Vedenlaadun monitahoisuus aiheena näkyy vedenlaatuindikaattoreiden monentyyppisissä mittauksissa. Jotkin vedenlaadun mittaukset tehdään tarkimmin paikan päällä, koska vesi on tasapainossa ympäristönsä kanssa. Paikan päällä ja suorassa kosketuksessa kyseiseen vesilähteeseen tehtäviä mittauksia ovat esimerkiksi lämpötila, pH, liuennut happi, sähkönjohtavuus, hapen pelkistyspotentiaali (ORP), sameus ja Secchi-levyn syvyys.
NäytteenottoEdit
Monimutkaisempia mittauksia tehdään usein laboratoriossa, mikä edellyttää vesinäytteen keräämistä, säilyttämistä, kuljettamista ja analysointia toisessa paikassa. Vesinäytteenottoprosessiin liittyy kaksi merkittävää ongelmaa:
- Ensimmäinen ongelma on se, missä määrin näyte voi edustaa kiinnostuksen kohteena olevaa vesilähdettä. Vesilähteet vaihtelevat ajan ja paikan mukaan. Kiinnostava mittaustulos voi vaihdella kausittain tai päivästä yöhön tai jonkin ihmisen toiminnan tai vesikasvien ja -eläinten luonnollisten populaatioiden seurauksena. Kiinnostava mittaustulos voi vaihdella sen mukaan, miten kaukana veden ja sen yläpuolella olevan ilmakehän ja sen alla olevan tai sitä ympäröivän maaperän välinen raja on. Näytteenottajan on määritettävä, täyttääkö yksittäinen aika ja paikka tutkimuksen tarpeet vai voidaanko kiinnostavaa vedenkäyttöä arvioida tyydyttävästi näytteenoton keskiarvojen avulla ajan ja paikan suhteen vai edellyttävätkö kriittiset maksimit ja minimit yksittäisiä mittauksia useiden aikojen, paikkojen tai tapahtumien aikana. Näytteenottomenettelyssä on varmistettava yksittäisten näytteenottoajankohtien ja -paikkojen oikea painotus, jos keskiarvoistaminen on tarkoituksenmukaista.:39-40 Jos on olemassa kriittisiä maksimi- tai minimiarvoja, havaittuun vaihteluun on sovellettava tilastollisia menetelmiä riittävän näytemäärän määrittämiseksi, jotta voidaan arvioida kyseisten kriittisten arvojen ylittymisen todennäköisyys.
- Toinen ongelma syntyy, kun näyte poistetaan vesilähteestä ja se alkaa saavuttaa kemiallisen tasapainon uuden ympäristönsä eli näyteastian kanssa. Näyteastiat on valmistettava materiaaleista, jotka reagoivat mahdollisimman vähän mitattavien aineiden kanssa, ja näyteastioiden esipuhdistus on tärkeää. Vesinäyte voi liuottaa osan näyteastiasta ja sen jäämistä, ja vesinäytteeseen liuenneet kemikaalit voivat sorboitua näyteastiaan ja jäädä sinne, kun vesi kaadetaan analysoitavaksi.4 Samanlaista fysikaalista ja kemiallista vuorovaikutusta voi tapahtua myös pumppujen, putkistojen tai välilaitteiden kanssa, joita käytetään vesinäytteen siirtämiseen näyteastiaan. Syvyydeltä maanpinnan alapuolelta kerättyä vettä pidetään yleensä ilmakehän alentuneessa paineessa, joten veteen liuennut kaasu kerääntyy astian yläosaan. Veden yläpuolella oleva ilmakehän kaasu voi myös liueta vesinäytteeseen. Muut kemialliset reaktiotasapainot voivat muuttua, jos vesinäytteen lämpötila muuttuu. Hienojakoiset kiinteät hiukkaset, jotka olivat aiemmin suspendoituneet veden turbulenssissa, voivat laskeutua näyteastian pohjalle, tai biologisesta kasvusta tai kemiallisesta saostumisesta voi muodostua kiinteä faasi. Vesinäytteessä olevat mikro-organismit voivat muuttaa biokemiallisesti hapen, hiilidioksidin ja orgaanisten yhdisteiden pitoisuuksia. Muuttuvat hiilidioksidipitoisuudet voivat muuttaa pH:ta ja kiinnostavien kemikaalien liukoisuutta. Nämä ongelmat ovat erityisen huolestuttavia mitattaessa kemikaaleja, joiden oletetaan olevan merkittäviä hyvin pieninä pitoisuuksina.
