Vedenlaadun seuranta
Vedenlaadun seuranta
Vedenlaadun seurantaa tehdään perinteisesti vesinäytteillä, jotka analysoidaan laboratoriossa. Vedenlaadun seurannassa käytetään apuna useita eri muuttujia. Kokonaiskuvan saamiseksi näytteitä otetaan eri vuodenaikoina ja eri syvyyksiltä.
Perinteisen vedenlaadun seurannan lisäksi on mahdollista tehdä jatkuvavoimista vedenlaadun seurantaa automaattimittareiden avulla, jolloin voidaan havaita vedenlaadussa tapahtuvia nopeita ja hetkellisiä muutoksia. Jatkuvatoimisen mittauksen hyödyntäminen on tarkoituksenmukaista esimerkiksi silloin, kun halutaan selvittää yksittäisen uoman tuottamaa kuormitusta alapuoliseen vesistöön tai vesiensuojelutoimenpiteiden vaikutusta valuma-alueella määrätyllä aikavälillä. Jatkuvatoimisia mittauslaitteistoja voidaan valjastaa myös esimerkiksi yksittäisen pienen valuma-alueen kuormitustarkasteluun tai kosteikon pidätyskyvyn tarkasteluun. Tämä tapahtuu asentamalla laitteet tarkasteltavan alueen uoman ylä- ja alaosaan, jolloin saatuja tuloksia on mahdollista verrata keskenään.
Seuraavassa esitellään tavallisimmat vedenlaatua kuvaavat fysikaalis-kemialliset muuttujat.
Johtokyky
Johtokyky eli sähkönjohtavuus ilmentää vedessä olevien liuenneiden suolojen määrää. Sisävesissä johtokykyä lisäävät mm. natrium, kalium, magnesium, kloridit ja sulfaatit. Sähkönjohtavuutta lisäävät vesiin päätyvät jätevedet ja peltolannoitus. Johtokyky vaihtelee yleensä vain vähän vuodenaikojen välillä.
Johtokykyä on mahdollista mitata myös jatkuvatoimisesti ja sen yksikkönä käytetään tavallisimmin mS/m, mutta toisinaan myös μS/cm (1 mS/m = 10 μS/cm). Suomalaisissa järvissä tyypillinen sähkönjohtavuus on alle 10 mS/m (100 μS/cm), voimakkaasti viljellyillä valuma-alueilla jokivesissä arvo voi olla 20 mS/m (200 μS/cm) tai tämän ylikin. Yli 50 mS/m (500 μS/cm) -johtokykyarvot kertovat jätevesivaikutuksesta. Merivesien johtokyky on huomattavasti sisävesiä suurempi, Itämeren rannikkoalueilla arvo ylittää 1 000 mS/m (10 000 μS/cm).
Sameus
Sameus on vedenlaadun optinen parametri, joka mittaa valon sirottumista veteen liettyneistä hiukkasista; mitä suurempaa valon sirottuminen on, sitä suurempi on veden sameus.
Sameutta lisäävät mm. pelloilta ja ojitetuilta soilta tulevat valumavedet sekä muu maa-aineksen erodoituminen ja kulkeutuminen vesistöihin. Sameus vaihtelee vuodenaikojen mukaan: syyssateiden sekä talvi- ja kevättulvien aikana sameus on tavallisesti korkeampi kuin kesäisin tai sydäntalven pakkasjaksojen aikana. Johtokyvyn tapaan myös sameutta on mahdollista mitata myös jatkuvatoimisesti.
Sameuden yksikkönä käytetään yleisesti arvoa FNU. Kirkkaan veden sameus on alle 1 FNU, lievästi samean 1–5 FNU ja silminnähden samean yli 5 FNU. Tulva-aikoina jokivesissä sameusarvo voi olla jopa 100 FNU tai tämän ylikin.
Kiintoaine
Kiintoaine on vedessä olevaa hiukkasmaista ainesta. Pitoisuuden yksikkönä käytetään yleisimmin mg/l. Kirkkaan veden kiintoainepitoisuus on alle 1 mg/l.
Kiintoainepitoisuus vaihtelee sameuden tapaan tavallisesti huomattavasti vuodenaikojen välillä. Pitoisuutta kasvattavat muun muassa jätevedet, levät tai eroosion kuljettama maa-aines. Syvänteissä kiintoainetta on lisäksi päällysvettä enemmän.
