Vedenväri

Vedenväri eli väriluku on vedenlaadun tutkimuksessa yksi luonnonveden tai raakaveden ominaisuutta ilmaiseva suure, jolla pyritään selvittämään vesistöön liuenneiden värillisten aineiden määrää. Puhdas vesi on väritöntä. Suomalaisissa järvissä väriä antavat yleensä humus ja korkea rautapitoisuus, mutta vesistön voivat värjätä lukuisat muutkin aineet. Veden väriluku on siten keinotekoinen suure siinä mielessä, ettei se mittaa tiettyä veden ominaisuutta yksinään vaan monia ominaisuuksia yhdessä ja että saman väriluvun voi saada monien erilaisten väriaineiden seoksista. Väriluku on kuitenkin käyttökelpoinen vertailuluku saman seudun samasta syystä värittyneiden vesistöjen välillä. Se on halpa tapa arvioida veden tilaa, ja se on myös eräs järvien luokitteluperuste. Veden väriarvo ilmoitetaan platinasta ja koboltista valmistetuilla referenssinäytteiden väriarvoilla. Väriarvon yksikkö on milligrammaa litrassa vettä (mg/l). Jos samassa yhteydessä esitetään useita erilaisia pitoisuuksia, voidaan väriluvussa käyttää yksikkönä mgPt/l, missä Pt tarkoittaa platinaa.

Vedenväriä ei pidä sekoittaa vesistön heijastamaan väriin. Järvi on sininen, koska taivas heijastuu veden pinnasta. Samasta syystä auringonlaskun aikana vesi on oranssi tai punainen. Veden väri näyttää erilaiselta kalkkiperäisissä vuoristoissa, kuten esimerkiksi Norjassa tai Italiassa, missä eroosion irrottamaa kalkkihiekkaa ja -pölyä kulkee veden mukana. Nämä aiheuttavat kirkkaassakin vedessä turkoosin värin. Monien valokuvien turkoosit merenlahdet kalkkipitoisilla alueilla, kuten korallisaarilla tai Välimeren rannikolla, syntyvät samasta syystä. Vesi voi olla samea ja harmaa savikoiden läpi virtaavissa joissa, kun sadevesi huuhtoo savea veden mukaan. Biologisia syitä voivat olla runsaat levien tai bakteerien kasvustot. Jos vesi suodatetaan tehokkaasti, häviävät nämä värinaiheuttajat suodattimeen ja jäljelle jää veden todellinen väri. Vedenalaisissa valokuvissa näkymä on sinivoittoinen, koska vesi absorboi vihreät, keltaiset ja punaiset valonsäteet ja jäljelle jäävät siniset ja violetin valon säteet.

Mittaaminen

Vedenvärin määrittämiseen on olemassa erilaisia menetelmiä. Suomessa käytettiin aikaisemmin komparaattorimenetelmää, jossa pitkässä lasiputkessa olevaa näytettä verrattiin vastaavaan putkeen tislattua vettä. Vertailu tehtiin erilaisia värisuodattimia käyttäen ja subjektiivisesti valittiin se suodatin, jolla väri vastasi näytettä parhaiten.

Nykyään käytetään suomalaisessa vedentutkimuksessa referenssiseoksia, jotka on muodostettu platinan ja koboltin seoksista. Menetelmä on vanha ja sen esitteli yhdysvaltalainen Allen Hazen vuonna 1896 . Eri pitoisuuksilla näistä muodostuu platina-koboltti-väriskaala (Pt-Co-asteikko), johon näytteen väriä voi verrata visuaalisesti, fotometrisesti tai spektrofotometrisesti.

Standardin mukainen referenssinäyte sisältää platinaa ja kobolttia 500 g/m³ = 0,5g/l = 500 mg/l. Se voidaan valmistaa litran vetoiseen pulloon ja laimentaa siitä tislatulla vedellä erilaisia referenssinäytteitä. Astiaan kaadetaan 200 ml ionivaihdettua tai tislattua vettä ja 100 ml väkevää suolahappoa. Liuokseen liuotetaan 1,246 g kaliumheksakloroplatinaattia (K₂PtCl₆) ja 1,000 grammaa kobolttikloridia (CoCl₂ • 6 H₂O). Lopuksi pullo täytetään tislatulla vedellä litran merkkiin asti. Tämä väri on arvoltaan 500 mg/l.

Värimittaukset suoritetaan keltaisten liuosten voimakkaasti absorboimalla violetilla 420 nanometrin (nm) aallonpituudella tai UV-valolla (yleensä 254 nm tai 260 nm), jota humusaineet absorboivat vieläkin voimakkaammin. Yleensä käytetään kaupallisia laitteita, joita toimittavat lukuisat yritykset eri puolilla maailmaa ja ne käyttävät tuotejärjestelmistään kaupallisia nimityksiä kuten esimerkiksi Apparent Colour, True Colour, Adams-Nickerson Colour, ADMI Colour, and Biodegradable Colour. Mittayksiköt ovat monenkirjavia, mutta ne noudattavat usein Allen Hazenin järjestelmää. Yksiköt tarkoittavat samaa arvoa: 1 mgPt/l = 1 HU (Hazen unit) = 1 Hazen Color = 1 ALPHA = 1 Pt-Co = 1 Platinum-Cobalt Color = 1 PCU (Platinum Cobalt Units).

