EU:n alueella tavoitteena on pintavesien hyvä tila viimeistään vuoteen 2027 mennessä. Tulevaisuudessa vesien tilan seuranta on yhä tärkeämmässä roolissa, sillä Suomen lämpenevä ilmasto ja sadannan kasvun aiheuttama ravinnekuormitus lisäävät vesistöjen rehevöitymistä. Ratkaisuna vedenlaadun seurannan tehostamiseen voivat olla jatkuvatoimiset vedenlaatumittarit, joilla saadaan luotettavaa ja reaaliaikaista tietoa veden laadusta. Jatkuvatoimisia mittareita voidaan hyödyntää myös esimerkiksi jätevedenpuhdistamoilla ja teollisuudessa.

Kirjoittaja: Ida Määttä

Uusi menetelmä tukemaan vedenlaadun seurantaa

Vesistöjen tilaa seurataan Suomessa perinteisen manuaalinäytteenoton ja laboratorioanalyysien avulla. Näytteenotoista saatavan datan avulla arvioidaan vesistöihin tulevaa ravinnekuormitusta eli tehdään kuormituslaskelmia. Kuormituslaskennassa tyypillisesti epävarmuutta aiheuttaa vedenlaatumittausten riittämätön määrä.

Viranomaisten resurssit vesistöjen seurannan toteuttamiseksi vähenevät koko ajan, jonka vuoksi jatkuvatoimisten vedenlaatumittareiden käyttö mahdollistaisi seurantojen laadukkaan jatkumisen. Jatkuvatoimisten mittareiden avulla voidaan tehdä myös tarkempia vesistökuormituslaskelmia sekä seurata vesiensuojelutoimenpiteiden tehokkuutta ja arvioida niiden riittävyyttä pitkällä aikavälillä (Määttä 2016).

Jatkuvatoimisia vedenlaatumittareita käytetään vesistöjen vedenlaadunseurannassa

Jatkuvatoimiset vedenlaatumittarit ovat laitteita, joilla mittaus tapahtuu automaattisesti laitteeseen ohjelmoidun näytteenottotiheyden mukaan. Jatkuvatoimiset mittarit huomaavat nopeatkin vedenlaadun vaihtelut, jotka jäävät helposti huomaamatta perinteisellä manuaalisella vesinäytteenotolla (Tattari ym. 2015). Mittaus automaattisilla mittareilla minimoi inhimillisiä virheitä ja saa aikaiseksi enemmän dataa (Zhu ym. 2010). Automaattiset vedenlaatumittarit mahdollistavat vedenlaadun seurannan lähes reaaliaikaisesti, sillä mittarit voivat lähettää tietoja erilaisiin ohjelmiin yhteensopivana datana.
Automaattisten mittareiden kalibrointiin tarvitaan tällä hetkellä myös manuaalista näytteenottoa. Silti mittarit vähentävät paikan päällä tehtävän työn tarvetta. Jatkuvatoiminen mittaus parantaa myös mallinnusohjelmilla arvioitavien veden laadun trendien paikkansapitävyyttä (Glasgow ym. 2004).

Purailanviepän laskeutusallasjärjestelmän vedenlaadun mittausasema

Kuva 1. Purailanviepän laskeutusallasjärjestelmän vedenlaadun mittausasema, Hollola. (Kuva: Ida Määttä)

Jatkuvatoimisia vedenlaatumittareita hyödynnetään vesihuoltolaitoksilla ja teollisuudessa

Vesihuoltolaitoksilla on tehty jo pitkään prosessien automatisointia ja jatkuvatoiminen vedenlaadun seuranta täydentää sitä. Jatkuvatoiminen mittaaminen lisää toimintavalmiutta, jolloin poikkeustilanteissa on mahdollista reagoida hälyttäviin vedenlaadun muutoksiin nopeasti ja tarkasti. (Vettenranta 2018.) Vesihuoltolaitoksilla jatkuvatoimista mittausta hyödynnetään vedenlaadun seurantaan, vuotojen havaitsemiseen, sekä veden kulutuksen seurantaan.

