Jatkuvatoiminen veden laadun mittaus OSAO:n opetusmaatilalla vuonna 2018

RE-maatila |

Kaija Karhunen (Oamk), Joni Kosamo (Oamk) ja Mari Tohmola (Oamkin agrologiopiskelija, harjoittelija opetusmaatilalla)

Kaksi mittausasemaa antureineen sijoitettiin kokoojaojaan, johon vesi virtaa säätösalaojitetulta lohkolta säätösalaojakaivon ja virtaamaa mittaavan kaivon kautta. Toinen mittausasema sijoitettiin tämän kaivon yläpuolelle ja toinen alapuolelle (kuvat 1 ja 2). Näin pyrittiin saamaan selville mahdollinen pellolta tuleva ravinnekuormitus. Viereiselle lohkolle perustettiin monivuotinen nurmi, jonka suojaviljana oli ohra. Lannoitteena käytettiin keväällä 2018 vain YaraBela Suomensalpietaria 100 kg/ha (26,8 kg N/ha).

KUVA 1. Yläjuoksun mittausasema (Kuva: Kaija Karhunen)

Kuva 2. Yläjuoksun mittausasema edessä ja alajuoksun mittausasema takana. (Kuva: Kaija Karhunen)

Menetelmät ja tulokset

Vuonna 2018 mitattavia parametreja olivat veden pH, johtokyky, sameus sekä ammonium-ja nitraattityppi. Mittausjakso vuonna 2018 alkoi 25.5. ja päättyi 19.10. Mittausantureita tarkastettiin ja puhdistettiin noin viikon välein ja samalla tehtiin analyysit ojavesinäytteistä kenttämittareilla (taulukko 1). Nitraatti- ja ammoniumnäytteet otettiin kahden viikon välein ja analyysit tehtiin pakastetuista näytteistä syksyllä Oamkin laboratoriossa. Kokoojaojasta lähetettiin vesinäytteet kaksi kertaa mittausjakson aikana Eurofins Ahma Oy:n laboratorioon Ouluun. Tulokset ovat taulukossa 2. Taulukkoon 2 on koottu vastaavilta näytepäiviltä myös mittausasemien likimääräinen tulos sekä Oamk:n vertailumittaustulos. Oamk:n laboratoriossa mitattiin näytteistä  nitraattipitoisuutta ja ammoniumtyppeä, mutta ammoniumtyppimittauksista ei saatu vielä tuloksia analyysilaitteen epäkunnon takia. Tuloksia ei taulukoitu vaan katsottiin tapauskohtaisesti mittausasemien ja Oamk:ssa mitattujen näytteiden osalta tulosten yhteneväisyyttä.

Mittausjakson aikana oli kuivan kesän takia jaksoja, jolloin vettä ei ojassa ollut tarpeeksi mittauksia varten. Mittausten edellytyksenä oli virtaava vesi ja mittaukset on tehty vain, kun vesi näyttää virtaavan. Kuivat ajanjaksot olivat 17.7. – 1.8. ja 29.8 – 17.9. Kuvissa 3-6 on kuivien jaksojen kohdalla tuloksia, mutta anturit ovat seisovassa vedessä tai ilmassa (kuivan jakson ajaksi pH-anturi on laitettu suojaliuokseen).

KUVA 3. Yläjuoksun pH, sähkönjohtavuus ja sameus mittauskaudelta.

KUVA 4. Alajuoksun pH, sähkönjohtavuus ja sameus mittauskaudelta.

Ojaveden pH vaihteli pääasiassa välillä 5,7 – 8 sekä kenttämittareilla, laboratoriossa että jatkuvatoimisilla antureilla mitattuna (taulukot 1-2 ja kuvat 3-4). Ylä- ja alajuoksun pH-tulokset olivat hyvin samansuuntaisia. Mittausasemien ja Oamkin laboratoriossa tehtyjen mittausten välillä ei ollut juurikaan eroja.

Sähkönjohtavuus vaihteli laboratorionäytteissä välillä 400-450 µS/cm eli arvo on korkeampi kuin yleensä luonnonvesissä, mutta selvästi alhaisempi kuin jätevesissä. Sähkönjohtavuusmittausten tulokset olivat kohtuullisen yhteneväiset Oamk:n vertailutuloksiin nähden yläjuoksun ja alajuoksun mittausasemilla (taulukot 1-2 ja kuvat 3-4). Lokakuussa alajuoksun mittausaseman mittaustulokset olivat jopa noin 200 µS/cm pienemmät kuin Oamk:n vertailumittaukset. Yläjuoksun mittausaseman tuloksissa ei ollut eroa lokakuussa vertailumittauksiin nähden.

Sameus (FTU) -arvo, noin 40, oli keväällä tyypillinen hajakuormitusalueelle. Syksyllä arvot olivat selvästi pienempiä. Alussa toukokuun jaksolla oli yläjuoksun mittausasemalla häiriöitä mittauksissa, mutta myöhemmin tulokset olivat lähellä Oamk:n vertailumittaustuloksia (taulukot 1-2 ja kuvat 3-4). Kesä-heinäkuun mittauksissa olivat mittausasemalla tulokset n. 20 -40 FTU pienemmät kuin Oamk:n vertailumittaustuloksissa, mutta vaihtelu tuloksissa oli samanlainen kummassakin eli mittausasema havaitsi esimerkiksi kesäkuussa alkavan sameuden kohoamisen, jota jatkui heinäkuulle asti. Sameuden vaihtelu saattoi johtua anturin sijainnista lähellä ojaan ruopattua syvennystä, jolloin anturi reagoi herkästi sameuden kohoamiseen virtaustilanteessa.