Jos värivertailu tehdään silmämääräisesti, voidaan käyttää edellisiä asteikkoja hyödyntäviä värikiekkojakin.

Vedenväri luonnossa

Värien lähteitä

Humus koostuu sekä kiinteästä aineesta että humusaineista. Humusaineet ovat heikosti maatuneiden kasvinosien liukoisessa muodossa olevia aineita, jotka jaotellaan pääasiassa humushappoihin, fulvohappoihin ja humiineihin. Liukoiset humusaineet jäävät jäljelle, kun kiinteä humusjae suodatetaan pois. Vesistön valuma-alueen metsäinen ja soinen elinympäristö aiheuttaa vesistöön vahvan humusleiman, joka näkyy sitä tummempana vetenä mitä suurempi on valuma-alue ja mitä enemmän on ojitettuja soita ja metsiä. Monissa vesistöissä on havaittu lineaarinen riippuvuus humuksen määrän ja väriluvun välille.

Veden rautapitoisuus aiheuttaa siihen keltaruskeaa eli ruosteenruskeaa väriä. Rauta liukenee veteen kallioperästä ja maakerroksista erilaisina yhdisteinä, joista karbonaatit ja hydroksidit ovat yleisiä. Raudalla on yhdisteissään kahta ionimuotoa Fe²⁺ ja Fe³⁺, joista ensimmäinen on parempi liukenemaan veteen kuin toinen. Suurin osa vedessä olevasta raudasta on juuri tätä ensimmäistä muotoa. Joutuessaan happamassa vedessä tekemisiin hapen kanssa, pelkistyy rauta niukkaliukoiseen Fe³⁺-muotoon ja saostuu vesistön pohjalle sen sedimentteihin. Toisaalta, kun veteen syntyy happikato tai hapettomuus, hapettuu rauta takaisin liukoisempaan Fe²⁺-muotoon ja veden rautapitoisuus kasvaa.

Veden mangaanipitoisuus aiheuttaa myös tummaa tai mustaa väriä. Mangaani voi saostua samoissa olosuhteissa kuin rautakin eli happamissa ja hapettomissa olosuhteissa. Mangaani voi sakkautua vesijohtoputkistossa. Mangaania hyödyntä tietty bakteerilaji, jota kasvaa vesistöissä ja vesiputkien sisäseinämissä. Kun bakteerikasvustot irtoavat, kulkee putkissa mustaa sakaa tai murusia.

Uimahallissa veden turkoosi väri johtuu veteen liuotetun kloorin väristä.

Tyypillisiä väriarvoja Suomessa

Humus on pääasiallinen syy Suomessa vesistön väriarvoihin. Rautapitoisuus kasvattaa sitä hieman, jos vesi on hapetonta ja hapanta. Väriarvojen ja humuksen pitoisuuden välillä todettu olevan lineaarinen riippuvuus, jolloin järven humusmäärän mukaan luokiteltavat järvet voikin luokitella järven veden mukaan. Eräs suomalaisten järvien luokittelutapa on seuraava:

• alle 30 mgPt/l, vähähumuksiset järvet
• 30–90 mgPt/l, humusjärvet
• yli 90 mgPt/l, runsashumuksiset järvet

Tietyn tyyppiset vedet sisältävät väriaineita seuraavasti:

• alle 5 mgPt/l, pienten yksiköiden talousvesi
• alle 15 mgPt/l, kirkasvetinen järvi
• 100–200 mgPt/l, erittäin ruskeavetiset järvet (suolammet, suot)

Luonnossaliikkujan kannattaa panna merkille sään ja vuodenaikojen vaikutukset tarkkailtavan järvin väriin. Runsaiden sateiden jälkeen väriarvot kohoavat ja kuivina aikoina ne vähenevät. Vaihtelua voi olla paljonkin niin, että väriarvot kaksinkertaistuvat. Kesän ultraviolettisäteily saattaa vähentää pintaveden väriä hajottamalla sitä. Järven väriarvon avulla voi päätellä valuma-alueella olevien soiden suhteellista määrää. Myös ojittamisen lisäävä vaikutus väriarvoihin on huomattavan suurta.

Aiheesta muualla

• Luukkonen, Ville: Vesistön tilan seurannassa käytettävät analyysimenetelmät (Arkistoitu – Internet Archive), Ympäristötekniikan koulutusohjelma, Lamk, 2011
• Ympäristö.fi: Vedenlaadun seuranta
• Veden väri