Lähdekoodi sivulle Sähkönjohtavuus (limnologia)

'''Sähkönjohtavuus''' on [[Vesistö|vesistöjen]] tutkimuksessa yksi luonnonveden ominaisuutta ilmaiseva [[suure]], jolla pyritään selvittämään vesistöön liuenneiden [[Mineraali|mineraalien]] eli [[Suola|suolojen]] aiheuttamaa sähkönjohtavuutta. Sähkönjohtavuudesta voidaan epäsuorasti päätellä suolojen yhteispitoisuus vedessä ja suuri veden sähkönjohtavuusarvo merkitsee korkeaa veden suolapitoisuutta.<ref name=kvvy2/><ref name=wat/>

== Mittaaminen ==
=== Yksikkö ===
[[Sähkönjohtavuus]], jonka SI-tunnus on σ tai γ, on [[resistiivisyys|resistiivisyyden]] ρ käänteisluku. Silloin sähkönjohtavuuden yksikkö on 
:<math>[\gamma]=\left [\frac{1}{\rho} \right ]=\frac{1}{[\rho]}=\frac{1}{\Omega m}=\frac{1}{\Omega}\frac{1}{m}=S\cdot\frac{1}{m}=\frac{S}{m}</math>
eli ''siemensiä metriä kohti'', missä siemens <math>S</math> on ohmin <math>\Omega</math> käänteisluku. Veden sähkönjohtavuus on niin pientä, että sen arvot ilmoitetaan yleensä millisiemensinä metriltä eli mS/m. Aikaisemmin se ilmoitettiin mikrosiemensinä senttimetriltä eli µS/cm. Nämä vastaavat toisiaan 1 mS/m = 10 µS/cm.

=== Mittaaminen ===
Sähkönjohtavuuden laajan asteikon takia tulee ensin määrittää näytteen sähkönjohtavuuden kertaluokka. Sen mukaan valitaan mittalaitteiston [[Elektrodi|elektrodit]] ja astiat (astiavakio). Mittarin puhdistuksen ja [[Kalibrointi|kalibroinnin]] jälkeen voidaan suodatettu ja mahdollisesti hallitusti laimennettu [[liuos]] asettaa mittalaitteeseen. Koska sähkönjohtavuus riippuu veden [[Lämpötila|lämpötilasta]], tempperoidaan se 25&nbsp;°C lämpöiseksi. Elektrodit huuhdellaan kahdesti puhdistetulla vedellä ja kahdesti näytteellä. Sitten suoritetaan mittaus. Mikäli lämpötilaa ei voida säätää, tulee suorittaa tulosten muunto lämpötilan mukaisella korjauskertoimella.<ref name=ohall/>

=== Vesistöjen ja vesien sähkönjohtavuusarvoja ===
Suomalaiset järvet ovat vähäsuolaisia, koska kova [[kallioperä]] on heikosti [[Eroosio|rapautuvaa]]. Sen vuoksi veden sähkönjohtavuus vaihtelee suppealla alueella 5–10 mS/m. Suomalaiset jokivedet johtavat sähköä 10–20 mS/m, mutta jos joet virtaavat viljeltyjen alueiden läpi, kohoaa sähkönjohtavuus arvoon 15–20 mS/m. Itämerellä Suomen rannikon tuntumassa sähkönjohtavuus on jo moninkertainen 1000–1200 mS/m eli 1,0–1,2 S/m. Itämeren suolapitoisuus on pääasiallinen syy suureen sähkönjohtavuuden eroon makeaan veteen verrattuna. Atlantilla, missä on [[Merisuola|merisuolaa]] 35 grammaa litrassa, on sähkönjohtavuus 4800 mS/m eli 4,8 S/m.<ref name=kvvy2/>

Erittäin puhdistetun veden, jollainen on esimerkiksi [[ionivaihdettu vesi]], sähkönjohtavuus on 5,50·10<sup>−6</sup> mS/m = 0,00550 μS/m eli 0,00000550 mS/m. Hyvälaatuinen [[juomavesi]] sisältää yleensä vain vähän suoloja ja epäpuhtauksia. Sen sähkönjohtavuus on tavallisesti 0,0005–0,05 mS/m. Uima-altaan vesi puskuroidaan hieman [[Emäksisyys|emäksiseksi]] ja siihen lisätään [[Kloori|klooria]]. Nämä toimenpiteet nostavat suolojen määrää ja lisäävät veden sähkönjohtavuuden 0,25–0,30 mS/m. Yhteiskunnan [[Jätevesi|jätevesiin]] jää suoloja luonnonvesiä selvästi enemmän. Tämä havaitaan sähkönjohtavuuden kohoamisena ja sen tavallisia arvoja ovat 50–100 mS/m.

