Jatkuvatoiminen
vedenlaadunmittaus tiedonlähteenä
Pasi Valkama
Esityksen sisältö
• Yleistä automaattisesta veden laadun seurannasta
• Lepsämänjoen automaattiseuranta 2005-2011
– Ravinne- ja kiintoainekuormituksen muodostuminen
– Kuormitukseen vaikuttavat tekijät
– Automaattiseurannan tuoma hyöty
• RaHa-hanke
– Ravinnekuormitus peltovaltaiselta ja luonnontilaiselta
valuma-alueelta
– Tuloksia kevään ja syksyn 2011 mittauksista
Pasi Valkama
Automaattiseuranta
• Automaattiset veden laatua mittaavat anturit tuottavat tietoa
tiheällä mittausvälillä
• Mittaukset tapahtuvat suoraan uomassa todellisissa
olosuhteissa
• Tiedon tallennus ja lähetys lähes reaaliaikaisesti
– Reagointi poikkeustilanteisiin (näytteenotto, huolto)
– Veden laadussa tapahtuvien muutosten yhdistäminen
esim. säätekijöissä tapahtuviin muutoksiin
• Kaikkia muuttujia ei voida vielä mitata
• Anturit vaativat säännöllistä huoltoa ja kalibrointia
Pasi Valkama
Pasi Valkama
Seurantaa ja tutkimushankkeita
joissa hyödynnetty automaattimittauksia
Pasi Valkama
Anturin mittaama sameus kertoo
veden kiintoainepitoisuudesta
Anturin mittaama sameus kertoo
veden kokonaisfosforipitoisuudesta
Pasi Valkama
Lepsämänjoen tutkimusalue
23 km2
Peltoa 36 %
Pasi Valkama
Maataloustieteen Päivät 2010
Lepsämänjoen virtaamat
TP
NO3-N
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
huhtikuu
toukoku
kesäkuu
heinäku
elokuu
syyskuu
lokakuu
marrask
joulukuu
tammiku
helmikuu
maalisku
huhtikuu
toukoku
kesäkuu
heinäku
elokuu
syyskuu
lokakuu
marrask
joulukuu
tammiku
helmikuu
maalisku
huhtikuu
toukoku
kesäkuu
heinäku
elokuu
syyskuu
lokakuu
marrask
joulukuu
TP kuorma (kg/ km2/ kk)
26 kg/km2/a
2006
71 kg/km2/a
2007
106 kg/km2/a
15
10
2008
5
0
-5
-10
-15
kuukauden keskilämpötila (C)
Suuret fosforihuuhtoumat leudon talven aikana 2007-2008
20
Lannoitetypen huuhtoutuminen kylvöjen jälkeen
3000
9
Discharge
NO3-N
2500
7
6
5
2000
Lumen sulaminen
1500
4
3
1000
2
500
1
0
25.3.
Pasi Valkama
0
4.4.
14.4.
24.4.
4.5.
14.5.
24.5.
3.6.
Discharge (l/s)
NO3-N concentration (mg/l)
8
Vesisade 40 mm
Hyöty suhteessa perinteiseen seurantaan
Tutkimusjakson aikainen
fosforikuorma:
250 kg vai 225 kg ?
Load calculation SS (Npc) SS (CF/C) P tot
3
3
method
10 kg
10 kg
kg
sensor data
periodic
linear interpol
rating curve
year av.
Pasi Valkama
551
1028
1020
697
608
354
560
557
365
368
990
1559
1552
1142
1043
Laskentamenetelmän vaikutus
lopputulokseen
Fosfori- ja typpikuormituksen erot
900
1200
600
virtaama
800
600
400
300
400
200
8.4.
18.4.
28.4.
8.5.
nitraattipitoisuus (mg/l)
6
4
0
18.5.
1200
1000
nitraattipitoisuus
virtaama
800
3
600
2
400
1
200
0
29.3.
N salaojien kautta
200
100
5
•
1000
TP-pitoisuus
500
0
29.3.
Fosfori pintavalunnan
mukana eroosioainekseen
sitoutuneena
virtaama (l/s)
700
8.4.
18.4.
28.4.
8.5.
