Overvåkingsmetodikk av kjemi i elver og bekker Vannmiljøkonferansen 16 mars 2011 Eva Skarbøvik, Bioforsk Jord og miljø 60 Vannføring TP konsentrasjon 50 40 30 20 10 800 700 600 500 400 0 16.10.09 29.10.09 11.11.09 24.11.09 7.12.09 20.12.09 2.1.10 15.1.10 28.1.10 10.2.10 23.2.10 8.3.10 21.3.10 3.4.10 16.4.10 29.4.10 12.5.10 25.5.10 7.6.10 20.6.10 3.7.10 16.7.10 29.7.10 11.8.10 24.8.10 6.9.10 19.9.10 2.10.10 15.10.10 m3/s mikrogram/liter 300 200 100 0
Hvorfor overvåke kjemi i rennende vann? Transportberegninger (tilførsler - hvor mye renner ned til neste vannforekomst) Finne maksimumskonsentrasjon (særlig miljøgifter) Finne en snittkonsentrasjon (Vanndirektivet)
Konsentrasjons-gjennomsnitt Definerer klassegrenser (f.eks. for god tilstand) Viser dagens tilstand Hvis biologiske undersøkelser viser god tilstand må kjemiske støtteparametre (tot-p, tot-n) sjekkes. Hvis snitt-konsentrasjoner viser dårlig tilstand blir hele vannforekomsten nedgradert -> TILTAK! Prioriterte stoff snittverdi og maxverdi
Stikkprøver for hånd Stikkprøver med automatiske prøvetakere Blandprøver Blandprøver som tas i forhold til vannføring Sensorer Passive prøvetakere Diverse prøvetakingsutstyr for oppsamling av suspenderte partikler
Blandprøver Eks. JOVA-overvåkingen: Vannføringsproporsjonal prøvetaking Crump-overløp for å måle vannføring Kjøleskap for kjøling av blandprøven før henting Varmelamper for å hindre vanninntak å fryse Målehytte med strøm www.bioforsk.no/jova
Sensorer Turbiditet, nitrat, ph, temperatur, ledningsevne, organisk stoff, fargestoff (i alger) m.m. men ikke alle parametre som vi trenger! + måler kontinuerlig, kan gi både max og et godt snitt Krever kalibrering og vedlikehold (rensing). Ikke greit om vinteren (må i tilfelle ha varmelamper) 1200 1000 800 600 400 200 0 21.04.2010 05.05.2010 19.05.2010 02.06.2010 16.06.2010 30.06.2010 14.07.2010 28.07.2010 11.08.2010 25.08.2010 08.09.2010 22.09.2010 06.10.2010 20.10.2010 03.11.2010 17.11.2010 Turbiditet (NTU) Finansiert av Morsa og Klif
Passive prøvetakere Særlig for metaller og organiske miljøgifter Kan måle både på stoffer oppløst i vann og stoffer bundet til suspenderte partikler + måler kontinuerlig godt snitt (bedre enn stikkprøver) ikke max-verdier NIVA har kompetanse i Norge på dette. Ref bl.a. Ian Allen, Oddvar Røyset. www.niva.no
Det enkleste for vannområdene blir nok allikevel å ta en stikkprøve for hånd Men hvor representativ er konsentrasjonen i den prøven som hentes opp?
