Suomen ympäristökeskus | Finlands miljöcentral | Finnish Environment Institute

sykefi header valkoinen

Tero Väisänen: Olisivatko veden laadun digitaaliset kenttämittaukset riittävän luotettavia sellaisenaan?

RSS
5.10.2018 Tero Väisänen
Tero Väisänen
 

Vesistöjen veden laatua seurataan yhä useammin digitaalisilla kenttämittareilla. Kenttämittareiden tulos hyväksytään kuitenkin esimerkiksi ympäristölupien tarkkailuohjelmiin vain, jos tulos on varmistettu vesinäytteellä. Vesinäytteet analysoidaan laboratoriossa.

Veden laadun kenttämittauksia ja niiden käytettävyyttä vähätellään. Monen vesialan asiantuntijan mukaan syynä vähättelyyn on se, etteivät mittaukset ole vertailukelpoisia laboratoriomittausten kanssa tai se, ettei mittauksia ole akkreditoitu.

Olen vuosien ajan selvittänyt ja pohtinut kenttämittausten soveltuvuutta veden laadun arviointiin. Mielenkiintoni kohteena ovat olleet erityisesti kenttämittausten laatu ja tulosten käyttökelpoisuus viranomaistyössä. Ilmapiiri aiheen ympärillä on pikkuhiljaa muuttumassa: viime aikoina kenttämittauksia on hyväksytty jo joihinkin ympäristölupien tarkkailuohjelmiin.

Mitatun tiedon laatu oltava käyttötarkoitukseen sopivalla tasolla 

Veden laatutietoja käytetään nykyisin useaan käyttötarkoitukseen aina ympäristölupien velvoitteiden tarkkailusta ympäristötietojen kansainväliseen raportointiin. Tärkeää on, että mitatun tiedon laatu, eli jäljitettävyys, vertailtavuus ja toistettavuus, on käyttötarkoitukseen sopivalla tasolla ja tallessa mittaustiedon kanssa samassa rekisterissä. Vain näin varmistetaan, että tietoa voidaan hyödyntää mahdollisimman laajasti jatkossakin.

Ympäristöhallinnon vesinäytteiden otto on ohjeistettua ja sertifioitua, ja laboratorioissa niiden analysointiin käytetään pääosin standardisoituja ja akkreditoituja määritysmenetelmiä. Vedenlaadun seurannoilla on hallinnossa yli viisikymmenvuotinen historia. Tänä aikana laboratorioissa käytettyjä määritysmenetelmiä on muutettu useaan kertaan. Uudet menetelmät ovat kuvanneet tutkittavaa ilmiötä tarkemmin ja yksiselitteisemmin ja usein ne ovat olleet myös ympäristöystävällisempiä ja työsuojelullisesti parempia kuin vanhat menetelmät. Usein vanhan ja uuden menetelmän vertailtavuudessa olisi kuitenkin ollut parannettavaa.

Näytteenottajan tiedot ja taidot varmistetaan näytteenoton sertifiointijärjestelmällä. Näytteenoton systemaattiset ja satunnaiset virheet ovat kuitenkin ympäristöstä kerätyn tiedon vaikeimmin arvioitavia virheitä. Yleensä kyse on virheellisestä näytteenottopaikan ja -ajankohdan valinnasta tai virheestä itse kenttätyössä. Kenttätyö lisää tuloksen epävarmuutta yleensä huomattavasti enemmän kuin analytiikka. Hallinnon tietojärjestelmiin ei kuitenkaan viedä näytteenoton aiheuttamaa virhettä. Laboratorion mittausepävarmuus sen sijaan nykyään yleensä viedään tietojärjestelmiin mittaustuloksen mukana.

Digitaalisten kenttämittausten etuina on datan määrä ja jatkuvuus

Digitaalisen kenttämittauksen ylivoimaisina etuina on datan määrä ja jatkuvuus. Tulokset kuvaavat luonnonilmiöitä entistä paremmin ja ne saadaan käyttöön välittömästi. Ympäristömittausala on kehittynyt viime vuosina valtavasti maailmalla ja Suomessa. Suomeen on syntynyt useita uusia innovaatioita, mittalaitteita ja mittauspalveluita tuottavia yrityksiä. Tiedonsiirto tietokantoihin toimii luotettavasti, ja tietokantoihin voidaan viedä haluttaessa myös tietoa mittauksen laadusta.

Voitaisiinko vedenlaadun kenttämittaukset nähdä viranomaisten seurannoissa ja valvonnoissa uusina itsenäisinä mittausmenetelminä, joiden hyväksyttävyyttä ei tarvitsisi varmistaa näytteenotolla ja laboratorioanalyysilla? Kenttämittausten tulosten laadulle määriteltäisiin omat laatutekijät.