Näytteen säilyttäminen voi osittain ratkaista toisen ongelman. Yleinen menettelytapa on pitää näytteet kylmänä kemiallisten reaktioiden ja faasimuutosten hidastamiseksi ja analysoida näyte mahdollisimman pian; tämä kuitenkin vain minimoi muutoksia eikä estä niitä. 43-45 Hyödyllinen menettely näyteastioiden vaikutuksen määrittämiseksi näytteenoton ja analyysin välisen viiveen aikana on kahden keinotekoisen näytteen valmistelu ennen näytteenottotapahtumaa. Toinen näyteastia täytetään vedellä, jonka tiedetään aikaisempien analyysien perusteella sisältävän ei havaittavaa määrää kiinnostuksen kohteena olevaa kemikaalia. Tämä näyte, jota kutsutaan ”nollanäytteeksi”, avataan, jotta se voi altistua ilmakehälle, kun kiinnostuksen kohteena oleva näyte kerätään, suljetaan uudelleen ja kuljetetaan laboratorioon näytteen kanssa analysoitavaksi, jotta voidaan määrittää, onko näytteen keräys- tai säilytysmenetelmillä lisätty mitattavissa olevia määriä kiinnostuksen kohteena olevaa kemikaalia. Toinen keinotekoinen näyte kerätään yhdessä tutkittavan näytteen kanssa, mutta siihen lisätään keräyshetkellä mitattu lisämäärä tutkittavaa kemikaalia. Nollanäyte (negatiivinen kontrolli) ja lisättyä näytettä (positiivinen kontrolli) kuljetetaan yhdessä tutkittavan näytteen kanssa ja analysoidaan samoilla menetelmillä samoina ajankohtina, jotta voidaan määrittää mahdolliset muutokset, jotka viittaavat lisäyksiin tai häviöihin näytteen keräämisen ja analysoinnin välillä kuluneen ajanjakson aikana.
Testaaminen luonnonkatastrofien ja muiden hätätilanteiden yhteydessäEdit
Tapahtumien, kuten maanjäristysten ja tsunamien, jälkeen, avustusjärjestöt reagoivat välittömästi, kun hätäaputoimet käynnistyvät ja yrittävät palauttaa perusinfrastruktuurin ja tarjota perustarvikkeita, jotka ovat välttämättömiä selviytymiselle ja myöhemmälle toipumiselle. Tautien uhka kasvaa valtavasti, koska suuri määrä ihmisiä asuu lähekkäin, usein kurjissa oloissa ja ilman asianmukaisia sanitaatioita.
Vedenlaadun testauksen osalta luonnonkatastrofin jälkeen parhaista toimintatavoista ollaan montaa mieltä, ja erilaisia menetelmiä voidaan käyttää. Tärkeimmät vedenlaadun perusparametrit, jotka on otettava huomioon hätätilanteessa, ovat ulosteperäisen saastumisen bakteriologiset indikaattorit, vapaan kloorin jäännös, pH, sameus ja mahdollisesti sähkönjohtavuus/liuennut kiintoaine. Puhdistusmenetelmiä on monia.
