Ympäristönäytteet otetaan nyt lennosta – Kohta mittaat dronella oman uimapaikkasi vedenlaadun

Yleistyneitä droneja aiotaan valjastaa mittaamaan vedenlaatua ja ottamaan näytteitä. Kainuussa kehitetään pieniä antureita market-luokan laitteisiin, jotka sopivat myös tavisten käyttöön.

ympäristöturvallisuus
Drone sinisellä taivaalla.
Lucas Holm / Yle

Laboratorioinsinöörin Veijo Sutisen on vaikea pidätellä innostustaan, kun hän esittelee uudenlaista näytteenotinta vesinäytteille. Tahatonta tai ei, Sutinen käyttää laitteesta puhuessaan “hän”-muotoa.

– Tähän asetetaan kännykällä se syvyys, mistä näyte halutaan. Sitten näytteenotin huolehtii itse siellä veden alla näyteputkien sulkemisesta, kun hän on oikeassa syvyydessä.

Sutisen esittelemä laite on tarkoitettu lentämään. Se kiinnitetään isohkon dronen alle vinssiin, yhdistelmä lennätetään tarkasti koordinaattipisteiden avulla mitattavaan kohtaan ja lasketaan haluttuun syvyyteen. Vesinäyte voidaan ottaa kahdesta eri syvyydestä.

Vaikeat paikat muuttuvat helpoiksi

Laitekokonaisuutta on viritelty Kajaanissa (siirryt toiseen palveluun), Oulun yliopiston mittaustekniikan yksikössä viime vuoden helmikuusta lähtien. Tarkoitus on saattaa kuntoon kaksi lentävää mallia vedenlaadun mittaamiseen ja näytteenottoon. Toinen on ammattikäyttöön soveltuva malli vesinäytteineen ja toinen on jokamiesmalli, jossa pieni markettikopteri kykenee esimerkiksi sähkönjohtavuuden mittaamiseen.

Mies lippalakissa veden äärellä.
Laboratorioinsinööri Veijo Sutinen on ollut kehittelemässä uusia näytteenottimia.Lucas Holm / Yle

Kehittelyssä mukana olevan Geologisen tutkimuslaitoksen erikoistutkijan Antti Pasasen mukaan ammattikäyttöön tarkoitetulla laitteella saadaan näytteitä vaikeista paikoista nopeammin ja halvemmalla kuin ennen.

– Esimerkiksi louhoksella näytteen hakemiseen menee viisi minuuttia.

Työturvallisuus paranee, kun jyrkkärinteisiin louhoksiin ei tarvitse raahata venettä, vaan näyte saadaan nätisti kuopan reunalta.

Suomen ympäristökeskuksen kehittämispäällikön Seppo Hellstenin mukaan myös näytteiden laatu paranee.

– Dronella pääsee sellaisiin paikkoihin, joista aiemmin on saatu huono näyte, kun ei ole päästy tarpeeksi lähelle. Esimerkiksi kaivosvesien alueella saattaa olla haitallisia kaasuja, eikä sinne näytteenottajaa uskalla lähettää. Drone tekee työn vaivattomasti.

Lötköpötkö ja paukkuliivi turvaavat kalliit anturit

Kajaanijoella on aurinkoinen päivä ja tuuli käy kevyesti etelästä. Edellisenä päivänä vielä jännitettiin, yltyykö tuuli liian kovaksi dronejen esittelylle. Jokamiesdroneen on kiinnitetty nippusiteillä turvavarusteeksi uimarannoilta tuttu lötköpötkö.

– Jos se tippuu veteen, se ei estä elektroniikkaa kastumasta, mutta saadaan anturi talteen helposti, sanoo Veijo Sutinen.

Kalliimpaan kahdeksanlapaiseen droneen turvavarusteeksi on viritetty lasten paukkuliivi.

Esimerkiksi valtio ei tee enää käytännössä lainkaan seurantaa itse, vaan se on ulkoistettu konsulteille.

