Veden laadun seuranta TASO-hankkeessa TASO-hankkeen päätösseminaari 11.11.213 Pia Högmander, Keski-Suomen ELY-keskus
Automaattiset veden laadun seuranta-asemat 6 maankäyttömuodoltaan erilaista kohdetta, joilla yhteensä 8 asemaa (asennettu 11/211 ja 5/212). Toimivat ympärivuotisesti (aurinkopaneelit). kartta Mitattavat muuttujat: virtaama (l/s) sameus (NTU) kiintoaine (mg/l), mallinnetaan sameusmittauksesta COD Mn eli kemiallinen hapenkulutus (mg/l) DOC eli liukoinen orgaaninen hiili (mg/l).
1 Seurantakohteet 1) Turvetuotanto (Kairineva), kasvillisuuskenttä 2) Metsätalous, kunnostusojitus ja kosteikko (2 asemaa) 2 3) Turvetuotanto (Kaijansuo), ojittamaton pintavalutuskenttä (2 asemaa) 4) Metsätalous, vanha ja uusi metsäojitus 3 4 5 5) Luonnontilainen suo (Pyhä-Häkki) 6) Metsätalous, hakkuu 6
Mittaukset 15 min 1 h välein. Mittaustieto välittyy Internetin datapalveluun: www.ymparisto.fi/taso >veden laadun seuranta. Asemien toimittaja EHP-tekniikka oy vastaa mittareista, asemien huollosta ja mittaustiedon laadusta. Mittaukset jatkuvat vuoden 213 loppuun saakka.
Vesinäytteenotto Asemapaikoilta otetaan näytteitä: jatkuvatoimisten mittalaitteiden kalibrointia varten lisätiedon saamiseksi vedenlaadusta. Asemien lisäksi 22 täydentävää näytepistettä. Näytteitä haetaan 16 24 kertaa vuodessa.
Vesinäytteistä analysoidaan: kiintoaine (,45 µm ja GF/C) ja hehkutushäviö kemiallinen hapenkulutus (COD Mn ) liuennut orgaaninen hiili (DOC) sameus kokonaistyppi (tot. N) ammoniumtyppi (NH 4 -N) nitraatti- ja nitriittityppi (NO 2 +NO 3 -N) kokonaisfosfori (tot. P) fosfaattifosfori (PO 4 -P) väri sähkönjohtokyky ph rauta
Mittaustekniikka Asemapaikoilla EHP-12M mittauskaivo. Sameusmittauksessa käytetään optista anturia (McVan NEP 95) mittausalueella 4 NTU. DOC/COD-mittauksissa käytetään optista spektrofotometriä (ProPs-anturi) mittausalueella 5 mg/l. Virtaamanmittaus tapahtuu mittauskaivon V-padon ja STS-paineanturin avulla: pinnankorkeustieto muutetaan virtaamaksi purkautumiskäyrän avulla maksimivirtaama 37 l/s. Kahdella asemalla käytössä ultraääneen perustuva, padottamaton EHP USF -virtaamanmittausratkaisu.
Mittaamisen epävarmuuksia: Otanta: seurantakohteiden vähyys Virhelähteet vesinäytteenotossa Mittalaitteiden ja laboratorioanalyysien määritysrajat ja mittausepätarkkuudet Mittalaitteiden puhdistaminen ja huolto ( roskat ) Kalibroinnit (riittävä näytemäärä laajalta pitoisuusväliltä) Kiintoainepitoisuus lasketaan sameusmittauksista (sijaismuuttuja) toimii savimailla, mutta on epävarmaa humusvesissä.