Myös elintarviketeollisuuden toimijat tekevät paljon vedenlaadun omavalvontaa. Omavalvonnalla pyritään hallitsemaan ensisijaisesti toimijan oman toiminnan ja vesilaitteiston vaikutuksia veden ja elintarvikkeiden laatuun. Varsinkin suurimmat toimijat käyttävät näytteenottosuunnitelman mukaan tehtyjen laboratorioanalyysien lisäksi jatkuvatoimista mittausta (Meriläinen ym. 2017). Jatkuvatoimisella mittauksella voidaan seurata reaaliaikaisesti käytettävän veden laatua sekä tehdä jätevesien laadun seurantaa. (Promisti 2020.)

Jatkuvatoimisia vedenlaatumittareita hyödynnetään ja kehitetään LAB-ammattikorkeakoulun projekteissa

ITKO (2020) (Yrityslähtöiset IoT-ratkaisut ja koneoppiminen) -projektissa kehitetään ja pilotoidaan koneoppimisen soveltamista hyödyntäen loT-teknologiaa. Projektissa kehitetään jatkuvatoimista mittausjärjestelmää, jolla voitaisiin toteuttaa luvanvaraiset vedenlaatumittaukset automaattisesti. Pääosin mittauksissa tarkastellaan happipitoisuutta ja lämpötilaa, mutta samalla pyritään mittamaan muitakin parametreja ja soveltamaan tekoälyä mitattuun dataan. Veden monitoroinnin kehittämisellä halutaan parantaa liiketoimintamahdollisuuksia ja tehostaa ympäristönseurantaa ja -suojelua data-analytiikan keinoin. ITKO-projektin pitkän tähtäimen tavoitteena on lisätä pilvipalveluiden, koneoppimisen ja tekoälyn hyödyntämistä koulutuksessa ja yrityksissä, Päijät-Hämeen alueella.

Vesistön monitorointiin käytettävä mittauslautta

Kuva 2. Vesistön monitorointiin käytettävä mittauslautta. Mittauslauttoihin asennetuilla automaattisilla mittausasemilla mitataan veden laatua esimerkiksi Vesijärvellä ja Porvoonjoessa. (Piirros: Päivi Liikamaa)

Kiemura (2020) (Mikro- ja kierrätysmuovien kiertotalousratkaisut) -projektissa päätavoitteena on tehostaa muovien materiaalikierrätystä tällä hetkellä polttoon menevien muovien osalta. Projektissa tehtävä tutkimus tukee Päijät-Hämeen profiloitumista kiertotalouden osaamiskeskittymänä. Projektissa on rakennettu muovien pesu- ja kierrätyslinjasto, minkä avulla muoveja testataan. Testauksissa keskitytään pääosin likaisiin elintarvikemuoveihin, monikalvopakkauksiin ja maatalouden pakkausmuoveihin. Projektissa on nähty tarve veden monitorointiin. Muovien likaisuus ja pesussa käytettävän pesuliuoksen koostumus vaikuttavat pesuyksikön pesuveden laatuun. Esimerkiksi pH:ta seuraamalla voitaisiin päätellä veden korroosiovaikutuksia laitteistoon.

ITKO ja Kiemura -projektien rahoittajana toimii Euroopan aluekehitysrahasto (EAKR). Projekteja toteutetaan yhdessä alueen toimijoiden kanssa. ITKO ja Kiemura-projektit ovat LAB-ammattikorkeakoulun Kiertotalous-painoalan projekteja, jotka tähtäävät teknologisten innovaatioiden ja uusien digitaalisten toimintojen kehittämiseen. Tavoitteena on mahdollistaa kestävät materiaalikierrot ja parantaa resurssitehokkuutta.

Lähteet

Glasgow H., Burkholder J., Reed R., Lewitus A. ja Kleinman J. 2004. Real-time remote monitoring of water quality: a review of current applications, and advancements in sensor, telemetry, and computing technologies. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 300:409 – 448. [viitattu 8.4.2020]. Saatavilla: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022098104001066

ITKO. 2020. ITKO – Yrityslähtöiset IoT-ratkaisut ja koneoppiminen. [viitattu 8.4.2020]. Saatavilla: https://lab.fi/fi/projekti/itko-yrityslahtoiset-iot-ratkaisut-ja-koneoppiminen

Kiemura. 2020. Kiemura: Mikro- ja kierrätysmuovien kiertotalousratkaisut. [viitattu 8.4.2020]. Saatavilla: https://lab.fi/fi/kiemura