Seppo Hellsten

Pieni drone pörisee kimeästi, kun se nousee ilmaan projekti-insinööri Mikko-Petteri Pikkaraisen ohjastamana. Anturi nousee vahvan kalastussiiman varassa ilmaan, heilunta asettuu tasaisen hitaasti, kun konetta lennetään mittauspaikalle. Dronen valot ohjaavat pienen pientä vinssiä, joka laskee anturin kolmen metrin syvyyteen.

Parin sadan gramman painoisessa anturissa on sisäinen muisti, johon mittaustulos tallentuu. Se on myös varustettu syvyysanturilla, jotta mittauksen saa tehtyä oikeasta syvyydestä.

– Tarkoitus on testata sähkönjohtavuusanturin lisäksi sameusanturia, joka voisi soveltua ruoppauskohteiden mittauksiin. Kehitteillä on myös edullisempi, laatuvaatimukset täyttävä johtokykyanturi, mutta se valmistuu vasta myöhemmin, sanoo Sutinen.

Mies dronen ohjain käsissään veden äärellä.
Projekti-insinööri Mikko-Petteri Pikkarainen seuraa silmä kovana dronen lentoa. Kädessä ohjain ja reaaliaikaista kuvaa dronen kamerasta näyttävä tabletti.Lucas Holm / Yle

Kun suurempi drone nousee ilmaan näytteenottolaitteineen, mielen valtaa pieni pettymys. Sehän on hiljaisempi kuin pikkudrone! Pikkarainen kertoo suuren dronen olevan jopa hiukan helpompi ohjattava kuin pienempi, mutta se on myös herkempi.

– Aika tavalla herkät sormenpäät tässä tarvitaan.

Isoa dronea on koeteltu käytännön olosuhteissa muun muassa Terrafamen ympäristön järvissä Sotkamossa ja Kittilässä vanhalla suljetulla avolouhoksella. Siellä otettiin avolouhoksesta vesinäyte 76 metrin syvyydestä. Ihan ilman vaurioita ei selvitty.

– Siellä on niin kova vedenpaine, että näytteenotinta oikeassa asennossa pitävä styrox-koho rutistui hieman kasaan, sanoo Pikkarainen.

Näytteenotin sen sijaan toimi hienosti, aivan kuten oli suunniteltu.

Jokamies tarvitsee apua tulosten tulkintaan

Jokamiesluokan laitteella ei pysty ottamaan vesinäytettä, mutta se kantaa nätisti esimerkiksi johtokykymittaria. Sähkönjohtokyky kertoo paljon veden laadusta, sanoo Hellsten.

– Se on halpa mittari ja kertoo vaikkapa suolapäästöistä kaivosvesissä tai jossain määrin myös ravinteisuudesta. Mitä ravinteikkaampaa vettä, sitä suurempi on johtokyky. Sitä kehitettäessä on ajateltu valveutuneita kansalaisia, jotka haluavat seurata vesistöjä.

Hellsten muistuttaa samaan hengenvetoon oikean tulkinnan tärkeydestä. Metsään voi mennä helposti.

– Esimerkiksi kalkkipitoinen luonnonvesi ja likaantunut kaivosvesi antaa samanlaisen johtokykytuloksen. On otettava huomioon näytepaikkojen luontaiset taustapitoisuudet.

GTK:n Antti Pasasen mukaan myös yleiset näytteenoton lainalaisuudet on tunnettava. Puhtaus on tärkeää niin antureissa kuin vesinäytteissäkin. Näyte on otettava oikeasta paikasta oikeaan aikaan. Vesinäytteet otetaan puhtaaseen astiaan kumihanskat kädessä ja näytepaikka tulee ottaa tarkasti tietoon.

– Jos halutaan verrata näytettä viranomaisen tai yhtiön ottamaan näytteeseen, niin oma näyte on otettava samaan aikaan kuin vertailtava näyte. Eroa voi tulla paljonkin jopa muutamien tuntien aikana.

Tulevassa siintää autonominen drone

Pioneerihankkeena Pohjois-Pohjanmaan ELY-keskuksen rahoittama hanke ei vielä säästä kustannuksia, mutta suunta on selvä. Yksi suuri motiivi on vesistötutkimuksiin käytettävissä olevan rahoituksen muuttuminen ja niukentuminen.

