Pieni-Valkeisen lammen vedenlaatu syvänteissä

Ryhmä 1: Antti Koskenlahti, Iiro Käsnänen, Arttu Santala, Mikko Kosonen

Suunnitelma

1. Mikä ilmiö, mitä mitataan?

Vedenlaatu syvänteissä --> syvyysprofiili

Saadaan selville pohjassa olevan veden ominaisuudet, joista voidaan päätellä lammen nykytila ja ryhtyä tarvittaviin toimenpiteisiin. Saatuja tuloksia voidaan verrata aiempiin mittauksiin.

2. Koeasettelu

Mittaukset suoritetaan Pieni-Valkeisen lammella 22.1.2016. Kairataan reikiä lampeen ja mitataan CastAwayllä sekä kenttämittalaitteilla. Mitataan CastAwayllä määrittämiemme linjojen mukaisesti syvänteiden läpi. Syvänteitä on kaksi. Haluttu asia selviää suoraan mittaustuloksista, joista tehdään havainnollistavat kuvaajat.

Pohjoinen syvänne: Mittaus kolmesta pisteestä

Eteläinen syvänne: Mittaus neljästä pisteestä

CastAwayllä: jokaisesta pisteestä

Kenttämittalaitteella: 1-2 pisteestä

3. Mitattavat muuttujat

Pistomittauksia: Pohj. 3 ja etelä 4

mittaustiheys: pohjasta, pinnasta ja puolesta välistä

Mitattavat suureet: syvyys (m), pH, happipitoisuus (mg/l), lämpötila (°C), sähkönjohtavuus (µS/cm), 

Toteutus

Pieni-Valkeinen on pieni lampi, joka sijaitsee Kuopion pohjoisosassa, Päivärannassa. Lammella on suuri vaikutus alueen viihtyvyyteen ja se onkin alueen asukkaiden silmäterä. Lammen ympärillä kulkee lenkkipolkuja, koillisosassa on uimaranta. Lammen pinta-ala on noin 2,16 ha, keskisyvyys on 3 metriä, suurin syvyys 5,5 metriä ja tilavuus 82 400 m³. Lammen rannat ovat melkein kokonaan luonnontilaiset. Luoteisosassa on soistumaa. Valuma-alueen ala on noin 40 ha. Lampeen laskee oja ja siitä lähtee yksi puro Iso-Valkeiseen.

Tehtävänä oli selvittää Pieni-Valkeisen vedenlaatu YSI CastAway –mittalaitteen ja kenttämittauslaitteiden avulla. Tavoitteena oli määrittää syvänteiden syvyysprofiili johtokyvyn, lämpötilan, happipitoisuuden ja pH:n osalta.

Kuva 1. Pieni-Valkeisen sijainti Kuopion pohjoisosassa (punaisella rajattu)

Laitteet

Kuva 2. Hach multiparameter meter, HQ40d ja

YSI CastAway (R) CTD

Hach multiparameter meter on yleisesti käytetty kenttämittalaite, jolla voidaan mitata useita eri parametreja (taulukko 1). Hach laite on runsaassa käytössä Savonia-ammattikorkeakoulun opiskelijatöissä ja harjoituksissa.

CastAway on helppotoiminen laite, sillä voidaan mitata jatkuvatoimisesti useita eri parametreja (taulukko 2).

CastAwayssa on GPS paikannin ja se tallentaa mitatut arvot muistiinsa. Arvoja on mahdollista tarkastella laitteen selkeästä ja pakkasen varmasta näytöstä. Arvot voidaan myös siirtää tietokoneelle laitteen sisäisellä bluetooth yhteydellä. Tietokoneella arvoja voidaan tarkastella CastAwayn omalla ohjelmalla.

Taulukko 1.Hach multiparameter mittausparametrit

 

Taulukko 2.Castawayn mittausparametrit

Mitä tehtiin:

Ennen näytteenottopaikalle siirtymistä kokosimme tarvittavat mittalaitteet ja välineet:

·         CastAway

·         Hach HQ40d-kenttämittalaite. Anturit: pH, happipitoisuus, sähkönjohtuvuus

