Ryhmä 2: Pieni-Valkeisen lammen vedenlaatu syvänteissä

Ryhmä: Tuomo Heikkinen, Tiina Nevala, Hannu Ruhanen ja Ville Sorvali

Suunnitelma

Mikä ilmiö/Miksi mitataan?
Selvitetään syvänteen syvyysprofiili pH:n, johtokyvyn, happipitoisuuden, lämpötilan osalta. Näiden mittausten perusteella selvitetään lammen nykytila ja arvioidaan mahdollista lammen kunnostamistarvetta. Kerättyä tietoa  voidaan verrata aiemmin samasta kohteesta kerättyyn tietoon.

Kohde: Pieni-Valkeisen lampi Kuopion Päivärannassa. Mittaus tehdään 17.3.2016.

Kuva 1. Pieni- Valkeisen lampi ja mittausalueet.

Miten mitataan:

Kairataan yksi reikä molemmille mittausalueille. Tarvittaessa useampi. Mitataan kolmesta pisteestä syvyyssuunnassa: pohjalta, keskivaiheilta ja pinnasta ensin  kenttämittalaitteella ja sitten Cast-away:llä. Tehdään kaksi mittausta/mittauspiste.

Miten haluttu asia selviää työssä: 

Lammen nykytila saadaan selville analysoimalla mittaustuloksia ja vertailemalla niitä olemassa olevaan tietoon voidaan arvioida muutosta. Vertaamalla tuloksia lisäksi raja-arvoihin, voidaan arvioida mahdollista kunnostustarvetta.
Mitattavat muuttujat (yksiköt): 

Syvyys (m), pH, happipitoisuus (mg/l), lämpötila (°C), sähkönjohtavuus (µS/cm)

 Työn suoritus

Mittaukset tehtiin Pieni-Valkeisen lammella 17.3.2016 aamulla. Mittauspisteistä oli kaksi ja ne sijaitsivat lammen syvänteissä.

Kuva 2. Pieni-Valkeisen lampi ja mittauspisteet. (Retkikartta.fi)

Mittalaitteita oli kaksi CastAway ja kenttämittalaitteena Hach Multichannel-mittari. Molemmilla mittareilla mitattiin pH, lämpötila, sähkönjohtavuus ja happipitoisuus. Molemmissa mittauspisteissä mittaukset suoritettiin kahdesti molemmilla mittalaitteilla. Mittauspisteiden syvyys mitattiin narukelan ja rullamitan avulla ennen mittausten aloittamista. (Kuva 3)

Kuva 3. Lammen syvyyden mittaus mittauspisteessä.

CastAway-CTD -mittalaitteen avulla saatiin lammen molemmista syvänteistä syvyysprofiili. Mittalaite käynnistetään, se etsii GPS-signaalin jonka jälkeen valitaan halutut toiminnot ja mittaus voidaan suorittaa. Mittalaitetta pidettiin hetki vedessä ennen mittausta että lämpötila-anturi ehtii tasaantua. Mittalaite pudotetaan vapaasti pohjaan ja nostetaan noin samaa vauhtia takaisin (1m/s). Tulokset näkyvät suoraan mittalaitteen näytöllä ja ne tallentuvat lisäksi laitteen muistiin. (kuva 4)

Kuva 4. CastAway- laitteella mittaus.

Multichannel-mittarissa käytössämme oli kolme mitta-anturia. Nämä mittasivat pH:ta, sähkönjohtavuutta ja happipitoisuutta. Lisäksi anturit mittasivat lämpötilaa. Multichannel-mittarilla mittaukset suoritettiin kolmesta eri syvyydestä; pohjasta, keskeltä ja pinnalta. Mittaukset suoritettiin kiinnittämällä mittariin haluttu anturi ja laskemalla se veteen haluttuun syvyyteen. Mittalaite kalibroi hetken aikaa jonka jälkeen tulos kirjattiin ylös. Mittalaite ilmoittaa tulokset reaaliaikaisesti eikä siihen sisälly muistitoimintoa.

Tulokset

Kenttämittalaite

 Kenttämittalaitteen tulokset pisteissä on esitetty kuvassa 5.

Kuva 5. Kenttämittalaitteella saadut mittaustulokset eri mittauspisteissä.

Tuloksista piirrettiin kuvaajat eri muuttujilla syvyyden suhteen. Kuvaajat on esitetty kuvissa 6-9.

Kuva 6. Lämpötila eri syvyyksissä molemmissa mittauspisteissä.