Kasvillisuuskenttä laboratorio vs autom. mitattu sameus Toukokuun 213 loppuun mennessä kertyneen aineiston mukaan. Laboratorio 7 6 5 4 3 2 y =,69x - 1,21 R² =,93 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 Mittaus Kasvillisuuskenttä laboratorio kiintoaine vs autom. mitattu sameus Laboratorio 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 y =,44x + 1,26 R² =,77 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 Mittaus
Kunnostusojitus laboratorio vs. autom. mitattu sameus 25 2 y = 1,4x - 1,85 R² =,96 Laboratorio 15 1 5-5 2 4 6 8 1 12 14 16 18 Mittaus Kunnostusojitus laboratorio kiintoaine vs. autom. mitattu kiintoaine 25 2 y = 1,26x +,44 R² =,65 Laboratorio 15 1 5 2 4 6 8 1 12 14 16 18 Mittaus
Kosteikko lab. sameus vs autom. mitattu sameus 9 8 7 y =,51x -,94 R² =,71 Laboratorio 6 5 4 3 2 1 2 4 6 8 1 12 14 Mittaus Kosteikko laboratorio kiintoaine vs autom. mitattu kiintoaine Laboratorio 18 16 14 12 1 8 6 4 2 y = 1,3x - 1,73 R² =,48 2 4 6 8 1 12 14 Mittaus
Kaijansuo lähtevä laboratorio sameus vs autom. mitattu sameus 7 6 y =,37x +,33 R² =,93 5 Lab sameus 4 3 2 1 2 4 6 8 1 12 14 16 18 Mitattu sameus Lab kiintoaine 18 16 14 12 1 8 6 4 2 Kaijansuo lähtevä laboratorio kiintoaine vs autom. mitattu sameus y =,97x +,95 R² =,75 2 4 6 8 1 12 14 16 18 Mitattu sameus
Luonnontilainen alue laboratorio vs autom. mitattu sameus 2,5 2 Laboratorio 1,5 1,5 y =,21x +,28 R² =,48 2 4 6 8 1 12 Mittaus 1 9 8 7 Laboratorio 6 5 4 3 2 1 Luonnontilainen alue laboratorio kiintoaine vs autom. mitattu sameus y =,74x - 1,42 R² =,73 2 4 6 8 1 12 Mittaus
Alustavia tuloksia TASO-hankkeessa toteutettu jatkuvatoiminen veden laadun mittaus jatkuu vuoden 213 loppuun saakka. Tässä esitetyt tulokset perustuvat 31.8.213 mennessä kertyneisiin mittaustuloksiin ja kesäkuun 213 alussa tehtyihin kalibrointeihin. Viimeiset vesinäytteet haetaan marraskuussa 213 ja aineiston lopullinen kalibrointi tehdään mittausten päätyttyä. Lopulliset veden laadun seurantatulokset ja kuormituslaskelmat kootaan hankkeen loppuraporttiin ja julkaistaan 1.4.214.
Luonnontilainen valuma-alue (Pyhä-Häkki) Veden laadun seuranta-asema vastaanottaa vedet n. 365 ha luonnontilaiselta valuma-alueelta. Vedenlaatutuloksiin mahdollisesti vaikuttavia tekijöitä: moreenipohjainen, erodoituva uoma valuma-alueesta pieni osa metsätalousmaata
Luonnontilainen valuma-alue 3 3 25 25 Virtaama, l/s 2 15 1 2 15 1 Kiintoaine, mg/l 5 5 1.1.212 1.2.212 1.3.212 1.4.212 1.5.212 1.6.212 1.7.212 1.8.212 1.9.212 1.1.212 1.11.212 1.12.212 1.1.213 1.2.213 1.3.213 1.4.213 1.5.213 1.6.213 1.7.213 1.8.213 1.9.213 Virtaama Kiintoaine, vesinäyte
huomioi skaalaus Luonnontilainen valuma-alue 3 3 25 25 Virtaama, l/s 2 15 1 2 15 1 Kiintoaine, mg/l 5 5 1.1.212 1.2.212 1.3.212 1.4.212 1.5.212 1.6.212 1.7.212 1.8.212 1.9.212 1.1.212 1.11.212 1.12.212 1.1.213 1.2.213 1.3.213 1.4.213 1.5.213 1.6.213 1.7.213 1.8.213 1.9.213 Kiintoaine, jatkuvatoiminen Virtaama Kiintoaine, vesinäyte
huomioi skaalaus Luonnontilainen valuma-alue 3 6 25 5 Virtaama, l/s 2 15 1 4 3 2 Kiintoaine, mg/l 5 1 1.1.212 1.2.212 1.3.212 1.4.212 1.5.212 1.6.212 1.7.212 1.8.212 1.9.212 1.1.212 1.11.212 1.12.212 1.1.213 1.2.213 1.3.213 1.4.213 1.5.213 1.6.213 1.7.213 1.8.213 1.9.213 Kiintoaine, jatkuvatoiminen Virtaama Kiintoaine, vesinäyte
1 9 8 7 Luonnontilainen valuma-alue virtaama ja kiintoainekuormitus 1.1.212 31.8.213 1,,9,8,7 m 3 /vrk/ha 6 5 4 3 2 1,6,5,4,3,2,1, kg/vrk/ha virtaama m3/vrk/ha vesinäyte kiintoaine kg/vrk/ha autom. kiintoaine kg/vrk/ha
2 5 Luonnontilainen valuma-alue 3 2 2 5 1 5 2 m 3 1 5 kg 1 1 5 5 kumulatiivinen virtaama kumulatiivinen kiintoainekuorma
Metsätalousalue, kunnostusojitus ja kosteikko Kunnostusojitus (n. 1 ha) tehty 1. 27.9.212. Kunnostusojitusalueelta tulevat vedet ohjataan kosteikolle, joka on tehty 6. 9.9.212. Veden laatua seurataan sekä kosteikon ylä- että alapuolella (kaksi automaattista asemaa).