·         Muistiinpanovälineet

·         Kaira

·         Ahkio

·         Mittanaru

·         Naskalit

Päästyämme Pieni-valkeinen lammelle suuntasimme lammen pohjoispuolella olevan syvänteen päälle ja kairasimme sinne kaksi reikää, joiden etäisyys toisistaan oli 8 metriä itä-länsi suuntaisesti. Laitoimme CastAway mittalaitteen käyttökuntoon ja testasimme kiinnitysnarun solmun. Teimme mittaukset CastAwaylla molemmista rei’istä (kuva 3). CastAwaylla mittaus suoritetaan upottaen laite narulla haluttuun syvyyteen ja nostetaan ylös. Laite mittaa jatkuvatoimisesti eri parametreja kuten esimerkiksi happipitoisuutta, lämpötilaa ja pH:ta. Jatkoimme mittauksia Hachin kenttämittalaitteella, jolla tehtiin mittaukset kolmelta eri syvyydeltä, pinnalta, 3 metrin syvyydestä ja pohjalta noin 5 metrin syvyydestä. Hachilla mitattiin pH, happipitoisuus, sähkönjohtavuus ja lämpötila lammen eri syvyyksiltä.

Seuraavaksi osa ryhmästä siirtyi eteläpuolella olevalle syvänteelle ja kairasivat sinne reiän. CastAway:lla suoritettiin mittaus reiästä, mutta nostaessa mittalaitetta reiästä, sieltä tulikin vain pelkkä naru. CastAwayn kiinnitysnarun solmu oli auennut ja laite uponnut lampeen. Kun pohjoispuolella mittaukset oli suoritettu, siirryimme eteläisen syvänteen reiälle. Siellä toistettiin mittaukset Hach mittalaitteella, lukuun ottamatta pH:ta, koska anturin puskurointiliuossuoja jäätyi anturin mittauspäähän kiinni. Suoritettuamme mittaukset merkkasimme eteläisen syvänteen reiän kyltillä, jotta uppoamispaikka on selvästi merkitty laitteen takaisin saamista varten. Laite käydään sukeltamassa Kuopion pelastuslaitoksen toimesta seuraavalla viikolla.

 Kuva 3. CastAwayn laskeminen lampeen

Tulosten analysointi

Taulukko 3. Mittaus tulokset

Reikä 1, pohjoinen	Happipitoisuus(mg/l)	Lämpötila (C°)	Sähkön johtavuus	pH
pinta	6,3	1,1	107,1	6,3
puoliväli	0,41	3,2	115	6,52
pohja	0,26	4,4	260	6,53

Reikä 2, eteläinen	Happipitoisuus(mg/l)	Lämpötila (C°)	Sähkön johtavuus	pH
pinta	5,24	1,3	107,5	n/a
puoliväli	4,04	3,3	116,8	n/a
pohja	0,29	4,4	332	n/a

Mittaustuloksista (taulukko 3) voidaan päätellä, että mittaukset on suoritettu onnistuneesti, koska tulokset olivat odotetun kaltaisia; happipitoisuus ja lämpötila ovat olleet suuremmat pinnalla kuin pohjalla. Lisäksi verrattaessa Pieni-Valkeisen lammesta kesällä mitattuihin tuloksiin sähköjohtavuus nousi samankaltaisesti, huomattavasti korkeammiksi mitä syvemmältä mitattiin. Toisaalta lämpötila-tulokset poikkesivat paljon toisistaan. Meidän mittauksissa vesi lämpeni pohjaa lähestyttäessä 1,1 asteesta 4,4 asteeseen Celsiusta. Kesällä tehdyissä mittauksissa lämpötila laski mitä syvemmältä mitattiin. 

Onnellinen loppu

Sunnuntaina 31.1.2016 Pelastuslaitoksen päivystävä palomestari I - vuoro pelasti CastAwayn uppoamispaikasta lammenpohjasta. CastAway oli kunnossa ja mittausdata säilynyt tallessa. Alla olevissa kuvissa on näytetty CastAwayn dataa.

Mittaustulokset

Johtavuus

Äänen nopeus

Lämpötila

 

Johtopäätökset

Veden lämpötilan muutoksen voi selittää vuodenajoilla, pintavesi muuttuu paljon ilman lämpötilan mukaan, mutta lammen vesi syvänteissä pysyy lähes muuttumattomana sillä se ei sekoitu. Sekoittumattomuuden vuoksi pohjassa veden happipitoisuus pysyy alhaisena. Lisäksi sähköjohtavuus pohjalla on selkeästi pinnan vettä suurempi, koska vesi sisältää paljon kiintoainesta lähempänä pohjaa. pH:ssa ei ollut suuria poikkeamia eri syvyyksiltä mitattaessa.