Dette indlæg er alene udtryk for skribentens egen holdning.

Sensorer kan give bedre overvågning af vandkvalitet i danske vandløb - men hvordan?

En erhvervs PhD skal teste sensorer opsat i danske vandløb, og undersøge, hvordan næringsstofdata indsamlet med høj tidsopløsning kan bruges i den fremtidige overvågning af vores vandkvalitet.
Synspunkt 30. september kl. 06:00
errorÆldre end 30 dage

Den 1. april 2021 startede jeg erhvervs PhD projektet med titlen ”Sensors application for high temporal resolution monitoring in Danish streams – SENTEM”. Projektet er et samarbejde mellem EnviDan, Aarhus Universitet og HACH og er finansieret af Innovationsfonden. Titlen som erhvervs PhD giver mig en unik position, da jeg både arbejder tæt sammen med industrien og forskningsverdenen, hvilket giver en enestående mulighed for at få inputs fra begge sider. Dette bidrager til at projektet på sigt vil kunne skabe værdi for samfundet og hjælpe med at forbedre vores vandmiljø.

SENTEM’s formål er at undersøge nye aspekter i og viden om den fremtidige anvendelse af BIG data indsamlet med høj tidsopløsning ved brug af nitrat og turbiditets sensorer i vandløb og machine learning. Projektet vil give nyttige oplysninger vedrørende transporten af næringsstoffer og vandkvalitet i vandløb, samt i overløb til brug i den fremtidige regulering. Derudover vil projektet udvikle en innovativ metode samt retningslinjer for anvendelse og kvalitetssikring af BIG data i vandløb. Figur 1 giver en oversigt over projektets forskellige moduler.

Synspunktet fortsætter under billedet 

Figur 1
Figur som viser oversigt over modulerne i PhD projektet SENTEM. Illustration: Sofie G. M. van’t Veen . Se større version

Nitratkoncentration måles hvert minut

Sensor-teknologien er i udvikling, og det bliver med tiden nemmere og nemmere at indsamle en masse data. Det er netop derfor, det er vigtigt at få testet sensorerne i vandmiljøer. Vi er nødt til at sikre os, at sensorerne fungerer optimalt, og at de koncentrationer de måler er korrekte. Allerede nu er jeg stødt ind i forskellige problematikker omkring målinger med sensorer i vandløb, og det er derfor nødvendigt, at sensorerne og data fra dem bliver håndteret korrekt.

De UV sensorer jeg arbejder med, er oprindeligt udviklet til at måle i rensningsanlæg, hvor vandmatrixen er anderledes sammenlignet med ude i naturen i et vandløb. Det er en meget lovende teknologi, men for ikke at skabe en masse data som så viser sig at være usande kræver det, at vi får det testet. Netop her er SENTEM’s formål helt essentielt. I SENTEM måler vi nitratkoncentrationen i forskellige vandløb hvert minut. Med så store datamængder er det en udfordring at kvalitetssikre data med de traditionelle metoder. Derfor er det vigtigt at udvikle automatiserede metoder til kvalitetssikring af data.

Synspunktet fortsætter under billedet 

Figur 2
Sensor station i Lyby-Grønningen grøft ved Skive. Der måles, nitrat, ledningsevne, temperatur og turbiditet samt vandføring med en tryktransducer som logger vandstand samt flowmålinger. Illustration: Sofie G. M. van’t Veen . Se større version

Større sikkerhed i transportberegning 

I dag foregår den traditionelle prøvetagning i Danmark til overvågning af næringsstoffer i de danske vandløb manuelt. I de fleste vandløb tages der én prøve hver måned og i nogle få hver 14. dag. Disse manuelle målinger benyttes så til at udregne stoftransporten i vandløbet, som benyttes i den videre regulering. Med så få målinger er der i nogle vandløb stor usikkerhed. Ved at kunne beregne en mere sikker transport, også ved brug af høj frekvens vandføringsdata, kan der spares mange penge og ressourcer.

Eksempelvis kan landmanden spare ressourcer og penge ved ikke at skulle reducere sin udledning yderligere, hvis næringstoftransporten er under det niveau, man ønsker opnået for det enkelte vandmiljø. Samtidig overvåges miljøets tilstand endnu mere nøjagtigt, så vi kan sikre os, at koncentrationerne i et vandløb eksempelvis ikke overskrider kvalitetskrav. Forestil dig, hvor meget mere viden der opnås, når der er en måling hvert minut sammenlignet med en gang om måneden.

Høj tidmæssig opløsning giver unikke muligheder

Høj tidsmæssig opløsning i data giver os muligheden for at få en forståelse af, hvad der sker under ekstreme vejrforhold. Viden som kan bruges til analyser af klimaforandringer og til klimatilpasning. Derudover kan de bruges til at undersøge dynamikken af næringsstofkoncentrationen i dræn og vandløb, som kan sladre omkring betydningen af transportveje og kilder i oplandet.

De kan benyttes til at undersøge processer i selve vandløbet, til at kalibrere hydrologiske modeller, til en mere sikker analyse af effekter af virkemidler doseret i oplande, samt til måling af udledninger i overløb. I Danmark i dag er der en stigende efterspørgsel på viden om overløb, og projektet vil netop undersøge, hvordan sensorer kan bruges til at kvantificere udledningen af både vand og næringsstoffer i overløb ved nedbørshændelser.

Figur 3 viser et eksempel fra Lyby-Grønningen Grøft, hvor en nitrat-, ledningsevne- og turbiditetsensor er opsat. Den 17. maj er det et nedbørsevent og der er målt udsving i alle tre parametre. Det ses at turbiditeten stiger, ledningsevnen falder, og nitrat først falder efterfulgt af en forsinket stigning. Det er derudover interessant at nitratkoncentrationen nogle dage stiger kortvarigt og peaker omkring klokken 05.30. Disse stigninger er ikke at finde i de andre parametre, og kan derfor skyldes en punktkilde.
 

Figur 3
Sensor rådata fra Lyby Grønningen grøft den 14.05.21 til 24.05.2021. Illustration: Sofie G. M. van’t Veen . Se større version
Ingen kommentarer endnu.  Start debatten
Debatten
Du har ikke tilladelse til at deltage i debatten. Kontakt support@ing.dk hvis du mener at dette er en fejl.
Forsiden