Kunnostusojitus, kosteikolle kunnostusojitusalueelta tuleva vesi 3 6 Virtaama, l/s 25 2 15 1 Virtaama Kiintoaine, vesinäyte Kunnostusojitus 5 4 3 2 1 2 15 Kiintoaine, mg/l 1 5 5 1.1.212 1.2.212 1.3.212 1.4.212 1.5.212 1.6.212 1.7.212 1.8.212 1.9.212 1.1.212 1.11.212 1.12.212 1.1.213 1.2.213 1.3.213 1.4.213 1.5.213 1.6.213 1.7.213 1.8.213 1.9.213 Kunnostusojitus, kosteikolta lähtevä vesi 3 6 Virtaama, l/s 25 2 15 1 Virtaama Kiintoaine, vesinäyte Kosteikon perustaminen 5 4 3 2 1 2 15 Kiintoaine, mg/l 1 5 5 1.1.212 1.2.212 1.3.212 1.4.212 1.5.212 1.6.212 1.7.212 1.8.212 1.9.212 1.1.212 1.11.212 1.12.212 1.1.213 1.2.213 1.3.213 1.4.213 1.5.213 1.6.213 1.7.213 1.8.213 1.9.213
Kunnostusojitus, kosteikolle kunnostusojitusalueelta tuleva vesi 3 6 Virtaama, l/s 25 2 15 1 Kiintoaine, jatkuvatoiminen Virtaama Kiintoaine, vesinäyte Kunnostusojitus 5 4 3 2 1 2 15 Kiintoaine, mg/l 1 5 5 1.1.212 1.2.212 1.3.212 1.4.212 1.5.212 1.6.212 1.7.212 1.8.212 1.9.212 1.1.212 1.11.212 1.12.212 1.1.213 1.2.213 1.3.213 1.4.213 1.5.213 1.6.213 1.7.213 1.8.213 1.9.213 Kunnostusojitus, kosteikolta lähtevä vesi 3 6 Virtaama, l/s 25 2 15 1 Kiintoaine, jatkuvatoiminen Virtaama Kiintoaine, vesinäyte Kosteikon perustaminen 5 4 3 2 1 2 15 Kiintoaine, mg/l 1 5 5 1.1.212 1.2.212 1.3.212 1.4.212 1.5.212 1.6.212 1.7.212 1.8.212 1.9.212 1.1.212 1.11.212 1.12.212 1.1.213 1.2.213 1.3.213 1.4.213 1.5.213 1.6.213 1.7.213 1.8.213 1.9.213
14 12 1 Kunnostusojitus virtaama ja kiintoainekuormitus 26.5.212 31.8.213 kunnostusojitus 2, 1,5 m3/vrk/ha 8 6 1, kg/vrk/ha 4 2,5, virtaama m3/vrk/ha vesinäyte kiintoaine kg/vrk/ha autom. kiintoaine kg/vrk/ha
6 Kunnostusojitus 2 5 5 2 4 1 5 m 3 3 kg 2 1 1 5 kumulatiivinen virtaama kumulatiivinen kiintoainekuorma
18 Kiintoainekuormitus kg/ha 1.9.212 31.8.213 16 14 12 kg/ha 1 8 automaattinen vesinäyte 6 4 2 Kunnostusojitus Kosteikko Luonnontilainen valuma-alue
Turvetuotantoalue (Kairineva), kasvillisuuskenttä Perustettu käytöstä poistuneelle turvetuotantoalueelle 211 Rahkasammalkylvö kesällä 211 Vastaanottaa vedet n. 14 ha turvetuotantoalueelta Vedenlaatuun mahdollisesti vaikuttavia tekijöitä - savimaa - kasvillisuuden kehittyminen vasta alkuvaiheessa - veden huono jakautuminen kentälle (korjattu syksyllä 212)
