Vannkvalitetssonde

Vannkvalitetssonden har opprinnelig syv sensorer som logger samtidig. Sonden er basert på industristandarden Ocean Seven 302TM og sensorene er produsert av det italienske firmaet Idronaut Srl.
Sondehodet med ulike sensorer er plassert nederst på sonden.

Selve sonden er produsert av Robertson Geologging Ltd. Figur 1 viser et bilde av sonden med de forskjellige sensorene som er plassert nederst på sonden. Vannkvalitetssonden har følgende sensorer:

Vannkvalitetssonde
Figur1:
Vannkvalitetssonde
  • Temperatur: Høyoppløselig temperatursonde, oppløsning 0.001 0C, nøyaktighet 0.02 0C måleområde –1– 49 0C
  • Ledningsevne: Måler ledningsevne i vann. Nøyaktighet 0.02 μS/cm, område 0–62 mS/cm
  • Trykk: Måler vanntrykk, (meter vannsøyle). Nøyaktighet 0.25% av full skala, måleområde 0 – 1500 dBar.
  • Oksygen: Måler oppløst oksygen i vann. Nøyaktighet 0.1 ppm, område 0-50 ppm.
  • pH: Måler pH i vannet kontinuerlig. Nøyaktighet 0.01 pH, område 0-14 pH.
  • Redox (Eh): Måler redokspotensialet i vann. Nøyaktighet 10 mV, ( –1000 – 1000 mV).
  • Nitrat: Måler NO3 innhold, måleområde 0 – 100 mg/l-N.

Oksygen og Nitrat har vist seg vanskelig å måle kontinuerlig i borehull og NGU vurderer datakvaliteten for dårlig til vitenskapelig bruk.

Figur 2 viser eksempel på logg gjort med vannkvalitetssonden. En ser at alle parametrene endres tydelig ved 120 m dyp. I dette tilfellet er det strømning nedover i hullet, og vann strømmer ut av hullet ved dette dyp. Dermed endres vannets egenskaper under sprekken.

                  Figur 2. Eksempel på vannkvalitetslogg.

Sammenlikning av målt (i felt), logget (i borehull) og analysert (i lab) ledningsevne og pH i Drag og Leknes borehull.

Ved borehullsmålinger i Drag og Leknes borehull ble det med NGUs vannprøvetaker tatt opp vannprøver fra forskjellige dyp. Prøvene ble tatt der det i borehullet var tydelige endringer i vannkvalitet. Disse prøvene ble senere analysert ved NGU lab. Måling av pH ble gjort på vannprøven i felt og logget kontinuerlig i borehull med NGUs vannkvalitetssonde. Ledningsevne ble logget med samme sonde i borehullet. En sammenlikning av resultatene er gjort.

Tabell 1. Analyseresultater av pH, ledningsevne, Cl og Na i Drag og Leknes borehull.
Prøve id. Prøvetatt Dyp pH Ledningsevne Cl Na
  Dato m pH µS/cm [mg/l] [mg/l]
Drag 1, dyp 180m 20060819 180 7.31 212 12.0 32.2
Drag 2, dyp 600m 20060819 600 7.45 2840 790 450
Drag 3, dyp 770m 20060819 770 7.58 4060 1218 539
Leknes 1, dyp   40m 20060823 40 6.47 248 28.5 18.3
Leknes 2, dyp 250m 20060823 250 8.26 1550 418 199
Leknes 3, dyp 500m 20060823 500 8.40 540 106 69.1
Leknes 4, dyp 660m 20060823 660 9.14 315 49.9 42.5
Leknes 5, dyp 770m 20060823 770 9.41 386 77.8 51.0

Tabell 1 viser et utdrag av analyseresultatene fra NGU Lab, og viser pH, ledningsevne, Cl og Na. Det er tatt tre prøver på Drag (180, 600 og 770 m) og fem prøver i Leknes borehull (40, 250, 500, 660 og 770 m). Fullstendig analyse er vist i databilag 1 i NGU Rapport 2011.014 (Elvebakk 2014).

