Aikakanuuna: Vesien ravinneanalytiikka
Ravinteet kuten fosfori rehevöittävät vesistöjä. Tutkimalla ravinnepitoisuuksia eri vesinäytteistä KVVY on saanut vuosikymmenten ajan tärkeää tietoa muun muassa vesistöjen tilasta ja jätevesien puhdistusprosesseista myös jaettavaksi asiakkaille ja yhdistyksen jäsenille. Aikakanuuna vie meidät tutkailemaan ravinneanalyysien kehittymistä. Oppaina aikamatkalla ovat ryhmänvetäjä Virpi Peltoniemi ja kemisti Tea Niemistö KVVY Tutkimus Oy:n analytiikkaosastolta.
1962: KVVY:n edellisvuonna valittu toiminnanjohtaja Eero Kajosaari keräyttää järvistä vesinäytteitä, jotka analysoidaan Tampereen kaupungin laboratoriossa. Vuoden aikana tutkitaan fosfori- ja typpiyhdisteet kaikkiaan 70 ravinnenäytteestä, jotka on otettu viidestä eri havaintopisteestä.
1964: Edelliskeväänä palkattu kemistiteknikko Risto Leikas hakee järvistä näytteitä ja tekee niistä perusmääritykset KVVY:n toimistoon pystyttämässään laboratoriossa. Fosforin määritykseen eivät alkuajan rahkeet siellä vielä yllä.
1965: Yhdistys palkkaa laboranteiksi Inkeri Venäläisen ja 1966 Laila Luostarisen. Pian myös fosforin määritykset luonnistuvat yhdistyksen omassa laboratoriossa. Virpi: Menetelmä oli paljolti käsityötä aina 1990-luvulle asti. Näytteet hapetettiin ensin mittaamalla ja lisäämällä hapetinta näytepulloon, liuos lämmitettiin autoklaavilla ja jäähdytettiin. Näin päästiin mittaamaan esimerkiksi kokonaistypen ja -fosforin määrät värjäykseen perustuvalla menetelmällä.
1973: Kanuunan ikkunassa näkyy jotain putkia, pääsemme varmaan seuraamaan ravinneanalyysiä.
Virpi: Typpi saatiin mitattavaan muotoon pelkistyspilareilla, kuten amalgoiduilla kadmiumputkilla, joita käsiteltiin käsin. Työturvallisuuden kannalta tämä oli kyseenalaista, koska sekä päällysteaine elohopea että kadmium ovat ihmiselle haitallisia raskasmetalleja. Putken käyttö perustuu läpivirtaukseen. Tuossa putkessa näyte pelkistyy nitraatista nitriitiksi. Esimerkiksi kokonaistyppinäytteet hapetetaan ensin niin, että kaikki typpi on nitraattina, joka sitten pelkistetään nitriitiksi, värjätään ja mitataan spektrofometrisesti. Mitä punaisemmaksi näyte putkessa muuttuu, sen enemmän siinä on typpeä. Käytetyt putket ja kadmiumputken läpi virrannut aines toimitetaan ongelmajätelaitokselle.
Oheisen kuvan laite on spektrofotometri, jolla mitattiin edellä mainitulla tavalla muodostuneet värit. Jos vesinäytteestä haluttiin mitata sen luonnonmukainen väri, siihen käytettiin komparaattoria.
1993: Tämä uusi konetyyppi ilmeisesti vähentää käsityötä? Virpi: Kyllä vain, suljetut laitteet kuten käyttöön tullut Lachat paransivat myös työturvallisuutta oleellisesti. Ongelmattomia ne eivät toki olleet. Piti opetella, miten niitä voitiin hyödyntää parhaiten. Olin silloin vielä töissä Pirkanmaan ympäristökeskuksessa, kun KVVY:n laboratorion johtaja Sirpa Väntsi toimitti meille Lachatin käyttöä varten ongelmankorjauslistan. Siinä kerrottiin, millä tavalla toimien koneen käytössä ilmenneet ongelmat voitiin ratkaista.
2013: Tämä on varmaan kehittyneempi laite? Virpi: laite hoitaa automaattisesti kaiken, hapettaa, niin sanotusti värjää ja määrittää sitten värin spektrofotometrisesti. Nykyään käytössä ovat valmistajansa nimeä kantavat Skalar-analysaattorit, jotka saatiin juuri tuona vuonna KVVY:n käyttöön.
Tea: Lachat-laite toimii FIA- (Flow injection analysis) tekniikalla ja Skalar-laitteet SFA-tekniikalla (Segmented flow analysis). Silmiinpistävin ero on että CFA:ssa linjastossa kulkee kuplia. Kuplat auttavat muun muassa reagensseja ja näytettä sekoittumaan linjastossa.
2018: KVVY ry yhtiöittää palvelutoimintansa. Vesi- kuten muutkin näytteet analysoi tästä lähin yhdistyksen omistama yhteiskunnallinen yritys KVVY Tutkimus Oy.
2021: Virpi: Sama perusperiaate on käytössä fosforin kanssa, joskin jo 1970-luvulla hapettimeksi yleistyi kaliumperoksidi vetyperoksidin tilalle. Määrityksessä tapahtuva kemiallinen reaktio on pysynyt samana, vain automatiikka hoitaa sen nykyisin. Samalla työturvallisuus on huikeasti parantunut, kun ei tarvitse olla happojen ja muiden kemikaalien kanssa kosketuksissa. Myös ongelmajätettä tulisi varmaan käsipelillä paljon enemmän jo senkin takia, että nykyisin pärjätään pienemmällä näytemäärällä.
Vesien ravinneanalytiikan tärkeimmät tutkittavat ravinteet ovat fosfori ja luonnonvesistä fosfaatti, jätevesistä tutkitaan lisäksi pääasiassa kokonaistyppeä ja ammoniumtyppeä, toki niistä tehdään myös nitraattia ja nitriittityppeä. Muun muassa jäteveden sisältämän kiintoaineksen takia jäteveden määrityksen alkuvaiheessa tarvitaan järeämpää hajottamista ja hapetusta.
Tea: Jätevesien fosfori ja typpi määritellään eri tavalla kuin luonnonvesien. Fosforit esimerkiksi mitataan ICP-OES-tekniikalla, ja jätevesitypellekin on ihan oma laitteensa, Skalarin valmistama sekin, mutta tekniikaltaan aivan erilainen. Jätevesitypen menetelmän nimi on dumas.
2031: Onko ravinneanalytiikka jo kehittynyt huippuunsa, vai näkyykö aikaikkunassa jotain kehitystä nykyiseen? Tea: Luonnonvesissä ravinteissa halutaan päästä aina vain pienempiin pitoisuuksiin ja mahdollisimman tarkasti. Nykyisessäkin laitteessa on kehitysvaraa tässä asiassa, esimerkiksi kyvettien koon puolesta. Tarpeet ovat moninaisia, halutaan pieniä ja isoja pitoisuuksia, kaikkea ei saa samalla kokoonpanolla yhtä tarkasti. Aika huippuunsa kehittynyttä tekniikka muutoin alkaa olemaan. Nopeaa, ympäristöystävällistä ja turvallista. Laitteiden huoltoon toki kuluu entistä enemmän aikaa.