1. HVOR tas prøven? Vil vi få representative prøver hvis vi står ved elvebredden? Eller hvis vi går i en bakevje? Mest representativt i turbulent vann! Suspendert stoff Tverrsnitt av ei elv: Flytende organisk materiale Oppløst materiale
Totalfosforkonsentrasjon i Hobølelva ved Kure 60 50 40 30 20 10 0 800 700 600 500 400 300 200 100 0 11.8.10 24.8.10 6.9.10 19.9.10 2.10.10 15.10.10 16.10.09 29.10.09 11.11.09 24.11.09 7.12.09 20.12.09 2.1.10 15.1.10 28.1.10 10.2.10 23.2.10 8.3.10 21.3.10 3.4.10 16.4.10 29.4.10 12.5.10 25.5.10 7.6.10 20.6.10 3.7.10 16.7.10 29.7.10 m3/s mikrogram/liter Mål 2. NÅR tas prøven? Vannføring TP konsentrasjon
Når vil du at vi skal ta prøven(e)? TP 0.3 0.2 0.1 Mål 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35
Forvalteren har jo bare én gjennomsnittsverdi å forholde seg til. => Snittverdien av de prøvene som tilfeldigvis ble tatt når de ble tatt. Og som bestemmer tilstanden
Det mest riktige må vel være å ta prøver med jevne mellomrom? For å finne ut av dette brukte vi en turbiditetssensor som registrerer hver time. Hobølelva, Østfold 300 km 2 ovenfor prøvepunktet
Ukentlige prøver: F.eks. hvis vi tar prøver hver mandag kl. 11? M 1 T 2 O 3 T 4 F 5 L 6 S 7 Da ble snittkonsentrasjonen 26 ug TP/l. 8 15 9 16 10 17 11 18 12 19 13 20 14 21 22 23 24 25 26 27 28 Hvis vi heller tar prøver på søndager kl 11 fikk vi en snittkonsentrasjon på 56 ug TP/l. M 1 8 15 22 T 2 9 16 23 O 3 10 17 24 T 4 11 18 25 F 5 12 19 26 L 6 13 20 27 S 7 14 21 28
Gjorde dette systematisk for for ulike uttak av av ukentlige prøver. Det ble avvik på påca +/- +/-40 µg µg TP/l For månedlige prøver +/- +/-100 µg/l avvik (dvs avvik fra fra snittkonsentrasjoner beregnet på påbasis av av timesverdier )
Kort sagt: Meget stor usikkerhet så er det da ingen vits i å ta kjemiske prøver i elver og bekker? Jo men konsentrasjonene bør relateres til vannføring.
Vannføring forklarer mye av variasjonene (fra Skuterud) Turbiditet og vannhøyde 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 Turbiditet (NTU) 25.04.2010 30.04.2010 06.05.2010 11.05.2010 17.05.2010 22.05.2010 28.05.2010 03.06.2010 08.06.2010 14.06.2010 19.06.2010 25.06.2010 01.07.2010 06.07.2010 12.07.2010 17.07.2010 23.07.2010 28.07.2010 03.08.2010 09.08.2010 14.08.2010 20.08.2010 25.08.2010 31.08.2010 06.09.2010 11.09.2010 17.09.2010 22.09.2010 28.09.2010 03.10.2010 09.10.2010 Vannhøyde (m) Turbiditet Vannhøyde
Vannføringsveide konsentrasjonssnitt? Konsentrasjon x Vannføring = Transport Transporten forteller hva som totalt går av et stoff i elva Del på vannføring igjen og vi får en vannføringsveid konsentrasjon Men denne er IKKE lik aritmetisk snitt
Vannføringsveide konsentrasjonssnitt er ikke lik de vanlige snittene Snittkonsentrasjoner (basert på 5000 observasjoner) Vannføringsveid konsentrasjon Tidsveid konsentrasjon 120 100 80 ug/l 60 40 20 0 april mai juni juli august september oktober november Men hvis vi ikke har høy prøvetakings-frekvens er vannføringsveide mer pålitelige dog ikke knytta til Vanndir s grenser
Hvordan få inn vannføring? Hvis du ikke har en hydrologisk stasjon i feltet: Bruk stasjoner i nabofelt og skaler etter nedbørfeltets størrelse Kan modelleres Sett opp en målestav eller mål vannhøyden fra et fast punkt Foto: E. Skarbøvik
Konklusjon Mange mulige metoder for å måle kjemi i rennende vann men flere av disse medfører et visst ressursbehov -> prosessforståelse Enkelte flaggskip-stasjoner kan benytte slike metoder Stikkprøver mest aktuelt i de fleste tilfeller Stikkprøver i rennende vann må relateres til vannføring!
Foto: E. Skarbøvik