Kuva 7. Happipitoisuus eri syvyyksissä molemmissa mittauspisteissä.

Kuva 8. pH -arvot eri syvyyksissä molemmissa mittauspisteissä.

Kuva 9. Sähkönjohtavuus eri syvyyksissä molemmissa mittauspisteissä.

CastAway

Mitta-alueelta 1 saatiin sähkönjohtavuuden ja lämpötilan kuvaaja syvyyden suhteen kuvien 10 ja 11 mukaisesti.

Kuva 10. Lämpötila.

Kuva 11. Sähkönjohtavuus.

Mitta-alueelta 2 saatiin sähkönjohtavuuden ja lämpötilan kuvaaja syvyyden suhteen kuvien 12 ja 13 mukaisesti.

Kuva 12. Sähkönjohtavuus.

Kuva 13. Lämpötila.

Johtopäätökset

Kenttämittalaitteella saaduista tuloksista nähdään, että lampi on lähes hapeton pohjasta. pH pysyy hyvin 6 yläpuolella myös pohjalla. Mikäli pH laskisi rajusti, lammen eliöt alkaisivat kuolla ja rehevöityminen lisääntyisi.

Kuopion kaupunki on tehnyt mittauksia lammella joka toinen vuosi vuodesta 2008 lähtien. Uusimman lampiraportin mukaan lammen alusvesi on hapetonta ja sisäinen kuormitus käynnistyy erityisesti talvella ja talvisin voi esiintyä myös sinileväkukintoja. Lammen tilassa ei ole kuitenkaan tapahtunut juurikaan muutosta. (lähde: Kuopion kaupunki, Pienvesien hoito- ja kunnostussuunnitelma) Saamamme mittaustulokset tukevat näitä arvioita.

Lammella tehtiin myös viime syksynä mittauksia osana ympäristömittaukset kurssia. Kun tuloksia verrataan niihin havaitaan, että happipitoisuus on ollut samaa luokkaa, sähkönjohtavuus on talvella hieman pienempi ja lämpötila luonnollisesti myös pienempi. Lammen tilassa ei kuitenkaan näidenkään tulosten valossa ole tapahtunut radikaalia muutosta. 

Koska muutosta ei juurikaan aikaisempaan ei ole tapahtunut niin mitään välitöntä kunnostustarvetta lammelle ei ole. Lammen rannalla sijaitsee uimaranta, joten vedenlaadun turvaaminen siltä osin on tehtävä. Luultavammin lampi tulee ennen pitkää kasvamaan kuitenkin umpeen.
 

Tulosten epävarmuus

Mittauksiin sisältyviä virhelähteitä ovat muun muassa mittalaitteen toimintahäiriö, mittalaitteen väärä käyttö (mitataan sellaista arvoa/parametria jota mittalaite ei kykene mittaamaan, mitataan jotakin arvoa väärällä toiminnolla, mittalaitteen käyttö sille sopimattomissa oloissa lämpötila/kosteus/paine), mittaukseen vaikuttavat häiriötekijät (vedessä oleva kemiallinen aine aiheuttaa mittaustulosten vääristymisen esim. sähkönjohtavuus, vedessä liikaa orgaanista-ainetta/kiintoainetta jolloin mitta-anturi tukkiintuu).

Tulosten epävarmuuteen vaikuttaa myös mittalaitteen käyttäjä. Jos käyttäjä ei ole tutustunut laitteeseen ja sen käyttöön ennen mittaustapahtumaa, tulokset voivat vaihdella tai olla kauttaaltaan vääriä, mittalaiteen puutteellisen käytön vuoksi.

Systemaattinen virhe; toistuu samansuuruisena jokaisessa mittauksessa esim. rullamitan antama tulos on väärä/pituus ei pidä paikkaansa (esim. liikaa 0,5 cm jokaisessa tuloksessa), mittalaitteen tulos on esim. 0,5 % liian korkea/alhainen.

Satunnainen virhe; virhe tapahtuu kerran, kahdesti ilman että sitä voidaan ennustaa tai arvioida, virhettä ei voi vähentää tuloksista jälkikäteen esim. väärin muistiin kirjattu tulos yms.

-virhelähteet meillä; narukelan ja rullamitan käyttö, liian vähän mittauspisteitä ja liian vähän rinnakkaisia tuloksia per mittauspiste, yhden päivän mittaustuloksella ei voida muodostaa kuvaa järven tilasta vaan tulisi olla pidempiaikaisia mittauksia kuukausia/vuosia, syvänteen paikan määrittäminen silmämääräisesti.