Automaattimittauksilla tarkkaa tietoa maatalouden vesistökuormituksesta
Nyckelord:
automaattinen veden laadun seuranta, maatalouden vesistökuormitus, ilmastonmuutosAbstract
Tässä tutkimuksessa esitellään Vantaanjoen ja Helsingin seudun vesiensuojeluyhdistyksen käyttämä automaattiseen veden laadun seurantaan perustuva menetelmä, jolla saadaan uutta ja tarkempaa tietoa maatalousvaltaisten valuma-alueiden kuormitusprosesseista. Tutkimuksessa seurattiin kahden pinta-alaltaan erikokoisen, peltovaltaisen valuma-alueen veden laatua jatkuvatoimisesti automaattisilla mittausantureilla. Lepsämänjoen valuma-alueella sijaitsevassa pienessä pelto-ojassa (2,7 km2) mittauksia tehtiin kevään ja syksyn ylivirtaamakausina 2005–2009. Lepsämänjoen yläosan valuma-alueella (23 km2) on tehty yhtäjaksoisia mittauksia huhtikuusta 2006 alkaen.
Mittausasemilla seurattiin veden laatua pääasiassa tunnin aikavälillä. Tärkeimmät mitatut muuttujat olivat sameus, sähkönjohtokyky ja nitraattipitoisuus. Anturin mittaaman sameuden ja laboratoriomääritysten väliseen erittäin merkitsevään korrelaatioon perustuen veden kokonaisfosfori- ja kiintoainepitoisuus voitiin laskea mittaustaajuuden mukaisesti. Kaikki mittausdata lähetettiin aseman lähetinyksikön avulla palvelimelle, josta se oli ladattavissa internetin välityksellä. Virtaama laskettiin mittauspaikoille laadittujen purkautumiskäyrien ja vedenkorkeustiedon avulla.
Tulosten perusteella voitiin todeta pelloilta huuhtoutuvan kuormituksen syntyvän hyvin nopeina pulsseina lähinnä kevään lumensulamisjaksojen ja syksyn sadejaksojen aikana. Koska kuormitustapahtumat olivat hyvin nopeita, ei yksittäisten näytteiden perusteella saatu todellista veden laadun vaihtelua selville. Tällä on merkitystä erityisesti ravinnekuormia laskettaessa. Jatkuvatoimisella automaattiseurannalla saatiinkin kuormituksesta paljon tarkempi kuva kuin yksittäisten näytteiden perusteella.
Lepsämänjoen kiintoaine- ja fosforikuormia nostivat myös leutojen talvien aikaiset sateet ja useat lyhyet lumensulamisjaksot. Esimerkiksi lauha, sateinen talvi 2008 johti hankalan kuormitusjakson jatkumiseen lähes yhtenäisenä syksystä aina kevättulvaan saakka. Ilmastonmuutoksen myötä leudontuvat talvet näyttäisivät lisäävän maataloudesta tulevaa ravinnekuormitusta huomattavasti.
Fosfori- ja typpikuormituksen havaittiin muodostuvan maatalousvaltaisissa virtavesissä eri tavoin. Tulvatilanteessa fosforipitoisuuden maksimi saavutettiin ennen virtaamahuippua. Fosforikuormitus syntyy suurimmaksi osaksi peltojen pintavalunnan ja salaojien kautta vesistöön huuhtoutuvan kiintoaineen mukana. Uomissa mitatut korkeat fosforipiikit muodostuvat tämän kiintoaineen lähtiessä liikkeelle uoman pohjasta tulvan nousuvaiheessa. Nitraattipitoisuus taas nousi maksimiinsa säännöllisesti vasta virtaamahuipun jälkeen. Typpikuorma syntyy lähinnä salaojien kautta tulevana huuhtoumana.