Suurten luonnonkatastrofien jälkeen saattaa kulua huomattavan pitkä aika ennen kuin veden laatu palautuu katastrofia edeltävälle tasolle. Esimerkiksi vuoden 2004 Intian valtameren tsunamin jälkeen Colombossa sijaitseva International Water Management Institute (IWMI) seurasi suolaveden vaikutuksia ja totesi, että kaivojen juomaveden laatu palautui tsunamia edeltävälle tasolle puolitoista vuotta tapahtuman jälkeen. IWMI kehitti suolaveden saastuttamien kaivojen puhdistamista koskevia protokollia, jotka Maailman terveysjärjestö hyväksyi virallisesti osana hätäsuuntaviivojensa sarjaa.
Kemiallinen analyysiEdit
massaspektrometrillä mitataan torjunta-aineita ja muita orgaanisia epäpuhtauksia
Kemiallisen analyysin yksinkertaisimmat menetelmät ovat kemiallisia alkuaineita mittaavia menetelmiä, joissa ei oteta huomioon niiden muotoa. Esimerkkinä hapen alkuaineanalyysi osoittaisi vesinäytteen pitoisuudeksi 890 g/l (grammaa litrassa), koska happi (O) on 89 % vesimolekyylin (H2O) massasta. Liuenneen hapen mittaamiseen valitun menetelmän tulisi erottaa toisistaan kaksiatominen happi ja muihin alkuaineisiin yhdistetty happi. Alkuaineanalyysin suhteellinen yksinkertaisuus on tuottanut suuren määrän näytetietoja ja vedenlaatukriteerejä alkuaineille, jotka toisinaan tunnistetaan raskasmetalleiksi. Raskasmetallien vesianalyysissä on otettava huomioon vesinäytteessä suspendoituneet maaperähiukkaset. Nämä suspendoituneet maaperähiukkaset voivat sisältää mitattavissa olevia määriä metallia. Vaikka hiukkaset eivät liukene veteen, vettä juovat ihmiset voivat nauttia niitä. Hapon lisääminen vesinäytteeseen, jotta estetään liuenneiden metallien häviäminen näyteastiaan, voi liuottaa enemmän metalleja suspendoituneista maaperähiukkasista. Maaperähiukkasten suodattaminen vesinäytteestä ennen hapon lisäämistä voi kuitenkin aiheuttaa liuenneiden metallien häviämistä suodattimeen. Koska vedenlaadun suorat mittaukset voivat olla kalliita, valtion virastot toteuttavat yleensä jatkuvia seurantaohjelmia ja julkaisevat tulokset. Joitakin yleisiä arviointeja varten on kuitenkin olemassa paikallisia vapaaehtoisohjelmia ja resursseja. Yleisön käytettävissä olevia välineitä ovat muun muassa paikan päällä tehtävät testisarjat, joita käytetään yleisesti kotiakvaarioissa, ja biologiset arviointimenetelmät.
Reaaliaikainen seuranta Muokkaa
Vaikkakin vedenlaadusta otetaan yleensä näytteitä ja se analysoidaan laboratorioissa, 1900-luvun loppupuolelta lähtien yleisön kiinnostus kunnallisten vesijärjestelmien tarjoaman juomaveden laatua kohtaan on lisääntynyt. Monet vesilaitokset ovat kehittäneet järjestelmiä, joilla kerätään reaaliaikaista tietoa lähdeveden laadusta. 2000-luvun alussa on otettu käyttöön erilaisia antureita ja etäseurantajärjestelmiä veden pH:n, sameuden, liuenneen hapen ja muiden parametrien mittaamiseksi. Joitakin kaukokartoitusjärjestelmiä on kehitetty myös ympäristön vedenlaadun seurantaan joki-, suisto- ja rannikkovesistöissä.
Juomaveden indikaattoritMuokkaa
Seuraavassa on luettelo usein mitattavista indikaattoreista tilaluokittain:
- Alkaliniteetti
- Veden väri
- pH
- Maku ja haju (geosmiini, 2-metyyli-isoborneoli (MIB) jne.)