Tabell 2. Sammenstilling av logget og målt pH og ledningsevne ( µS/cm ).

Pr.nr.

pH log pH felt pH lab     σ log     σ lab
D180 7.07 6.6 7.31 233 212
D600 8.37 9.4 7.45 3040 2840
D770 8.26 8.5 7.58 4195 4060
L40 6.07 6.4 6.47 285 248
L250 8.85 9.5 8.26 1675 1550
L500 8.99 9.8 8.4 574 540
L660 9.3 9.7 9.14 334 315
L770 9.41 10.3 9.41 408 386

Tabell 2 viser:

  • pH log  : Logget i borehull med vannkvalitetssonde
  • pH felt  : Målt på vannprøve i felt                                                                                                           
  • pH lab  : Målt i NGU Lab                                                                                                           
  • σ log     : Logget ledningsevne i borehull   (µS/cm )           
  • σ lab     : Analysert ledningsevne NGU Lab (µS/cm)
Figur 3. Logget ledningsevne vs analysert ledningsevne i Drag og Leknes borehull.
Figur 3. Logget ledningsevne vs analysert ledningsevne i Drag og Leknes borehull.

Figur 3 viser logget ledningsevne vs analysert ledningsevne. Data fra begge borehull er tatt med. Det er meget god overensstemmelse mellom logget ledningsevne og analysert i NGU Lab, med en stigningskoeffisient på 0.96 og regresjonskoeffisient på 0,9994.

Figur 4. Målt pH I felt vs analysert pH lab i Drag og Leknes borehull.
Figur 4. Målt pH I felt vs analysert pH lab i Drag og Leknes borehull.

Figur 4 viser pH felt vs pH lab. Prøver fra begge hull er tatt med. Det er tydelig sprik mellom felt og lab, med stigningskoeffisient på 0.55 og R2 = 0.71.

Figur 5. Logget pH i borehull vs analysert pH lab i Drag og Leknes borehull.
Figur 5. Logget pH i borehull vs analysert pH lab i Drag og Leknes borehull.

Figur 5 viser logget pH vs analysert pH i Drag og Leknes borehull. Her er det bedre sammenheng mellom datasettene med stigningskoeffisient 0.77 og R2 = 0.837. Logging i borehull stemmer bedre med labanalysen enn pH-analysen i felt.

Figur 6. Logget pH i borehull vs målt pH i felt i Drag og Leknes borehull.
Figur 6. Logget pH i borehull vs målt pH i felt i Drag og Leknes borehull.       

Figur 6 viser logget pH i borehull vs målt pH i felt i Drag og Leknes borehull. Det er god tilpasning mellom disse datasettene med R2 = 0.93. og stigningskoeffisient 1.23. Det er best korrelasjon mellom pH logget i Bh og analyse i felt.

Vannkvalitetssonden gir meget stabile og nøyaktige temperaturdata. Nøyaktige temperaturmålinger i borehull er viktig i f.eks. klimaforskning, kartlegging av varmestrøm,

grunnvarme og vannførende sprekkesoner i borehull. Vannets elektriske ledningsevne er viktig for å studere vannkvalitet, men er også viktig for å kartlegge vannførende sprekker.

Vanntrykket, eller meter vannsøyle, er viktig når en skal beregne vertikale temperaturgradienter dersom en ikke har nøyaktige avviksmålinger av hullet.

pH, Eh, O2 og NO3 er alle parametere som har betydning for vannkvalitet og vannkjemi ved for eksempel kartlegging av forurenset grunnvann. Ellers kan disse parametrene også bidra i kartlegging av vannførende sprekker og vannstrømning i borehull. 

Referanser:

Elvebakk, H. & Rønning, J.S. 2011: Geofysisk logging av borehull ved Drag, Tysfjord og Leknes, Lofoten. NGU Rapport 2011.014.