Miten kenttämittauksien laatu sitten varmistetaan? Mittalaitteen toimivuus ja toistettavuus selvitetään validoinnin yhteydessä, kuten laboratoriolaitteidenkin, ja samalla määritetään mittalaitteen määritysraja ja mittausepävarmuudet. Vertailumittaukset ja säännölliset tarkastukset standardeihin takaavat puolestaan mittalaitteen käytönaikaisen toimivuuden. Mittalaitteen toimivuus varmennetaan mittalaitteen hyvällä, kuhunkin mittauskohteeseen riittävällä, huollolla ja muulla ylläpidolla. Akkreditointi tietenkin kruunaisi koko laatuketjun, mutta siihen on kenttämittauksissa yltänyt vain harva toimija Euroopassa, esimerkiksi SYKEn Merikeskus Algaline-mittauksissaan.

Onkohan tämä digiaikakauden ajatus kenttämittauksista itsenäisinä ympäristötiedon tuotantomenetelmänä liian radikaali meille vesialan asiantuntijoille?
 

Olen Tero Väisänen, ympäristötekniikan tohtori, ympäristömittausten ja laboratorioalan konkari sekä SYKEn laboratoriokeskuksen kehittämispäällikkö. Vapaa-aikaani värittää musiikki ja mökkeily eri muodoissaan.
Puh. 0295 251 762
etunimi.sukunimi@ymparisto.fi

Blogikirjoittajien näkemykset ovat heidän omiaan, eivätkä ne edusta Suomen ympäristökeskuksen virallista kantaa

Kommentit (6 kommenttia)
Markku Järvenpää
5.10.2018
klo 9.53
Hieno esimerkki ja kuvaus digiloikan haasteista! Teknologia kehittyy nopeammin kuin ihmiset, organisaatiot ja toimintakulttuuri. Kannatan lämpimästi hallittua siirtymää kenttämittauksiin!
Antti Haapala
15.10.2018
klo 16.23
Tämä on kannustavaa. Valvonnassa olisi tärkeää ottaa enemmän käyttöön kenttämittareita ja jatkuvatoimisia laitteita. Sensoritekniikka kehittyy jatkuvasti; nyt on "pikkurahalla" saatavilla ammonium- että nitraattityppi- ja kloridianturit. Muistetaan kuitenkin
rajallisuuskin: multiparametriantureissa kaapeleiden maksimipituus 30 metriä, anturivalikoimien rajallisuus (molemmat kokonaisravinteet, väri, useimmat metallit) ja eräillä parametreilla kuten sameus hankala kalibroituvuus. Ei suurten järvien alueelle ja meriin,
mutta moniin jokivesien laatuongelmiin kenttämittarit soveltuisivat jo nyt.
Antti Haapala
15.10.2018
klo 16.44
Korjaus edelliseen - nyt taitaa edistyneimmässä Suomeen maahantuotavassa mittalaitteessa olla jo sadan metrin kaapelipituus tarjolla: tämä riittäisi niiden parametrien osalta koko sisävesialueella.
Jari Silander
26.10.2018
klo 9.03
Kiitos epävarmuuden viemisestä tietojärjestelmiin, olemme ottaneet sen käyttöön. Toivottavasti v. 2019 kaikki pääsevät hyötymään siitä uusien ennusteiden muodossa, joissa epävarmuus on mukana yhdessä monien muiden komponenttien. Muutos on meistä kaikista
kiinni ja ilman tiedon läpinäkyvyyttä, on tiedon käyttö haastavaa.
Tero Väisänen
26.10.2018
klo 9.51
Toki mittausmuuttujien määrä on vielä rajallinen, mutta kehitys on ollut varsin ripeää viimeaikoina. Kokonaisravinteita ja raskasmetalleja jo mitataan kenttäanalysaattoreilla. Osa näistä on suomalaisvalmisteisia, mikä on erittäin hieno asia. Lisäksi robotiikan
ja muutoinkin tekniikan kehittyminen tuo vielä tulevina vuosina lisää läpimurtoja ympäristömittauksiin. Mittausten epävarmuuden tallentaminen on tiedon käytön ja jalostamisen kannalta ensiarvoisen tärkeää. On hyvä että olemme edistyneet siinä, sillä mielestäni
joskus epävarmuuden tunteminen on jopa tulostakin tärkeämpää johtopäätöksiä tehtäessä.
Risto Hiljanen
26.10.2018
klo 15.33
Hyvä blogi ja täyttä asiaa - kiitos siitä. Kokonaisepävarmuustarkastelu on asia, joka on jäänyt meillä todella vähälle huomiolle ja siitä nimenomaan tuo näytteenoton epävarmuus. Se on lähinnä sivuutettu eli jätetty lähes joka paikassa huomioitta. Näin
ollen online mittauksiakaan ei mielestäni saa yksisilmäisesti kalibroida näitä käsinäytteitä vastaan, koska esim. kiintoaineen osalta manuaalisen näytteenoton kokonaisepävarmuus (labra + näytteenotto) on osoittautunut todella suureksi mm. turvepuolen sovelluksissa.
Koska online tuottaa dataa ylivertaisen määrän manuaaliseen näytteenottoon verrattuna, niin tokihan digiaikana datan käsittelymahdollisuuksia hyödyntäen saadaan paljon parempi ja luotettavampi kuva ympäristön tilasta - vaikka joskus online kapistuksissa esiintyisikin
täysin virheellisiä tuloksia johtuen anturirikoista tai niiden likaantumisesta.