Lindberg, H., Sippo, S. ja Lehtinen, E. 2018. Teollisuusjätevesien ja muiden asumajätevesistä poikkeavien jätevesien tarkkailu 2017. Helsingin Seudun Ympäristöpalvelut -kuntayhtymä HSY. [viitattu 8.4.2020]. Saatavilla: https://www.hsy.fi/fi/yhteisollejayritykselle/vesihuolto/Documents/Teollisuusjatevesien-ja-muiden-asumajatevesista-poikkeavien-jatevesien-tarkkailu-2017.pdf

Meriläinen, P., Salminen, J., Britschgi, R., Nystén, T. ja Pitkänen, T. 2017. Esiselvitys yhdyskuntien ja ruoantuotannon veden käytön riskien hallinnasta ja mahdollisuuksista. Terveyden ja hyvinvoinnin laitos. Työpaperi 32. [viitattu 8.4.2020]. Saatavilla: https://www.julkari.fi/bitstream/handle/10024/135328/TY%C3%962017_32_EsiBioVesi_WEB.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Määttä, I. 2016. Jatkuvatoimisten vedenlaatumittareiden käyttö kuormituksen arvioinnissa Vesijärvellä. Pro gradu -tutkielma. Helsingin yliopisto. Ympäristötieteiden laitos. [viitattu 8.4.2020]. Saatavilla: https://www.lahti.fi/PalvelutSite/YmparistoSite/Documents/Jatkuvatoimisten%20vedenlaatumittareiden%20k%C3%A4ytt%C3%B6%20kuormituksen%20arvioinnissa%20Vesij%C3%A4rvell%C3%A4.pdf

Promisti. 2020. Elintarviketeollisuuden vesien jatkuvatoiminen laadun valvonta. [viitattu 8.4.2020]. Saatavilla: https://www.promisti.fi/elintarviketeollisuuden-vesien-jatkuvatoiminen-laadun-valvonta/

Tattari, S., Koskiaho, J. ja Tarvainen, M. 2015. Virtavesien vedenlaadun jatkuvatoiminen mittaaminen. Käytännön opas. Varsinais-Suomen elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus. Opas 5. [viitattu 8.4.2020]. Saatavilla: https://www.doria.fi/bitstream/handle/10024/120177/Opas%205_2015_Virtavesien%20vedenlaadun%20jatkuvatoiminen%20mittaaminen.pdf?sequence=2&isAllowed=y

Vettenranta, K. 2018. Jätevesipäästöjen jatkuvatoimisen mittauksen vaikutukset viranomaisprosessiin ja metsäteollisuuteen. Kandidaatintyö. Lappeenrannan teknillinen yliopisto. Ympäristötekniikan koulutusohjelma. [viitattu 8.4.2020]. Saatavilla: https://lutpub.lut.fi/bitstream/handle/10024/158698/J%C3%A4tevesip%C3%A4%C3%A4st%C3%B6jen%20jatkuvatoimisen%20mittauksen%20vaikutukset%20viranomaisprosessiin%20ja%20mets%C3%A4teollisuuteen.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Zhu X., Li D., He D., Wang J., Ma D. & Li F. 2010. A remote wireless system for water quality online monitoring in intensive fish culture. Computers and Electronics in Agriculture. 71:3–9. [viitattu 8.4.2020]. Saatavilla: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168169909002142

Kirjoittaja

Ida Määttä, projektipäällikkö Kiemura, LAB-ammattikorkeakoulu.

Artikkelikuva: https://pxhere.com/fi/photo/461593 (CC0)
Kuva 2: Päivi Liikamaa. Piirroksia hoitotoimenpiteistä. 2020. Saatavilla: https://www.vesijarvi.fi/info/piirroksia-hoitotoimenpiteista/

Julkaistu 29.5.2020

Viittausohje

Määttä, I. 2020. Vedenlaatumittareilla enemmän dataa ja tehokkaampaa reagointia muutoksiin. LAB Pro. [Viitattu ja pvm]. Saatavissa: https://www.labopen.fi/lab-pro/vedenlaatumittareilla-enemman-dataa-ja-tehokkaampaa-reagointia-muutoksia/