0
18.5.
virtaama (l/s)
TP-pitoisuus (µg/l)
800
•
Vertailualueena kipsin vaikutusten
todentamisessa
Ekholm et al. (2011): Effect of gypsum on phosphorus losses at a
catchment scale
Automaattiseuranta RaHa-hankkeessa
• Seurannassa peltovaltainen ja luonnontilainen valuma-alue
• Seurannat kevään ja syksyn ylivirtaamakausina ~1,5-2kk
jaksoissa
• Hankkeen tavoitteena on tehdä yhdessä viljelijöiden kanssa
havaintoja vedenlaatuun vaikuttavista tekijöistä reaaliaikaisen
mittaustiedon avulla
• Kiinteiden seuranta-asemien lisäksi siirrettävällä
mittalaitteistolla pyritään kuormituksen alueelliseen
tarkentamiseen
Pasi Valkama
• Pelto-oja
– 124 ha
– 48 % peltoa
– Viemäröimätön hajaasutusalue
– Edustaa Uusimaalaista
hajakuormitettua
aluetta
Pasi Valkama
• Metsäpuro
–
–
–
–
137 ha
Luonnontilaista metsää
Ei haja-asutusta
Edustaa Uudenmaan
alueen
luonnonhuuhtoumaa
Pasi Valkama
Kevät 2011
10
9
sademäärä kevät 2011
8
Yhteensä 54 mm
7
mm
6
5
4
3
2
1
0
29.3. 5.4. 12.4. 19.4. 26.4. 3.5. 10.5. 17.5. 24.5. 31.5.
Lumitilanne
- tammikuu
- helmikuu
- maaliskuu
- 5.4.
- 12.4.
50 cm
35 cm
39 cm
18 cm
0 cm
1,4
1
mm
-Talvella ei käytännössä routaa lainkaan
valunta
1,2
peltovaltainen
0,8
metsä
0,6
0,4
0,2
0
29.3.
Pasi Valkama
8.4.
18.4.
28.4.
8.5.
18.5.
28.5.
Tuloksia keväältä 2011
20
18
mg/l
16
14
Nitraattityppi
12
peltovaltainen
10
metsä
8
6
4
2
0
29.3.
8.4.
18.4.
28.4.
8.5.
18.5.
28.5.
8.5.
18.5.
28.5.
1000
Sameus
900
800
peltovaltainen
700
metsä
FTU
600
500
400
300
200
100
0
29.3.
Pasi Valkama
8.4.
18.4.
28.4.
kg/ha/h
Tuloksia keväältä 2011
0,100
0,090
0,080
0,070
0,060
0,050
0,040
0,030
0,020
0,010
0,000
29.3.
TN
peltovaltainen
metsä
18.4.
8.5.
28.5.
TN kg/ha
peltovaltainen
metsä
10,48
1,09
6,0
5,0
PP
g/ha/h
4,0
peltovaltainen
3,0
metsä
2,0
PP (kg/ha)
1,0
0,0
29.3.
Pasi Valkama
8.4.
18.4.
28.4.
8.5.
18.5.
28.5.
peltovaltainen
metsä
0,22
0,07
Syksy 2011
• Typpeä huuhtoutuu:
– Keväällä kylvön jälkeisten voimakkaiden sateiden
jälkeen
– Jos maahan jäänyt typpeä (typen mineralisaatio,
hyödyntämättä jäänyt lannoitetyppi)
• Kuiva kasvukausi
Sateinen syksy
– Salaojien kautta
Pasi Valkama
• Fosforia huuhtoutuu:
– Pintavalunnan mukana kiintoaineeseen
sitoutuneena
– Myös salaojien kautta
Pasi Valkama
Johtopäätöksiä
• Automaattiset anturit mahdollistavat ravinnehuuhtoumien tarkan
mittaamisen savivaltaisilla valuma-alueilla
• Tiheillä mittauksilla on mahdollista todentaa myös huuhtoumissa
tapahtuneet muutokset toimenpiteiden vaikutukset valumaaluetasolla
• Kuormituksen kannalta kriittisimmät ajat kasvukauden ulkopuolella
ja leutojen talvien aikana
• Veden imeytyminen maaperään vähentää pintavaluntaa ja fosforija kiintoainekuormaa maan rakenne, pellon vesitalous
– lisää toisaalta typen huuhtoumaa?
• Talviaikainen kasvipeite ja kipsi vähentävät eroosiota ja
fosforihuuhtoumaa
Pasi Valkama
Kiitos!
• Lepsämänjoen sameudet ja
fosforihuuhtoumat ovat vähentyneet
http://www.luodedata.fi/uusidata/dbform.php
?y=raha