Sameus ja kiintoainepitoisuus korreloivat usein keskenään, joten sameusarvojen perusteella on tavallisesti mahdollista arvioida myös kiintoainepitoisuuksia.
Kokonaisfosfori (TP) ja fosfaattifosfori (PO4P)
Kokonaisfosforipitoisuudella kuvataan vesistössä olevan fosforin kokonaismäärää. Tieto on erittäin tärkeä järvien rehevyystason arvioinnissa, sillä useimmilla Suomen sisävesistä fosfori on minimiravinne, joka rajoittaa levien ja kasvien kasvua. Kokonaisfosforipitoisuudet ovat talvella alhaisempia kuin kesällä.
Kokonaisfosforipitoisuuden yksikkönä käytetään μg/l. Karujen järvien kokonaisfosforipitoisuus on alle 10 μg/l, ja jos pitoisuus ylittää 30 μg/l, kyse on rehevästä järvestä. Kokonaisfosforipitoisuus ei kuitenkaan yksin kerro järven ekologisesta tilasta, sillä arvioimisessa on lisäksi tiedettävä myös järven tyyppi; osa järvistä on luonnollisesti rehevämpiä kuin toiset.
Fosfaattifosfori on puolestaan liukoisessa muodossa esiintyvä yhdiste, ja pääasiallinen levien kasvuunsa hyödyntämä fosforiyhdiste.
Kokonaisfosforipitoisuuden mittaaminen jatkuvatoimisesti ei ole mahdollista tavanomaisilla laitteistoilla. Pitoisuutta on kuitenkin mahdollista arvioida etenkin savisilla valuma-alueilla, sillä sameusarvo (ks. yllä) korreloi usein kokonaisfosforipitoisuuden kanssa. Korrelaatio on kuitenkin todettava jokaisella mittauspaikalla erikseen.
Kokonaistyppi (TN), nitraattityppi (NO3N) ja ammoniumtyppi (NH4N)
Typpi on fosforin ohella toinen pääravinteista. Kokonaistyppipitoisuus kuvaa kaikkien vesistössä olevien typen yhdisteiden summaa. Yksikkönä käytetään μg/l tai mg/l (1 mg/l = 1 000 μg/l). Kirkkaissa vesissä kokonaistyppipitoisuus on tavallisesti 200–500 μg/l, humuspitoisissa vesissä 400 μg/l tai enemmän. Kuten kokonaisfosforinkin kohdalla, järven ekologisen tilan arvioinnissa on tunnettava pitoisuuden ohella myös järven tyyppi. Luontaisesti humuspitoisissa järvissä typpeä on kirkkaita järviä enemmän. Lisäksi toisin kuin järvissä, merialueilla typpi on tavallisin rehevöitymistä rajoittava tekijä.
Nitraattityppi (NO3N) on typen liukoinen yhdiste, jolla on suuri vaikutus vesistöjen rehevöitymiseen. Vesistöihin nitraattityppeä päätyy tavallisimmin lannoitteista, soiden ojituksesta, yhdyskuntien jätevesistä sekä typpipitoisten aineiden hajoamisen seurauksena. Kasvukauden ulkopuolella vesistöissä olevasta kokonaistypestä suuri osa esiintyy nitraattityppenä, kun taas kasvukauden aikana levät käyttävät vedessä olevan nitraatin kasvuunsa, jolloin nitraattitypen pitoisuudet ovat tavallisesti hyvin pieniä. Tulva-aikoina pitoisuudet voivat kuitenkin hetkellisesti nousta korkeiksi.
Ammoniumtyppi on nitraatin ohella toinen vesistöissä esiintyvä typpiyhdiste. Luonnonvesissä ammoniumtyppeä on yleensä vähän, huomattavia pitoisuuksia on tavallisesti jätevesissä sekä turvemailta peräisin olevissa valumavesissä.
Typen yhdisteistä nitraattia on mahdollista mitata jatkuvatoimisesti. Mittauksella voidaan tarkastella esimerkiksi maatalousvaltaisilta valuma-alueilla syntyvää kuormitusta.
Happamuus eli pH
Veden happamuusastetta kuvataan pH-arvolla; normaali happamuus on lähellä neutraalia (pH 7). Vesistöissä eliöt ovat sopeutuneet elämään pH-alueella 6–8. Suomessa vedet ovat yleensä hieman happamia (pH 6,5–6,8). Levätuotanto voi kohottaa pH-arvoa kesän aikana, joten talvella pH onkin yleensä alhaisempi kuin kesällä.