Turvetuotantoalue, kasvillisuuskentältä lähtevä vesi 4 3 Virtaama, l/s 3 2 1 25 2 15 1 5 Kiintoaine, mg/l 1.1.212 1.2.212 1.3.212 1.4.212 1.5.212 1.6.212 1.7.212 1.8.212 1.9.212 1.1.212 1.11.212 1.12.212 1.1.213 1.2.213 1.3.213 1.4.213 1.5.213 1.6.213 1.7.213 1.8.213 1.9.213 Kiintoaine, jatkuvatoiminen Virtaama Kiintoaine, vesinäyte
Kasvillisuuskenttä virtaama ja kiintoainekuormitus 1.1.212 31.8.213 m 3 /vrk/ha 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 8 7 6 5 kg/vrk/ha 4 3 2 1 m3/vrk/ha autom. kiintoaine kg/vrk/ha
1 6 Kasvillisuuskenttä 35 1 4 3 1 2 1 25 2 m 3 8 6 4 15 1 kg 2 5 virtaama kumulatiivinen kiintoaine kuorma kumulatiivinen
Turvetuotantoalue (Kaijansuo), ojittamaton pintavalutuskenttä Vastaanottaa vedet n. 15 ha valuma-alueelta - vesi pumpataan pintavalutuskentälle Veden laatua seurataan sekä pintavalutuskentän yläpuolelta pumppukaivosta että kentän alapuolelta mittakaivosta Vedenlaatutuloksiin vaikuttavia tekijöitä - pumppu jäässä talvella ja varhain keväällä - ohijuoksutuksia tulva-aikaan keväällä ja kesällä
Turvetuotantoalue, pintavalutuskenttä (ojittamaton) 3 6 5 25 4 Virtaama, l/s 2 15 1 5 3 2 1 7 6 5 4 3 2 1 Kiintoaine, mg/l 1.1.212 1.2.212 1.3.212 1.4.212 1.5.212 1.6.212 1.7.212 1.8.212 1.9.212 1.1.212 1.11.212 1.12.212 1.1.213 1.2.213 1.3.213 1.4.213 1.5.213 1.6.213 1.7.213 1.8.213 1.9.213 Virtaama Kiintoaine, vesinäyte Pumppu jäässä Tuotanto käynnissä Ohijuoksutus, todettu
Turvetuotantoalue, pintavalutuskenttä (ojittamaton) 3 6 5 25 4 Virtaama, l/s 2 15 1 5 3 2 1 7 6 5 4 3 2 1 Kiintoaine, mg/l 1.1.212 1.2.212 1.3.212 1.4.212 1.5.212 1.6.212 1.7.212 1.8.212 1.9.212 1.1.212 1.11.212 1.12.212 1.1.213 1.2.213 1.3.213 1.4.213 1.5.213 1.6.213 1.7.213 1.8.213 1.9.213 Kiintoaine, jatkuvatoiminen Virtaama Kiintoaine, vesinäyte Pumppu jäässä Tuotanto käynnissä Ohijuoksutus, todettu
Turvetuotantoalue, pintavalutuskenttä (ojittamaton) 14 7 12 1 Kiintoaine, jatkuvatoiminen Virtaama Kiintoaine, vesinäyte 6 5 Virtaama, l/s 8 6 4 4 3 2 Kiintoaine, mg/l 2 1 15.6.213 17.6.213 19.6.213 21.6.213 23.6.213 25.6.213 27.6.213 29.6.213 1.7.213 3.7.213 5.7.213 7.7.213 9.7.213 11.7.213 13.7.213 15.7.213 - Kiintoainepitoisuus nousee yleensä virtaaman nousun alkuvaiheessa, mutta on kestoltaan virtaamahuippuja selvästi lyhytaikaisempi - Vesinäytteenoton ajoittaminen lyhytaikaisiin pitoisuuspiikkeihin on hankalaa - Kuvassa rankkasateen aiheuttama virtaaman nousu ja kiintoainepiikki. Viisi peräkkäistä 15 min välein otettua vesinäytettä tavoittivat osan automaattimittarin havaitsemasta kiintoainepitoisuuden noususta.