– Esimerkiksi valtio ei tee enää käytännössä lainkaan seurantaa itse, vaan se on ulkoistettu konsulteille, sanoo Seppo Hellsten.

Hellstenin mukaan jo nähtävissä olevassa tulevaisuudessa saadaan yksinkertaisten mittausten tekemisessä säästöä, kun drone lentää mittauspisteeltä toiselle suurehkolla järvi- tai jokialueella ja kerää tiedot yhdellä lennolla.

– Puhutaan kymmenien prosenttien säästöistä. Ei tarvitse laittaa venettä vesille kaikkine vinssaamisineen ja moottorin laittamisineen.

Ilmakuvassa kaksi miestä laittaa suurta dronea lähtökuntoon venelaiturilla.
Ammattikäyttöön suunniteltua dronea näytteenottimineen valmistellaan lentoon.Lucas Holm / Yle

Vesinäytettä ei kuitenkaan kyytiin sovi kovin montaa, koska dronen kantokyky on rajallinen. Isompi drone nostaa noin 6 kiloa ja pienemmän dronen kantokyky on vain 0,5 kiloa.

Varsinaiset säästöt ovatkin vielä kauempana tulevaisuudessa, sitten kun dronet kehittyvät autonomisiksi, sanoo GTK:n Antti Pasanen.

– Näytteitä voidaan ottaa useammin, teollisuudessa sitä voidaan käyttää jopa prosessien ohjaukseen. Esimerkiksi Imatralla on kehitelty autonomista dronea (siirryt toiseen palveluun) (Lappeenrannan uutiset) paperitehtaan palovalvontaan.

Kansalaisilta toivotaan mittaustuloksia ja kuvia

Erilaisia vedenlaadunmittauksia tehdään Suomessa niin paljon, ettei kokonaismäärää tiedä kukaan, sanoo Seppo Hellsten.

– Viranomaisilla on noin tuhat näytepaikkaa, joista osassa käydään kerran vuodessa ja osassa jopa 20 kertaa vuodessa.

Näiden lisäksi teollisuuslaitoksilla, kaivoksilla ja muilla ympäristöluvan alaisilla laitoksilla on omat velvoitetarkkailunsa ja omat seurantaohjelmansa. Näissä otettavien näytteiden määrä on moninkertainen viranomaisten ottamiin näytteiden määrin verrattuna.

Vesinäytelaite miehen käsissä.
Veijo Sutisen kädessä dronekelpoinen näytteenotin.Lucas Holm / Yle

Myös kansalaisilta on tullut monenlaista veteen liittyvää tietoa jo pitkän aikaa. Jokien ja järvien vedenkorkeuden seurantaa ja lumen määrää on tehty lähes sata vuotta kansalaisten tekemänä. Havaitsijoita on edelleen noin 400 henkilöä. Hellsten kuvaakin uudenlaista droneseurantaa pitkän perinteen jatkumoksi.

– Uuden trendin mukaan otetaan kansalaiset mukaan seurantoihin, kun valtion rahat vähenevät. Leväseuranta on jo suurelta osin valistuneiden kansalaisten toteuttamaa.

Paitsi seurantaa, Hellsten toivoo myös likimain jokaisen dronen mukanaan kantaman kameran kuvaa kansalaisilta. Niillä saa hyvää kuvaa erilaisista vesi-ilmiöistä, oudoista kasveista tai vaikkapa värjäytyneestä vedestä.

– Kuvat voisi ladata pilvipalveluun, josta sitten yhdessä katsottaisiin ja tutkittaisiin, mistä on kyse. Että onko kyse jostain luonnollisesta ilmiöstä vai esimerkiksi teollisuuspäästöstä, kun kalat kelluvat joessa mahat ylöspäin.

Korjattu 22.8. klo 9.00: Artikkelissa kerrottiin aiemmin Kajaanin mittatekniikan yksiköstä. Oikea nimi on Kajaanin mittaustekniikan yksikkö.