Virtaaman sekä kiintoaine- ja ravinnekuormituksen mittaaminen virtaavissa vesissä jatkuvatoimisilla mittalaitteilla

Abstract

Vesiensuojelu sai Suomessa alkunsa 1960-luvulla. Nykyään vesiensuojelun keskeisimpiä tavoitteita on saada maatalouden päästöt kuriin. Maatalouden vesiensuojelussa tulisi ehkäistä maa-aineksen eroosiota ja vähentää lannoitusta. Eroosion seurauksena maa-ainesta huuhtoutuu vesistöihin, ja tämän on havaittu heikentävän veden fysikaalista laatua. Vesi kuljettaa pelloilta myös ravinteita. Niiden huuhtoutuminen tapahtuu usein nopeina pulsseina. Jatkuvatoiminen veden laadun mittaus antaa uutta ja tarkempaa tietoa peltovaltaisen valuma-alueen ravinnekuormituksesta. Vedenlaatua seurataan, jotta vesistöihin kohdistuvaa kuormitusta ja sen vaikutuksia pystytään arvioimaan.

Työssä tutkitaan kolmelta maatalousvaikutteiselta valuma-alueelta jatkuvatoimisilla vedenlaatumittareilla kerättyjä vedenlaatuaineistoja. Kaikissa kohteissa mitattiin vedenlaadun lisäksi pinnankorkeutta. Jatkuvatoimisen datan lisäksi kustakin kohteesta on otettu vesinäytteitä laboratoriossa analysoitavaksi. Vesinäytteillä varmistetaan jatkuvatoimisten mittalaitteiden tuottaman datan laatu, ja niistä voidaan laskea sellaisia kuormitusarvoja, joita mittalaitteet eivät suoraan mittaa.

Tuloksissa käy ilmi, että sekä kiintoaineen että ravinteiden kuormitushuiput saavutetaan virtaamahuippujen yhteydessä. Suurimmat kuormitusajankohdat sijoittuvat kasvukauden ulkopuolelle, kevättulvien ja syyssateiden aikaan.

Työssä havaittiin, että säännöllisellä laitteiden huoltamisella ja kalibroimisella taataan korkealaatuinen, luotettava data. Laitteet soveltuvat hyvin virtaavien vesien laadun mittaamiseen, kun jokaisen kohteen huolto- ja kalibrointivälit suunnitellaan kohteen vaatimalla tavalla.

Water conservation in Finland originates to the 1960’s. Today, one of the main goals of water conservation efforts is to decrease nutrient loading of agricultural origin. Agricultural water conservation should aim at preventing soil erosion and decreasing the fertilization use. It has been observed that the physical quality of waters is weakened by erosion-related washout of soil to waterways. Nutrients also leach from the fields in rapid pulses. Water quality monitoring with continuous monitoring sensors produces novel and more accurate information on the nutrient loading of a field-intensive drainage area. Water quality is monitored in order to be able to evaluate the loading amount and effects on waterways.

In this thesis, continuous monitoring water quality data from three field-intensive drainage areas is presented. Water surface level was monitored at all target areas in addition to water quality. Grab samples were also collected from each site and analyzed in the laboratory in addition to continuous monitoring data. Grab samples are used for ensuring the data quality of continuous monitoring equipment and for measuring such parameters which cannot be measured directly with measurement devices.

The results show that both solid matter and nutrient peak loadings concur with peak flow rates. Greatest load periods occur outside periods of growth, during spring flooding and autumn rains.

It was observed that with regular maintenance and calibration of equipment high quality, reliable data acquisition can be guaranteed. The equipment suits running water quality measurement well when the maintenance and calibration of each target is planned according to site requirements.