 Ojaveden typpipitoisuudet olivat erittäin alhaisella tasolla koko mittauskauden ajan. Ylä- ja alajuoksun välillä oli selkeä ero vain toukokuun mittauksissa (Taulukko 2).

Ammoniumtypen (kuvat 5 ja 6) tulokset yläjuoksun mittausasemalla ovat lähes samat 25.5. otetussa näytteessä Eurofinsin tulosten kanssa (taulukko 2). Syksyllä 11.10. otetussa näytteessä yläjuoksun mittausaseman tulos oli kuitenkin lähes satakertainen verrattuna Eurofinsin saamaan tulokseen. Ammoniumtypen pitoisuus alajuoksun mittausasemalla 25.5. otetusta vesinäytteestä eroaa ~100 µg/l verrattuna Eurofinsin tuloksiin ja syksyllä 11.10 otetun vesinäytteen osalta eroa on jo ~500 µg/l Eurofinsin näytteeseen verrattuna.

Nitraattitypen mittauksissa (kuvat 5 ja 6) alajuoksun mittausaseman tulokset (taulukko 2) poikkeavat kymmenkertaisesti Eurofinsin ja Oamk:n vertailumittauksiin nähden 25.5. ja 11.10. otetuissa näytteissä, mutta toisaalta 13.6. otetun vesinäytteen tulos (3 mg/l) oli lähellä Oamk:n vertailumittaustuloksia, joka oli 4 mg/l. 20.6. otetun vesinäytteen Oamk:n mittaama tulos nitraatin osalta oli alle 1 mg/l ja mittausaseman tulos noin 2 mg/l.

Yläjuoksun mittausasemalla syksyn vertailunäytteessä nitraatin tulos on kuitenkin lähellä Eurofinsin ja Oamk:n vertailumittaustuloksia, mutta 25.5. otetun vesinäytteen tulos oli 45 kertaa suurempi kuin Eurofinsin tulos (taulukko 2).

KUVA 5. Yläjuoksun ammonium- ja nitraattityppipitoisuudet mittausjaksolta.

KUVA 6. Alajuoksun ammonium- ja nitraattityppipitoisuudet mittausjaksolta.

Sääolot vuonna 2018

Kasvukausi 2018 oli tavanomaista lämpimämpi ja kuivempi (taulukko 3). Kuivuudesta johtuen ojat olivat kuivina pitkiä jaksoja eivätkä mittausanturit ulottuneet veteen (kuva 7), joten mittaustietoa ei saatu jatkuvasti ja syksyn mittaukset alkoivat syyskuun lopussa.

KUVA 7. Syyskuun alussa (9.9.2018) mittausanturit eivät olleet vedessä. (Kuva: Kaija Karhunen)

TULOSTEN ARVIOINTIA JA JOHTOPÄÄTÖKSIÄ

pH-, sähkönjohtavuus eli johtokyky- ja sameustulokset mittausasemilla olivat pääsääntöisesti yhteneväiset vertailumittauksiin nähden eli mittausasemat toimivat hyvin tässä kohteessa näiden parametrien osalta.

Ammonium- ja nitraattityppianturin mittaustuloksissa oli suurta vaihtelua, mikä ei selittyne kalibroinnin epäonnistumisella. Antureita ei puhdistettu kertaakaan ja ohjeistus tuki tätä, mutta mahdollisesti antureiden puhdistaminen olisi tässä tapauksessa lisännyt tulosten luotettavuutta. Toisaalta nitraattitypen mittaustulokset olivat loogiset verrattaessa yläjuoksun ja alajuoksun mittausasemien tuloksia mittauskauden alussa ja mittauskauden lopussa. Mittausjakson aikana sekä keväällä että syksyllä alajuoksun nitraattipitoisuudet olivat selvästi suuremmat kuin yläjuoksun mittausasemalla mitatut tulokset, jolloin voidaan päätellä nitraattityppeä tulevan pelloilta ojaan salaojaveden mukana.

Jatkuvatoimisen veden laadun mittauslaitteiston avulla saadaan paljon mittausdataa ja hyvin toimiessaan mittausanturit reagoivat herkästi muutoksiin. Mittauslaitteisto vaatii kuitenkin kalibrointia, seurantaa ja huoltoa, jotta saadaan luotettavia tuloksia. Lisäksi tarvitaan vertailunäytteiden ottoa ja niiden analysointia laboratoriomenetelmin.

Vuoden 2018 mittausjakso OSAO:n Muhoksen opetusmaatilalla oli haasteellinen poikkeuksellisen lämpimän ja kuivan kasvukauden johdosta. Salaojastosta tullut virtaama ja valuma olivat hyvin alhaisia lähes koko mittausjakson ajan. Mittaukset tapahtuivat yläjuoksun mittausaseman kautta (kuva 8). Kuivasta kesästä johtuen säätökaivon avulla vesi padottiin ojastoon siten, että kasveille käyttökelpoisen veden määrä pellolla olisi mahdollisimman suuri. Näin valunta ojaston laskuaukosta estyi. Virtaaman ja valunnan mittaustuloksia saatiin vasta syys-lokakuussa. Tästä syystä ammonium- ja nitraattitypen aiheuttamaa kuormitusta ei voida laskea mittausasemien antamien tulosten perusteella.

KUVA 8. Salaojakaivon virtaama ja valuma kokoojaojaan mittausjaksolla.

 

 

 
 
DMS