== Sähkönjohtavuuden syitä ==
Järvien ja lampien veden sähkönjohtavuutta lisäävät lähinnä [[Kationi|katioinien]] [[natrium]]in, [[kalium]]in, [[kalsium]]in ja [[magnesium]]in sekä [[Anioni|anionien]] [[kloridi]]en ja [[sulfaatit|sulfaattien]] pitoisuudet. Suomalaisten järvien alusvesien sähkönjohtavuus kohoaa hieman talvella, koska [[Happipitoisuus (limnologia)|happipitoisuuden]] pienetyessä alkavat pohjaan laskeutuneet ravinteet liueta takaisin veteen ja kohottavat siten [[Alusvesi|alusveden]] suolapitoisuutta. Sähkönjohtavuus kasvaa pääsääntöisesti liikuttaessa pinnalta järven pohjaan päin. Tämä johtuu [[Orgaaninen kemia|orgaanisten]] ainesten hajoamisessa vapautuneista suoloista.<ref name=kvvy2/>

Pitkällä aikavälillä vesiemme sähkönjohtavuus on kohonnut kulttuurivaikutusten lisääntyessä. Kulttuurivaikutuksiin voidaan lukea sade- eli hulevesien johtaminen vesistöihin, peltojen väkilannoittaminen, maanteiden suolaus ja puhdistettujenkin jätevesien määrän kasvaminen. Sähkönjohtavuuden kasvu on kuitenkin pysähtynyt 1990-luvulla.<ref name=kvvy2/><ref name=wat/>

Koska jätevedet johtavat sähköä luonnonvesiä paremmin, voidaan jätevesien kulkeutumista vesistöissä tarkkailla seuraamalla sähkönjohtavuuden kasvua tai vähenemistä. Esimerkiksi Tampereen kaupungin jätevedet kertyvät joka talvi Lehtisaaren syvänteeseen, koska järvessä on selvä [[Lämpötilakerrostuneisuus (limnologia)|lämpötilakerrostuminen]] ja alusveteen kertynyt aines vaihtuu vasta kevään [[Täyskierto|täyskierrossa]]. Samaa periaatetta, vaikkakin sähkönjohtavuudeltaan päinvastainen ilmiö, on jokivesien seuraaminen merellä. Jokiveden sähkönjohtavuus on alempi kuin merivedellä, joten jokiveden sekoittumista voi seurata merellä kilometrien päähän. Siellä jokiveden ja meriveden välinen ero on niin suuri, että ero vesityyppien välillä selviää sähkönjohtavuudella helposti.<ref name=kvvy2/>

== Katso myös ==
* [[Konduktanssi]]

== Lähteet ==
{{viitteet|viitteet=
* <ref name=kvvy2>Oravainen, Reijo: [http://kvvy.fi/wp-content/uploads/2015/10/opasvihkonen.pdf Vesistötulosten tulkinta–opasvihkonen], 1999</ref>
* <ref name=ohall>Opetushallitus: [http://www03.edu.fi/oppimateriaalit/laboratorio/ymparistoanalyysit_veden_sahkonjohtavuus.html Veden sähkönjohtavuuden määritys]</ref>
* <ref name=wat>Watman: [http://www.watman.fi/pdf/vedenlaatu.pdf Vedenlaatu]</ref>
}}

== Aiheesta muualla ==
* Kemianluokka: [http://www.kemianluokka.fi/files/uudet/Suolapitoisuus_verniersuomi_opettaja.pdf Suolapitoisuuden määritys] {{Wayback|1=http://www.kemianluokka.fi/files/uudet/Suolapitoisuus_verniersuomi_opettaja.pdf |päiväys=20161005115036 }} (opettajan ohje)

[[Luokka:Vedenlaatu]]
[[Luokka:Ekologia]]
[[Luokka:Vesihuolto]]