 1 % 99,7 % 99,7 % 216-1 95,3 % 1 % 1 % 216-2 99,3 % 99,5 % 99,7 % keskiarvo 99,4 % 95,4 % 99, %
KUORMITUSLASKELMAT Kiintoainekuormitus vrk-keskiarvot Virtaama (l/vrk ka.) 12 1 8 6 4 2 45 4 35 3 25 2 15 1 5 Kiintoaine (kg/vrk ka.) Virtaama Laboratorio Online Kiintoaineen vuorokausikuormitukset ja virtaama vastaavalla ajanjaksolla. Virtaama- ja vedenlaatutiedot ovat EHP-datapalvelun vuorokausiraporteista. Laboratoriotuloksiin perustuvissa kuormituslaskelmissa on käytetty online virtaamatietoa ja laboratoriotulosta kyseiseltä tarkkailuväliltä.
KUORMITUSLASKELMAT C O D k u o r m i t u s v r k - k e s k i a r v o t virtaama (l/vrk) 12 1 8 6 4 2 9 8 7 6 5 4 3 2 1 COD (kg/vrk) Virtaama Laboratorio Online COD:n vuorokausikuormitukset ja virtaama vastaavalla ajanjaksolla. Virtaama- ja vedenlaatutiedot ovat EHP-datapalvelun vuorokausiraporteista. Laboratoriotuloksiin perustuvissa kuormituslaskelmissa on käytetty online virtaamatietoa ja laboratoriotulosta kyseiseltä tarkkailuväliltä.