- Liuenneet metallit ja suolat (natrium, kloridi, kalium, kalsium, mangaani, magnesium)
- Mikro-organismit, kuten ulosteperäiset koliformiset bakteerit (Escherichia coli), Cryptosporidium ja Giardia lamblia; ks. bakteriologinen vesianalyysi
- Liuenneet metallit ja metalloidit (lyijy, elohopea, arseeni jne.)
- Liuenneet orgaaniset aineet: värillinen liuennut orgaaninen aine (CDOM), liuennut orgaaninen hiili (DOC)
- Radon
- Raskasmetallit
- Farmaseuttiset aineet
- Hormonianalogit
Ympäristöindikaattorit Muokkaa
Fysikaaliset indikaattorit Muokkaa
|
|
Kemialliset indikaattoritMuokkaa
Biologiset indikaattoritMuokkaa
|
|
Biologisen seurannan mittareita on kehitetty monin paikoin, ja yksi makean veden osalta laajalti käytetty mittariperhe on hyönteisluokkien Ephemeroptera, Plecoptera ja Trichoptera (EPT) (pohjaeläimiin kuuluvia selkärangattomia makroeläimiä, joiden yleisnimet ovat vastaavasti mayfly, stonefly ja caddisfly) jäsenten esiintyminen ja runsaus. EPT-indeksit vaihtelevat luonnollisesti alueittain, mutta yleisesti ottaen vedenlaatu on sitä parempi, mitä enemmän näitä järjestyksiä edustavia taksoneita esiintyy alueella. Yhdysvalloissa toimivat organisaatiot, kuten EPA, antavat ohjeita seurantaohjelman kehittämiseksi ja näiden ja muiden vesihyönteisjärjestöjen jäsenten tunnistamiseksi. Monilta yhdysvaltalaisilta jätevedenpurkamoilta (esim. tehtailta, voimalaitoksilta, jalostamoilta, kaivoksilta, kunnallisilta jätevedenpuhdistamoilta) edellytetään, että ne suorittavat säännöllisesti koko jäteveden myrkyllisyystestejä (WET-testejä).
Vedenlaadun seurannasta kiinnostuneet henkilöt, joilla ei ole varaa laboratoriomittakaavan analyyseihin tai joilla ei ole niitä käytössään, voivat myös käyttää biologisia indikaattoreita saadakseen yleiskuvauksen vedenlaadusta. Yksi esimerkki on Iowan IOWATER-vapaaehtoisten vesienseurantaohjelma, johon kuuluu EPT-indikaattoriavain.
Kuoriaisnilviäisiä käytetään suurelta osin bioindikaattoreina vesiympäristöjen terveydentilan seurannassa sekä makeassa vedessä että meriympäristössä. Niiden populaation tila tai rakenne, fysiologia, käyttäytyminen tai alkuaineiden tai yhdisteiden aiheuttaman saastumisen taso voivat osoittaa ekosysteemin saastumistilan. Ne ovat erityisen käyttökelpoisia, koska ne ovat sessiilejä, joten ne edustavat ympäristöä, josta ne on otettu tai johon ne on sijoitettu. Tyypillinen hanke on Yhdysvaltain Mussel Watch -ohjelma, mutta nykyään niitä käytetään maailmanlaajuisesti.
SASS-menetelmä (Southern African Scoring System) on biologinen vedenlaadun seurantajärjestelmä, joka perustuu pohjaeläinten makroselkärangattomien (EPT) esiintymiseen. SASS-vesien biomonitorointivälinettä on jalostettu viimeisten 30 vuoden aikana, ja nyt siitä on laadittu viides versio (SASS5), jota on erityisesti muokattu kansainvälisten standardien eli ISO/IEC 17025 -protokollan mukaisesti. Etelä-Afrikan vesiasioiden ministeriö käyttää SASS5-menetelmää standardimenetelmänä jokien terveydentilan arvioinnissa, joka ruokkii kansallista jokien terveysohjelmaa ja kansallista jokitietokantaa.