Veden happamuutta on mahdollista mitata jatkuvatoimisesti ja ominaisuutta hyödynnetään kohteissa, joissa tarvitaan yksityiskohtaista tietoa pH-arvon vaihtelusta.
Klorofylli-a
Klorofylli-a kertoo lehtivihreällisten planktonlevien määrästä vedessä ja ilmentää siten vesistön rehevyystasoa. Yksikkönä käytetään μg/l. Kuten ravinteiden (typpi ja fosfori) osalta, järven tyyppi on tunnettava, jotta pitoisuustason perusteella voidaan saada kuva järven tilasta.
Määrityksiä tehdään kasvukauden aikana. Sääolosuhteilla on suuri vaikutus klorofyllipitoisuuksiin, minkä vuoksi ne voivat samassakin vesistössä vaihdella paljon eri vuosien välillä.
Pitoisuuksia on mahdollista mitata jatkuvatoimisesti, jolloin saadaan yksityiskohtaista tietoa pitoisuuksien vaihteluista sekä kasvukauden aikana että eri vuosien välillä.
Väriluku ja orgaaninen hiili (TOC)
Veden väriluvulla kuvataan veden ruskeutta, joka Suomen olosuhteissa on tavallisimmin peräisin humuksesta. Humus on tummaa, pääasiassa orgaanisesta hiilestä koostuvaa eloperäistä ainetta, joka muodostuu kasvien maatuessa turpeeksi. Väriluvun yksikkönä on mgPt/l. Värittömien vesien väriluku on tavallisimmin 5–15 mgPt/l, lukuarvo 20–40 mgPt/l kertoo lievästä humusvaikutuksesta. Jos arvo on tätä suurempi, kyse on selvästi humuspitoisesta vedestä.
Huomattava osa järvistämme on luontaisesti humuspitoisia, mutta monissa vesistöissä ihmistoiminnalla (etenkin metsätaloudella) on ollut humuspitoisuutta kasvattava vaikutus. Orgaanisen hiilen pitoisuuksia onkin tarkoituksenmukaista tarkastella etenkin valuma-alueilla, joilla on ojitettuja turvemaita.
Humus aiheuttaa vesistöissä tummumista, liettymistä ja rehevöitymistä. Tummumisen seurauksena vesistön valaistusolosuhteet muuttuvat, millä on vaikutuksia mm. lämpötilaan ja kerrostuneisuuteen ja sitä kautta koko ravintoverkkoon. Tämän lisäksi osa maaekosysteemeistä sisävesiin päätyneestä orgaanisesta hiilestä muuttuu mikrobiologisen toiminnan seurauksena metaaniksi, mikä puolestaan kiihdyttää ilmastonmuutosta.
Orgaanisen hiilen pitoisuutta on mahdollisuutta mitata jatkuvatoimisesti, ja ominaisuutta hyödynnetään metsätalousvaltaisten valuma-alueiden vedenlaatutarkasteluissa.
Happipitoisuus (O2)
Happipitoisuus kertoo vesistön tilasta, mutta tuloksia tarkasteltaessa on pitoisuuden ohella otettava huomioon myös mittausajankohta (vuodenaika). Mitä korkeampi veden lämpötila on, sitä vähemmän happea siihen liukenee. Talvella kun päällysveden lämpötila on vain hieman nollan yläpuolella, happipitoisuus on tavallisesti noin 12–13 mg/l. Kesäaikana noin 18–20 °C-lämpötilassa normaali happipitoisuus on 8–9 mg/l.
Happipitoisuutta on mahdollista mitata jatkuvatoimisella mittauslaitteistolla.
Kemiallinen hapenkulutus (COD)
Kemiallinen hapenkulutus tarkoittaa hapen määrää, joka vedessä olevien aineiden vaikutuksesta kuluu kemiallisessa reaktiossa. Sisävesissä kemiallinen hapenkulutus viittaa usein orgaanisen aineen (humus) määrään. Humuksen lisäksi kemiallista hapenkulutusta aiheuttavat myös jätevesistä peräisin olevat eloperäiset aineet. Yksikkönä käytetään (mg/l).
Lähteet:
- Oravainen 1999: Vesistötulosten tulkinta -opasvihkonen