Turvetuotantoalue, pintavalutuskenttä virtaama (m 3 /vrk/ha) ja kiintoainekuormitus (kg/vrk/ha ) 1.1.212 31.8.213 m 3 /vrk/ha 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1,,9,8,7,6,5,4,3,2,1, kg/vrk/ha virtaama m3/vrk/ha vesinäyte kiintoaine kg/vrk/ha autom. kiintoaine kg/vrk/ha
7 Turvetuotantoalue, luonnontilainen pintavalutuskenttä 3 6 2 5 5 2 m 3 4 3 2 1 5 1 kg 1 5 kumulatiivinen virtaama kumulatiivinen kiintoainekuorma Vettä virrannut tulva-aikoina ohi mittapisteiden > kuormitusarviot tältä osin aliarvioita
Esimerkki jatkuvatoimisen COD- ja DOC-mittausten tuloksista. Turvetuotantoalue, pintavalutuskenttä (ojittamaton) 25 2 Virtaama DOC, jatkuvatoiminen DOC, vesinäyte 12 1 Virtaama, l/s 15 1 8 6 4 DOC, mg/l 5 2 1.1.212 1.2.212 1.3.212 1.4.212 1.5.212 1.6.212 1.7.212 1.8.212 1.9.212 1.1.212 1.11.212 1.12.212 1.1.213 1.2.213 1.3.213 1.4.213 1.5.213 1.6.213 1.7.213 1.8.213 1.9.213 Turvetuotantoalue, pintavalutuskenttä (ojittamaton) 25 2 Virtaama COD, jatkuvatoiminen COD, vesinäyte 12 1 Virtaama, l/s 15 1 8 6 4 COD, mg/l 5 2 1.1.212 1.2.212 1.3.212 1.4.212 1.5.212 1.6.212 1.7.212 1.8.212 1.9.212 1.1.212 1.11.212 1.12.212 1.1.213 1.2.213 1.3.213 1.4.213 1.5.213 1.6.213 1.7.213 1.8.213 1.9.213
45 Kiintoainekuormitus 1.1. 31.8.213 4 35 3 kg/ha 25 2 15 automaattinen vesinäyte 1 5 metsätalous, kunnostusojitus metsätalous kunnostusojitus + kosteikko luonnontilainen valuma-alue turvetuotanto turvetuotanto ojittamaton kasvillisuuskenttä* pintavalutuskenttä* Vettä virrannut talvisin ja tulva-aikoina ohi mittapisteiden > kuormitusarviot tältä osin aliarvioita Vettä virrannut tulva-aikoina ohi mittapisteen > kuormitusarviot tältä osin aliarvioita
Virtaamien hallinta
Kokonaisfosforin kuormitusarvio 1.1.212 31.8.213,4,3 kg/ha,2,1 kunnostusojitus kunnostusojitus +kosteikko luonnontilainen alue turvetuotanto pvk turvetuot. kasvillisuuskenttä Laskennassa käytetty jatkuvatoimisen virtaamamittauksen virtaamaa ja vesinäytteistä määritettyjä kokonaisfosforipitoisuuksia.
Kokonaistypen kuormitusarvio 1.1.212 31.8.213 1 9 8 7 6 kg/ha 5 4 3 2 1 kunnostusojitus kunnostusojitus +kosteikko luonnontilainen alue turvetuotanto pvk turvetuot. kasvillisuuskenttä Laskennassa käytetty jatkuvatoimisen virtaamamittauksen virtaamaa ja vesinäytteistä määritettyjä kokonaistyppipitoisuuksia.
Kiitos!